Структура, властивості та застосування гідроксиду кобальту

The гідроксиду кобальту є загальною назвою всіх сполук, в яких беруть участь катіони кобальту і аніон OH^-. Всі вони є неорганічними за своєю природою і мають хімічну формулу Co (OH)_n, де n дорівнює валентності або позитивному заряду металевого центру кобальту.

Оскільки кобальт є перехідним металом з напівповними атомними орбіталями, за допомогою якогось електронного механізму його гідроксиди відображають інтенсивні кольори за рахунок Co-O взаємодій. Ці кольори, так само як і структури, залежать від їх заряду і від аніонних видів, які конкурують з OH^-.

Кольори та конструкції для Co (OH) не збігаються₂, Co (OH)₃ або для CoO (OH). Хімія всіх цих сполук призначена для синтезу матеріалів, що застосовуються для каталізу.

З іншого боку, хоча вони можуть бути складними, формування більшої їх частини починається з базового середовища; як той, що постачається сильною основою NaOH. Отже, різні хімічні умови можуть окислювати кобальт або кисень.

Індекс

• 1 Хімічна структура
  • 1.1 Ковалентний
  • 1.2 Координаційні підрозділи
• 2 Властивості
  • 2.1 Гідроксид кобальту (II)
  • 2.2 Гідроксид кобальту (III)
• 3 Виробництво
• 4 Використання
  • 4.1 Синтез наноматеріалів
• 5 Посилання

Хімічна структура

Які структури гідроксиду кобальту? Його загальна формула Co (OH)_n інтерпретується іонно наступним чином: в кристалічній решітці, зайнятому номером Coⁿ⁺, там буде n разів кількість аніонів OH^- взаємодіє з ними електростатично. Отже, для Co (OH)₂ буде два ОН^- для кожного катіона Co²⁺.

Але цього недостатньо, щоб передбачити, яку кристалічну систему ці іони приймуть. Розглядаючи сили culómbicas, Co³⁺ притягує ОГ з більшою інтенсивністю^- порівняно з Co²⁺.

Це призводить до того, що відстані або зв'язок Co-OH (навіть з високим іонним характером) скорочуються. Крім того, оскільки взаємодії є більш сильними, електрони у зовнішніх шарах Co³⁺ вони зазнають енергетичних змін, які змушують їх поглинати фотони з різними довжинами хвиль (тверді темні).

Однак цей підхід недостатній для з'ясування явища зміни кольору в залежності від структури.

Те ж саме стосується і оксигідроксиду кобальту. Його формула CoO · OH інтерпретується як катіон Co³⁺ взаємодіє з аніоном іржі, OR^2-, і OH^-. Це з'єднання є основою для синтезу змішаного оксиду кобальту: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

Ковалентний

Гідроксиди кобальту також можуть бути візуалізовані, хоча і менш точні, як окремі молекули. The Co (OH)₂ потім можна намалювати як лінійну молекулу OH-Co-OH, так і Co (OH)₃ як плоский трикутник.

Що стосується CoO (OH), то його молекула з цього підходу буде намальована як O = Co-OH. Аніон O^2- утворює подвійний зв'язок з атомом кобальту, а іншу просту зв'язок з ОН^-.

Однак взаємодії між цими молекулами недостатньо сильні, щоб "озброїтися" складними структурами цих гідроксидів. Наприклад, Co (OH)₂ можуть утворювати дві полімерні структури: альфа і бета.

Обидва є ламінарними, але з різними упорядкуваннями одиниць, а також здатні до інтеркалярних малих аніонів, таких як CO₃^2-, між її шарами; що представляє великий інтерес для розробки нових матеріалів з гідроксидів кобальту.

Координаційні підрозділи

Полімерні структури можна краще пояснити, розглядаючи октаедр координації навколо центрів кобальту. Для Co (OH)₂, оскільки він має два аніонів OH^- взаємодію з Co²⁺, Для завершення октаедра потрібні чотири молекули води (якщо використовувався водний NaOH).

