Cobalthydroxidstruktur, egenskaber og anvendelser



den kobolthydroxid er det generiske navn for alle forbindelser, hvor koboltkationer og OH anion deltager-. Alle er uorganiske i naturen og har den kemiske formel Co (OH)n, hvor n er lig med valence eller positiv ladning af koboltmetalcentret.

Da kobolt er et overgangsmetal med halvfuldt atomorbitaler, afspejler hydroxiderne ved hjælp af en elektronisk mekanisme kraftige farver på grund af Co-O-interaktioner. Disse farver, såvel som strukturerne, afhænger meget af deres ladning og på de anioniske arter, som konkurrerer med OH-.

Farver og strukturer er ikke ens for Co (OH)2, Co (OH)3 eller for CoO (OH). Kemien bag alle disse forbindelser er beregnet til syntese af materialer anvendt til katalyse.

På den anden side, selv om de kan være komplekse, starter dannelsen af ​​en stor del af dem fra et grundlæggende miljø; som den, der leveres af den stærke NaOH base. Derfor kan forskellige kemiske forhold oxidere kobolt eller ilt.

indeks

  • 1 Kemisk struktur
    • 1,1 kovalent
    • 1.2 Koordineringsenheder
  • 2 Egenskaber
    • 2.1 kobolthydroxid (II)
    • 2,2 kobolthydroxid (III)
  • 3 Produktion
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Syntese af nanomaterialer
  • 5 referencer

Kemisk struktur

Hvad er strukturerne af kobolthydroxid? Dens generelle formel Co (OH)n fortolkes ionisk som følger: i et krystalgitter optaget af et Co-nummern+, der vil være n gange den mængde OH anioner- interagerer med dem elektrostatisk. Så for Co (OH)2 der vil være to OH- for hver kation Co2+.

Men dette er ikke nok til at forudsige hvilket krystallinsk system disse ioner vil vedtage. Ved ræsonnement af culómbicas styrker, er Co3+ tiltrækker OH'erne med større intensitet- i forhold til Co2+.

Denne kendsgerning bevirker, at afstande eller Co-OH-bindingen (selv med dens høje ioniske karakter) forkortes. Da interaktionerne er stærkere, er elektronerne i de ydre lag af Co3+ de gennemgår en energisk forandring, der tvinger dem til at absorbere fotoner med forskellige bølgelængder (det faste mørkere).

Imidlertid er denne tilgang utilstrækkelig til at afklare fænomenet af skiftende farver afhængigt af strukturen.

Det samme gælder for kobolt oxyhydroxid. Dens formel CoO · OH fortolkes som en kation Co3+ interagerer med en rustanion, OR2-, og en OH-. Denne forbindelse repræsenterer grundlaget for syntetisering af et blandet koboltoxid: Co3O4 [CoO · Co2O3].

kovalent

Cobalthydroxiderne kan også visualiseres, selv om de er mindre præcise som individuelle molekyler. Co (OH)2 kan derefter trækkes som et lineært molekyle OH-Co-OH og Co (OH)3 som en flad trekant.

Med hensyn til CoO (OH) vil dets molekyle fra denne fremgangsmåde blive tegnet som O = Co-OH. Anionen O2- danner en dobbeltbinding med koboltatomet og en anden simpel binding med OH-.

Imidlertid er vekselvirkningerne mellem disse molekyler ikke stærke nok til at "arm" de komplekse strukturer af disse hydroxider. For eksempel er Co (OH)2 kan danne to polymerstrukturer: alfa og beta.

Begge er laminære men med forskellige ordrer af enhederne og er også i stand til at interkalere små anioner, såsom CO32-, mellem sine lag; som er af stor interesse for udformningen af ​​nye materialer fra kobolthydroxider.

Koordineringsenheder

Polymeriske strukturer kan bedre forklares ved at overveje en oktaedron for koordinering omkring koboltcentrene. For Co (OH)2, da den har to OH anioner- interagerer med Co2+, Det har brug for fire vandmolekyler (hvis vandig NaOH blev brugt) for at fuldføre octahedronen.

