Структура, свойства и приложения на хидроксида на кобалт

на кобалтов хидроксид е общото наименование на всички съединения, в които участват кобалтови катиони и ОН аниони^-. Всички те са неорганични по природа и имат химичната формула Co (OH)_п, където п е равен на валентността или положителния заряд на центъра на метала на кобалта.

Тъй като кобалтът е преходен метал с полу-пълни атомни орбитали, с помощта на някакъв електронен механизъм неговите хидроксиди отразяват интензивни цветове, дължащи се на Co-O взаимодействия. Тези цветове, както и структурите, зависят силно от техния заряд и от анионните видове, които се конкурират с ОН^-.

Цветовете и конструкциите не са еднакви за Co (OH)₂, Co (OH)₃ или за CoO (OH). Химията зад всички тези съединения е предназначена за синтез на материали, прилагани за катализа.

От друга страна, въпреки че могат да бъдат сложни, образуването на голяма част от тях започва от основна среда; като този, доставен от силната основа на NaOH. Следователно, различните химични условия могат да окисляват кобалта или кислорода.

индекс

• 1 Химическа структура
  • 1.1 Ковалентен
  • 1.2 Координационни звена
• 2 Свойства
  • 2.1 Кобалтов хидроксид (II)
  • 2.2 Кобалтов хидроксид (III)
• 3 Производство
• 4 Използване
  • 4.1 Синтез на наноматериали
• 5 Препратки

Химическа структура

Какви са структурите на кобалтов хидроксид? Общата му формула Co (OH)_п се интерпретира йонно, както следва: в кристална решетка, заета от Co номер^п+, ще има n пъти по-голямо количество от ОН аниони^- взаимодейства с тях електростатично. Така че, за Co (OH)₂ ще има две ОН^- за всеки катион Co²⁺.

Но това не е достатъчно, за да се предскаже коя кристална система ще приемат тези йони. С мотивите на силите culómbicas, Co³⁺ привлича ОН с по-голяма интензивност^- в сравнение с Co²⁺.

Този факт кара разстоянията или Co-OH връзката (дори с високата й йонна характеристика) да се скъси. Също така, тъй като взаимодействията са по-силни, електроните във външните слоеве на Co³⁺ те претърпяват енергична промяна, която ги принуждава да абсорбират фотони с различни дължини на вълните (твърдите тъмни).

Този подход обаче е недостатъчен за изясняване на явлението промяна на цветовете в зависимост от структурата.

Същото се отнася и за кобалтов оксихидроксид. Неговата формула CoO · OH се интерпретира като катион Co³⁺ взаимодейства с анион на ръжда, OR^2-, и ОН^-. Това съединение представлява основа за синтезиране на смесен кобалтов оксид: Co₃О₄ [CoO · Co₂О₃].

ковалентна

Кобалтовите хидроксиди могат също да бъдат визуализирани, макар и по-малко точни, като отделни молекули. The Co (OH)₂ след това могат да бъдат изтеглени като линейна молекула OH-Co-OH и Co (OH)₃ като плосък триъгълник.

По отношение на CoO (OH), неговата молекула от този подход би била нарисувана като O = Co-OH. Анионът О^2- образува двойна връзка с кобалтовия атом и друга проста връзка с ОН^-.

Въпреки това, взаимодействията между тези молекули не са достатъчно силни, за да „въоръжат” сложните структури на тези хидроксиди. Например Co (OH)₂ може да образува две полимерни структури: алфа и бета.

И двата са ламинарни, но с различни подреждания на единиците и също така са способни на интеркалярни малки аниони, такива като СО₃^2-, между слоевете; което е от голям интерес за проектирането на нови материали от кобалтови хидроксиди.

Координационни звена

Полимерните структури могат да бъдат обяснени по-добре чрез разглеждане на октаедър на координацията около кобалтовите центрове. За Co (OH)₂, тъй като има два OH аниона^- взаимодейства с Co²⁺, Необходими са четири водни молекули (ако се използва воден NaOH), за да се завърши октаедърът.

По този начин Co (OH)₂ всъщност е Co (H₂О)₄(ОН)₂. За да може този октаедър да образува полимери, той трябва да бъде свързан с кислородни мостове: (OH) (H)₂О)₄Co-O-Co (Н₂О)₄(ОН). Структурната сложност се увеличава за случая на CoO (OH) и дори повече за Co (OH)₃.

свойства

Кобалтов хидроксид (II)

-Формула: Co (OH)₂.

-Моларна маса: 92,948 g / mol.

-Външен вид: червено-кафяв прах или червен прах. Има нестабилна синя форма с формула α-Co (OH)₂

-Плътност: 3.597 g / cm³.

-Разтворимост във вода: 3.2 mg / l (слабо разтворим).

-Разтворим в киселини и амоний. Неразтворим в разредена основа.

-Точка на топене: 168 ° С.

-Чувствителност: чувствителна към въздуха.

-Стабилност: стабилна.

Кобалтов хидроксид (III)

-Формула: Co (OH)₃

-Молекулна маса: 112.98 g / mol.

-Външен вид: две форми. Стабилна черно-кафява форма и нестабилна тъмнозелена форма с тенденция към потъмняване.

производство

Добавянето на калиев хидроксид към разтвор на нитрат на кобалт (II) води до появата на синьо-виолетова утайка, която при нагряване става Co (OH)₂, кобалтов хидроксид (II).

The Co (OH)₂ преципитира, когато хидроксид на алкален метал се добави към воден разтвор на сол на Со²⁺

ко²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

приложения

-Той се използва при приготвянето на катализатори за използване при рафиниране на нефт и в нефтохимическата промишленост. В допълнение се използва Co (OH)₂ при получаването на кобалтови соли.

-Кобалтов хидроксид (II) се използва в производството на сушилни за боя и при производството на електроди за батерии.

Синтез на наноматериали

-Кобалтовите хидроксиди са суровина за синтеза на наноматериали с нови структури. Например от Co (OH)₂ Нанокопите от това съединение са проектирани, с голяма площ, за да участват като катализатор в окислителните реакции. Тези нанокопи са импрегнирани върху порести електроди от никел или кристален въглерод.

-Стремежът е да се прилагат нанобари от карбонатни хидроксиди с карбонатни интеркалирани в техните слоеве. Те се възползват от окислителната реакция на Co²⁺ до Co³⁺, докаже, че е материал с потенциални електрохимични приложения.

-Изследванията са синтезирани и охарактеризирани, използвайки микроскопски техники, смесени кобалтови оксиди и оксихидроксидни нанодиски, от окисляването на съответните хидроксиди при ниски температури..

Кобалтови хидроксидни барове, дискове и люспи със структури в нанометрични скали, отварят вратите за подобрения в света на катализа и, също така, на всички приложения, свързани с електрохимията и максималното използване на електрическа енергия в съвременните устройства.

препратки

1. Clark J. (2015). Cobalt. Взето от: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Кобалт (II) хидроксид. Взето от: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Cobaltic. Хидроксид. Взето от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11 юли 2017 г.). Нанофайкове с кобалтов хидроксид и тяхното приложение като суперкондензатори и катализатори за отделяне на кислород. Получено от: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao и X. P. Gao. (2008 г.). Електрохимична ефективност на кобалтов хидроксид карбонат нанород. Електрохимични и твърди букви, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens и Ray L. Frost. (2010 г.). Синтез и характеризиране на кобалтов хидроксид, кобалтов оксихидроксид и нанодиски на кобалтов оксид. Изтеглено от: pubs.acs.org