Koobalthüdroksiidi struktuur, omadused ja kasutusalad



The koobalthüdroksiid on kõigi ühendite üldnimetus, kus osalevad koobalti katioonid ja OH anioon-. Kõik on anorgaanilised ja omavad keemilist valemit Co (OH)n, kus n on võrdne koobaltmetallikeskuse valentsiga või positiivse laenguga.

Kuna koobalt on pool-täis aatomi orbitaalidega üleminekumetall, kajastavad selle hüdroksiidid mõne elektroonilise mehhanismi abil intensiivseid värve Co-O interaktsioonide tõttu. Need värvid, samuti struktuurid, sõltuvad suuresti nende laengust ja OH-ga konkureerivatest anioonsetest liikidest-.

Co (OH) värvid ja struktuurid ei ole ühesugused2, Co (OH)3 või CoO (OH) jaoks. Kõigi nende ühendite keemia on ette nähtud katalüüsile rakendatavate materjalide sünteesiks.

Teisest küljest, kuigi nad võivad olla keerulised, algab suur osa neist algkeskkonnast; kui tugeva NaOH alusega. Seega võivad erinevad keemilised tingimused oksüdeerida koobaltit või hapnikku.

Indeks

  • 1 Keemiline struktuur
    • 1.1 Kovalentne
    • 1.2 Koordineerimisüksused
  • 2 Atribuudid
    • 2.1 Kobalthüdroksiid (II)
    • 2,2 koobalthüdroksiid (III)
  • 3 Tootmine
  • 4 Kasutamine
    • 4.1 Nanomaterjalide süntees
  • 5 Viited

Keemiline struktuur

Millised on koobalthüdroksiidi struktuurid? Selle üldvalem Co (OH)n tõlgendatakse iooniliselt järgmiselt: Co numbri poolt hõivatud kristallvõren+, OH-anioonide kogus on n korda suurem- nendega koos elektrostaatiliselt. Niisiis, Co (OH)2 seal on kaks OH- iga katiooni Co2+.

Kuid sellest ei piisa, et ennustada, milliseid kristallilisi süsteeme need ioonid võtavad. Culómbicase vägede põhjendusega, Co3+ meelitab OH-sid suurema intensiivsusega- võrreldes Co2+.

See asjaolu põhjustab vahemaade või Co-OH sideme (isegi selle suure ioonilise iseloomuga) lühendamiseks. Samuti, kuna interaktsioonid on tugevamad, on elektronid Co3+ nad läbivad energeetilise muutuse, mis sunnib neid absorbeerima erineva lainepikkusega fotoneid (tahke tumeneb).

Selline lähenemine ei ole siiski piisav, et selgitada värvi muutumise nähtust sõltuvalt struktuurist.

Sama kehtib ka koobalt-oksühüdroksiidi kohta. Selle valemit CoO · OH tõlgendatakse katioonina Co3+ rooste aniooniga, OR2-, ja OH-. See ühend on aluseks koobaltoksiidi: Co3O4 [CoO · Co2O3].

Kovalentne

Kobalthüdroksiide võib samuti visualiseerida, kuigi vähem täpselt, üksikute molekulidena. Co (OH)2 saab seejärel joonistada lineaarse molekulina OH-Co-OH ja Co (OH)3 nagu lame kolmnurk.

Mis puutub CoO (OH), siis selle molekuli selle lähenemisviisi puhul joonistatakse kui O = Co-OH. Anioon O2- moodustab kaksiksideme koobaltiaatomiga ja teise lihtsa sideme OH-ga-.

Nende molekulide vahelised koostoimed ei ole siiski piisavalt tugevad, et "hüdroksiidide" kompleksseid struktuure "käsutada". Näiteks Co (OH)2 võivad moodustada kaks polümeerset struktuuri: alfa ja beeta.

Mõlemad on laminaarsed, kuid erinevad üksuste tellimused ja on võimelised ka interkalaarseteks väikesteks anioonideks, nagu CO32-, selle kihtide vahel; mis on väga oluline uute materjalide kujundamiseks koobalthüdroksiididest.

Koordineerimisüksused

Polümeerseid struktuure saab paremini selgitada koobaltikeskuste ümber toimuva koordineerimise oktaeedri kaalumisel. Co (OH) jaoks2, kuna sellel on kaks OH aniooni- koostöös Co2+, Ta vajab nelja veemolekuli (kui kasutati NaOH vesilahust) oktaeedri lõpuleviimiseks.