Således er Co (OH)2 er faktisk Co (H2O)4(OH)2. For at denne octahedron skal danne polymerer, skal den forbinde ved hjælp af oxygenbroer: (OH) (H2O)4Co-O-Co (H2O)4(OH). Den strukturelle kompleksitet stiger i tilfælde af CoO (OH), og endnu mere for Co (OH)3.

egenskaber

Cobalthydroxid (II)

-Formel: Co (OH)2.

-Mol masse: 92.948 g / mol.

-Udseende: rødbrunt pulver eller rødt pulver. Der er en ustabil blå form af formlen a-Co (OH)2

-Tæthed: 3.597 g / cm3.

-Opløselighed i vand: 3,2 mg / l (dårligt opløselige).

-Opløseligt i syrer og i ammonium. Uopløseligt i fortyndet alkali.

-Smeltepunkt: 168 ° C.

-Følsomhed: følsom over for luft.

-Stabilitet: Den er stabil.

Cobalthydroxid (III)

-Formel: Co (OH)3

-Molekylmasse: 112,98 g / mol.

-Udseende: to former. En stabil sortbrun form og en ustabil mørkegrøn form med tendens til at mørkne.

produktion

Tilsætningen af ​​kaliumhydroxid til en opløsning af cobalt (II) nitrat resulterer i udseendet af et blå-violet bundfald, som ved opvarmning bliver Co (OH)2, det vil sige kobolthydroxid (II).

Co (OH)2 bundfældes, når et alkalimetalhydroxid tilsættes til en vandig opløsning af et Co-salt2+

co2+     +        2 NaOH => Co (OH)2      +         2 Na+

applikationer

-Det anvendes til fremstilling af katalysatorer til brug ved raffinering af råolie og i petrokemiske industrier. Derudover anvendes Co (OH)2 ved fremstillingen af ​​koboltsalte.

-Cobalthydroxid (II) anvendes til fremstilling af malingstørrer og til fremstilling af batterielektroder.

Syntese af nanomaterialer

-Cobalthydroxider er råmaterialet til syntesen af ​​nanomaterialer med nye strukturer. For eksempel fra Co (OH)2 nanokoper af denne forbindelse er blevet designet med et stort overfladeareal til at deltage som en katalysator i oxidative reaktioner. Disse nanokoper er imprægneret på porøse elektroder af nikkel eller krystallinsk carbon.

-Det er blevet søgt at gennemføre nanobarer af carbonathydroxider med carbonatintercalceret i deres lag. De udnytter den oxidative reaktion af Co2+ til Co3+, viser sig at være et materiale med potentielle elektrokemiske applikationer.

-Undersøgelser har syntetiseret og karakteriseret ved anvendelse af mikroskopi teknikker blandede koboltoxid og oxyhydroxid nanodiscs fra oxidationen af ​​de tilsvarende hydroxider ved lave temperaturer.

Kobolthydroxidstænger, skiver og flager med strukturer ved nanometriske skalaer, åbner dørene for forbedringer i katalyseverdenen og også af alle anvendelser vedrørende elektrokemi og maksimal anvendelse af elektrisk energi i moderne enheder.

referencer

  1. Clark J. (2015). Cobalt. Taget fra: chemguide.co.uk
  2. Wikipedia. (2018). Cobalt (II) hydroxid. Hentet fra: en.wikipedia.org
  3. Pubchem. (2018). Cobalti. Hydroxid. Modtaget fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rovetta AAS & col. (11. juli 2017). Cobalthydroxid nanoflaker og deres anvendelse som superkapacitorer og oxygenudviklingskatalysatorer. Hentet fra: ncbi.nlm.nih.gov
  5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao og X. P. Gao. (2008). Elektrokemisk ydeevne af kobolthydroxidcarbonat nanoroder. Elektrokemiske og Solid State Letters, 11 12 A215-A218.
  6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens og Ray L. Frost. (2010). Syntese og karakterisering af kobolthydroxid, koboltoxidhydroxid og koboltoxid nanodiscs. Hentet fra: pubs.acs.org