Struktur hidroksida kobalt, sifat dan kegunaan

The kobalt hidroksida adalah nama generik untuk semua sebatian di mana kation kation dan anion OH mengambil bahagian^-. Kesemuanya adalah sifat bukan organik, dan mempunyai formula kimia Co (OH)_n, di mana n sama dengan valensi atau pertuduhan positif ke atas pusat logam kobalt.

Oleh kerana kobalt adalah logam peralihan dengan orbital atom separuh penuh, melalui beberapa mekanisme elektronik, hidroksida mencerminkan warna-warna yang sengit akibat interaksi Co-O. Warna-warna ini, serta strukturnya, amat bergantung pada pertuduhan mereka dan spesies anionik yang bersaing dengan OH^-.

Warna dan struktur tidak sama untuk Co (OH)₂, Co (OH)₃ atau untuk CoO (OH). Kimia di belakang semua sebatian ini bertujuan untuk sintesis bahan yang digunakan untuk pemangkinan.

Sebaliknya, walaupun mereka boleh menjadi rumit, pembentukan sebahagian besar dari mereka bermula dari persekitaran asas; sebagai yang dibekalkan oleh asas NaOH yang kuat. Oleh itu, keadaan kimia yang berbeza boleh mengoksida kobalt atau oksigen.

Indeks

• 1 Struktur kimia
  • 1.1 Covalent
  • 1.2 Unit penyelarasan
• 2 Hartanah
  • 2.1 Cobalt hydroxide (II)
  • 2.2 Cobalt hydroxide (III)
• 3 Pengeluaran
• 4 Kegunaan
  • 4.1 Sintesis nanomaterials
• 5 Rujukan

Struktur kimia

Apakah struktur kobalt hidroksida? Formula amnya Co (OH)_n ditafsirkan secara ionik seperti berikut: dalam kekisi kristal yang diduduki oleh nombor Coⁿ⁺, terdapat n kali jumlah anion OH^- berinteraksi dengan mereka secara elektrostatik. Jadi, untuk Co (OH)₂ akan ada dua OH^- untuk setiap kation Co²⁺.

Tetapi, ini tidak mencukupi untuk meramalkan sistem kristal yang akan digunakan oleh ion ini. Dengan alasan daya culómbicas, Co³⁺ menarik OH dengan intensiti yang lebih besar^- berbanding dengan Co²⁺.

Hakikat ini menyebabkan jarak atau ikatan Co-OH (walaupun dengan sifat ionik yang tinggi) untuk memendekkan. Juga, kerana interaksi itu lebih kuat, elektron di lapisan luar Co³⁺ mereka menjalani perubahan yang bertenaga yang memaksa mereka untuk menyerap foton dengan panjang gelombang yang berbeza (padu yang gelap).

Walau bagaimanapun, pendekatan ini tidak mencukupi untuk menjelaskan fenomena perubahan warna bergantung kepada struktur.

Hal yang sama berlaku untuk oxyhydroxide kobalt. Formula CoO · OH diinterpretasikan sebagai Co kation³⁺ berinteraksi dengan anion karat, ATAU^2-, dan OH^-. Kompaun ini mewakili asas untuk mensintesis campuran oksida kobalt: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

Covalent

Hidroksida kobalt juga boleh divisualisasikan, walaupun kurang tepat, sebagai molekul individu. The Co (OH)₂ kemudian boleh diambil sebagai molekul linear OH-Co-OH, dan Co (OH)₃ seperti segitiga rata.

Berkenaan dengan CoO (OH), molekulnya dari pendekatan ini akan diambil sebagai O = Co-OH. Anion O^2- membentuk ikatan berganda dengan atom kobalt, dan satu lagi ikatan mudah dengan OH^-.

Walau bagaimanapun, interaksi antara molekul ini tidak cukup kuat untuk "melengkapkan" struktur kompleks hidroksida ini. Sebagai contoh, Co (OH)₂ boleh membentuk dua struktur polimer: alpha dan beta.

Kedua-duanya adalah laminar tetapi dengan susunan yang berbeza dari unit, dan juga mampu intercalar kecil anion, seperti CO₃^2-, antara lapisannya; yang sangat menarik untuk reka bentuk bahan baru dari cobalt hydroxides.