Seega, Co (OH)2 on tegelikult Co (H2O)4(OH)2. Et see oktaeedri moodustaks polümeere, tuleb see siduda hapniku sildadega: (OH) (H2O)4Co-O-Co (H2O)4(OH) CoO (OH) ja Co (OH) puhul on struktuurne keerukus suurenenud.3.

Omadused

Koobalthüdroksiid (II)

-Valem: Co (OH)2.

-Molaarmass: 92,948 g / mol.

-Välimus: punakaspruun pulber või punane pulber. On ebastabiilne sinine vorm valemiga a-Co (OH)2

-Tihedus: 3,597 g / cm3.

-Lahustuvus vees: 3,2 mg / l (halvasti lahustuv).

-Happes ja ammooniumis lahustub. Lahjendamata leelises lahustumatu.

-Sulamistemperatuur: 168 ° C.

-Tundlikkus: õhu suhtes tundlik.

-Stabiilsus: see on stabiilne.

Koobalthüdroksiid (III)

-Valem: Co (OH)3

-Molekulmass: 112,98 g / mol.

-Välimus: kaks vormi. Stabiilne mustpruun kuju ja ebastabiilne tumeroheline kuju, mille kalduvus tumeneda.

Tootmine

Kaaliumhüdroksiidi lisamine koobalti (II) nitraadi lahusele toob kaasa sinise-violetse sademe, mis kuumutamisel muutub Co (OH) -iks.2, see tähendab, et koobalthüdroksiid (II).

Co (OH)2 sadestub, kui Co-soola vesilahusele lisatakse leelismetalli hüdroksiid2+

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

Kasutamine

-Seda kasutatakse katalüsaatorite valmistamiseks nafta ja naftakeemiatööstuse rafineerimiseks. Lisaks kasutatakse Co (OH)2 koobaltisoolade valmistamisel.

-Kobalthüdroksiidi (II) kasutatakse värviliste kuivatamiseks ja patareide elektroodide valmistamiseks.

Nanomaterjalide süntees

-Koobalthüdroksiidid on uudsete struktuuridega nanomaterjalide sünteesi tooraine. Näiteks Co (OH)2 selle ühendi nanokoopid on konstrueeritud, suure pindalaga, et osaleda katalüsaatorina oksüdatiivsetes reaktsioonides. Need nanokoopid immutatakse nikli või kristalse süsiniku poorsetele elektroodidele.

-On püütud karbonaathüdroksiidide nanoribasid rakendada karbonaadiga, mis on nende kihtides interkaleeritud. Nad kasutavad Co2+ Co3+, potentsiaalsete elektrokeemiliste rakendustega materjal.

-Uuringud on sünteesinud ja iseloomustanud mikroskoopilise tehnika abil segatud koobaltoksiidi ja oksühüdroksiidi nanodiske vastavate hüdroksiidide oksüdatsioonist madalatel temperatuuridel..

Kobalthüdroksiidi baarid, kettad ja helbed, millel on nanomeetriliste skaaladega konstruktsioonid, avavad uksed katalüüsi maailmas ja ka kõikides rakendustes, mis puudutavad elektrokeemiat ja elektrienergia maksimaalset kasutamist kaasaegsetes seadmetes.

Viited

  1. Clark J. (2015). Koobalt. Välja võetud: chemguide.co.uk
  2. Wikipedia. (2018). Koobalt (II) hüdroksiid. Vastu võetud: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2018). Cobaltic. Hüdroksiid. Välja võetud: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rovetta AAS & col. (11. juuli 2017). Kobalthüdroksiidi nanokivid ja nende kasutamine superkondensaatorite ja hapniku eraldumise katalüsaatoritena. Välja otsitud aadressilt: ncbi.nlm.nih.gov
  5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao ja X. P. Gao. (2008). Kobalthüdroksiidkarbonaadi nanorodude elektrokeemiline jõudlus. Elektrokeemilised ja tahkis-kirjad, 11 12 A215-A218.
  6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens ja Ray L. Frost. (2010). Koobalthüdroksiidi, koobaltoksühüdroksiidi ja koobaltoksiidi Nanodiscside süntees ja iseloomustus. Välja otsitud aadressilt: pubs.acs.org