Таким чином, Co (OH)₂ насправді Co (H₂O)₄(OH)₂. Для того, щоб цей октаедр утворював полімери, він повинен бути пов'язаний за допомогою кисневих мостів: (OH) (H)₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH) Структурна складність зростає для випадку CoO (OH), а ще більше для Co (OH)₃.

Властивості

Гідроксид кобальту (II)

-Формула: Co (OH)₂.

-Молярна маса: 92,948 г / моль.

-Зовнішній вигляд: червоно-коричневий порошок або червоний порошок. Існує нестабільна блакитна форма формули α-Co (OH) \ t₂

-Щільність: 3.597 г / см³.

-Розчинність у воді: 3,2 мг / л (погано розчинний).

-Розчинний у кислотах і в амонію. Нерозчинні в розведених лугах.

-Температура плавлення: 168 ° С.

-Чутливість: чутлива до повітря.

-Стабільність: вона стабільна.

Гідроксид кобальту (III)

-Формула: Co (OH)₃

-Молекулярна маса: 112,98 г / моль.

-Зовнішній вигляд: дві форми. Стабільна чорно-коричнева форма і нестійка темно-зелена форма з тенденцією до потемніння.

Виробництво

Додавання гідроксиду калію до розчину нітрату кобальту (II) призводить до появи синьо-фіолетового осаду, який при нагріванні стає Co (OH)₂, гідроксид кобальту (II).

The Co (OH)₂ осаджується при додаванні гідроксиду лужного металу до водного розчину солі Со²⁺

Co²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

Використання

-Застосовується при приготуванні каталізаторів для використання в рафінації нафти і в нафтохімічній промисловості. Крім того, використовується Co (OH)₂ при приготуванні солей кобальту.

-Гідроксид кобальту (II) застосовують у виробництві сушарок фарби і при виготовленні електродів батареї.

Синтез наноматеріалів

-Гідроксиди кобальту є сировиною для синтезу наноматеріалів з новими структурами. Наприклад, від Co (OH)₂ Нанокопи цього з'єднання були сконструйовані з великою площею поверхні для участі в якості каталізатора в окислювальних реакціях. Ці нанокопи просочуються на пористих електродах нікелю або кристалічного вуглецю.

-Спроба здійснити нанобари карбонатних гідроксидів з карбонатом, інтеркальованим у їх шарах. Вони використовують перевагу окисної реакції Co²⁺ до Co³⁺, Доводиться бути матеріалом з потенційним електрохімічним застосуванням.

-Дослідження були синтезовані і охарактеризовані, використовуючи методику мікроскопії, змішаного оксиду кобальту і оксигідроксиду нанодисків, від окислення відповідних гідроксидів при низьких температурах.

Гідроксидні кобальтові бруски, диски та пластівці зі структурами в нанометричних масштабах відкривають двері для вдосконалення в світі каталізу, а також всіх застосувань, що стосуються електрохімії та максимального використання електричної енергії в сучасних пристроях.

Список літератури

1. Кларк Дж. (2015). Кобальт. Взяті з: chemguide.co.uk
2. Вікіпедія. (2018). Гідроксид кобальту (II). Взяті з сайту: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Cobaltic. Гідроксид. Взяті з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11 липня 2017 р.) Наношпалки гідроокису кобальту та їх застосування в якості суперконденсаторів і каталізаторів виділення кисню. Отримано з: ncbi.nlm.nih.gov
5. Д. Ву, С. Лю, С. М. Яо і X. П. Гао. (2008). Електрохімічні показники карбонатних наноструктур гідроксиду кобальту. Електрохімічні та твердотільні букви, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens і Ray L. Frost. (2010). Синтез і характеристика гідроксиду кобальту, оксигідроксид кобальту і нанодиски оксиду кобальту. Отримано з: pubs.acs.org