Unit penyelarasan

Struktur polimer boleh dijelaskan dengan lebih baik dengan mempertimbangkan octahedron koordinasi di sekitar pusat kobalt. Bagi Co (OH)₂, kerana ia mempunyai dua anion OH^- berinteraksi dengan Co²⁺, Ia memerlukan empat molekul air (jika NaOH berair digunakan) untuk melengkapkan octahedron.

Oleh itu, Co (OH)₂ sebenarnya Co (H₂O)₄(OH)₂. Agar octahedron ini membentuk polimer, ia mesti dihubungkan dengan cara jambatan oksigen: (OH) (H₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH) Kerumitan struktur meningkat untuk kes CoO (OH), dan lebih banyak lagi untuk Co (OH)₃.

Hartanah

Kobalt hidroksida (II)

-Formula: Co (OH)₂.

-Jisim molar: 92,948 g / mol.

-Rupa: serbuk merah coklat atau serbuk merah. Terdapat bentuk biru formula yang tidak stabil iaitu α-Co (OH)₂

-Ketumpatan: 3.597 g / cm³.

-Kelarutan dalam air: 3.2 mg / l (kurang larut).

-Larut dalam asid dan dalam ammonium. Tidak larut dalam alkali yang dicairkan.

-Titik lebur: 168 º C.

-Kepekaan: sensitif terhadap udara.

-Kestabilan: ia stabil.

Kobalt hidroksida (III)

-Formula: Co (OH)₃

-Jisim molekul: 112.98 g / mol.

-Rupa: dua bentuk. Bentuk hitam coklat stabil dan bentuk hijau gelap yang tidak stabil dengan kecenderungan untuk menggelapkan.

Pengeluaran

Penambahan kalium hidroksida kepada larutan kobalt (II) nitrat, menyebabkan kemerahan mendadak biru-ungu yang, apabila dipanaskan, menjadi Co (OH)₂, iaitu cobalt hydroxide (II).

The Co (OH)₂ mendakan apabila hidroksida logam alkali ditambah kepada larutan berair Co salt²⁺

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

Kegunaan

-Ia digunakan dalam penyediaan pemangkin untuk digunakan dalam penapisan petroleum dan dalam industri petrokimia. Di samping itu, Co (OH) digunakan₂ dalam penyediaan garam kobalt.

-Kobalt hidroksida (II) digunakan dalam pembuatan driers cat dan dalam pembuatan elektrod bateri.

Sintesis nanomaterials

-Kobalt hidroksida adalah bahan mentah untuk sintesis nanomaterials dengan struktur novel. Sebagai contoh, dari Co (OH)₂ nanokop sebatian ini telah direka, dengan luas permukaan yang besar untuk mengambil bahagian sebagai pemangkin dalam tindak balas oksidatif. Nanokop ini dilembutkan pada elektrod berpelukan nikel atau karbon kristal.

-Ia telah berusaha untuk melaksanakan nanobar karbonat hidroksida dengan karbonat terselip di lapisan mereka. Mereka memanfaatkan tindak balas oksidatif Co²⁺ kepada Co³⁺, terbukti menjadi bahan dengan aplikasi elektrokimia yang berpotensi.

-Kajian telah disintesis dan dicirikan, menggunakan teknik mikroskopi, campuran kobalt oksida dan oxyhydroxide nanodiscs, dari pengoksidaan hidroksida yang sepadan pada suhu rendah.

Bar kobalt hidroksida, cakera dan serpihan dengan struktur pada skala nanometrik, membuka pintu untuk penambahbaikan dalam dunia pemangkinan dan, juga, dari semua aplikasi yang berkaitan dengan elektrokimia dan penggunaan maksimum tenaga elektrik dalam peranti moden.

Rujukan

1. Clark J. (2015). Kobalt. Diambil dari: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Kobalt (II) hidroksida. Diambil dari: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Cobaltic. Hidroksida. Diambil dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11 Julai 2017). Nanofluks kobalt hidroksida dan aplikasi mereka sebagai pemangkin supercapacitors dan evolusi oksigen. Diperolehi daripada: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao, dan X. P. Gao. (2008). Prestasi Elektrokimia Nanorod Karbonat Cobalt Hydroxide. Surat elektrokimia dan Pepejal, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens dan Ray L. Frost. (2010). Sintesis dan Pencirian Cobalt Hydroxide, Cobalt Oxyhydroxide, dan Cobalt Oxide Nanodiscs. Diperolehi daripada: pubs.acs.org