Структура, својства и употреба кобалт хидроксида

Тхе кобалт хидроксид је генеричко име за сва једињења у којима учествују кобалт катиони и ОХ аниони^-. Сви су неорганске природе и имају хемијску формулу Цо (ОХ)_н, где је н једнако валенцу или позитивном набоју центра метала кобалта.

Пошто је кобалт прелазни метал са полу-пуним атомским орбиталима, помоћу неког електронског механизма његови хидроксиди одражавају интензивне боје због Цо-О интеракција. Ове боје, као и структуре, веома зависе од њиховог набоја и од ањонских врста које се такмиче са ОХ^-.

Боје и структуре нису исте за Цо (ОХ)₂, Цо (ОХ)₃ или за ЦоО (ОХ). Хемија иза свих ових једињења је намењена за синтезу материјала који се примењују на катализу.

С друге стране, иако могу бити комплексни, формирање великог дијела почиње од основног окружења; као онај који се добија од јаке НаОХ базе. Дакле, различити хемијски услови могу оксидовати кобалт или кисеоник.

Индек

• 1 Хемијска структура
  • 1.1 Ковалент
  • 1.2 Координационе јединице
• 2 Својства
  • 2.1 Кобалт хидроксид (ИИ)
  • 2.2 Кобалт хидроксид (ИИИ)
• 3 Производња
• 4 Усес
  • 4.1 Синтеза наноматеријала
• 5 Референце

Хемијска структура

Које су структуре кобалт хидроксида? Његова општа формула Цо (ОХ)_н интерпретира се ионски како слиједи: у кристалној решетки коју заузима Цо број^н+, биће н пута више од количине ОХ аниона^- у интеракцији са њима електростатички. Дакле, за Цо (ОХ)₂ биће два ОХ^- за сваки катион Цо²⁺.

Али, то није довољно да се предвиди који ће кристални систем усвојити ови иони. Разматрањем цуломбицас снага, Цо³⁺ привлачи ОХс са већим интензитетом^- у односу на Цо²⁺.

Ова чињеница узрокује да се удаљености или Цо-ОХ веза (чак и са високим јонским карактером) скрате. Такође, пошто су интеракције јаче, електрони у спољним слојевима Цо³⁺ они пролазе кроз енергетску промену која их присиљава да апсорбују фотоне са различитим таласним дужинама (чврсте тамне).

Међутим, овај приступ је недовољан да би се појаснио феномен промене боје у зависности од структуре.

Исто важи и за оксибидроксид кобалта. Његова формула ЦоО · ОХ интерпретирана је као катион Цо³⁺ у интеракцији са анионом рђе, ОР^2-, и ОХ^-. Ово једињење представља основу за синтезу мешаног кобалтовог оксида: Цо₃О₄ [ЦоО · Цо₂О₃].

Цовалент

Хидроксиди кобалта се такође могу визуелизовати, иако мање прецизно, као појединачни молекули. Цо (ОХ)₂ затим се може нацртати као линеарни молекул ОХ-Цо-ОХ, и Цо (ОХ)₃ као раван трокут.

У односу на ЦоО (ОХ), његов молекул из овог приступа би био нацртан као О = Цо-ОХ. Анион О^2- формира двоструку везу са атомом кобалта, а друга једноставна веза са ОХ^-.

Међутим, интеракције између ових молекула нису довољно јаке да "наоружавају" комплексне структуре ових хидроксида. На пример, Цо (ОХ)₂ може да формира две полимерне структуре: алфа и бета.

Оба су ламинарна али са различитим распоредом јединица и такође су способна за интеркаларне мале анионе, као што је ЦО₃^2-, између његових слојева; што је од великог интереса за пројектовање нових материјала из кобалтних хидроксида.

Координационе јединице

Полимерне структуре се могу боље објаснити разматрањем октаедра координације око центара кобалта. За Цо (ОХ)₂, пошто има два ОХ аниона^- интеракцијом са Цо²⁺, Потребно је четири молекула воде (ако је коришћен водени НаОХ) да би се завршио октаедар.

Тако, Цо (ОХ)₂ је заправо Цо (Х₂О)₄(ОХ)₂. Да би овај октаедрон формирао полимере, мора бити повезан помоћу кисеоничких мостова: (ОХ) (Х)₂О)₄Цо-О-Цо (Х₂О)₄(ОХ) Структурна сложеност се повећава за случај ЦоО (ОХ), а још више за Цо (ОХ)₃.

Пропертиес

Кобалт хидроксид (ИИ)

-Формула: Цо (ОХ)₂.

-Моларна маса: 92,948 г / мол.

-Изглед: црвено-браон прах или црвени прах. Постоји нестабилна плава форма формуле α-Цо (ОХ)₂

-Густина: 3.597 г / цм³.

-Растворљивост у води: 3.2 мг / л (слабо растворљиво).

-Растворљив у киселинама и амонијуму. Нерастворљиво у разблаженој лужини.

-Тачка топљења: 168 ° Ц.

-Осетљивост: осетљиво на ваздух.

-Стабилност: стабилна је.

Кобалт хидроксид (ИИИ)

-Формула: Цо (ОХ)₃

-Молекулска маса: 112,98 г / мол.

-Изглед: два облика. Стабилан црно-браон облик и нестабилан тамно зелени облик са тенденцијом потамњења.

Производња

Додавање калијум хидроксида у раствор кобалт (ИИ) нитрата резултира појавом плаво-љубичастог талога који, када се загрева, постаје Цо (ОХ)₂, то јест, кобалт хидроксид (ИИ).

Цо (ОХ)₂ таложи се када се хидроксид алкалног метала дода у водени раствор соли соли²⁺

Цо²⁺     +        2 НаОХ => Цо (ОХ)₂      +         2 На⁺

Усес

-Користи се у припреми катализатора за употребу у рафинацији нафте и петрокемијској индустрији. Поред тога, користи се и Цо (ОХ)₂ у припреми соли кобалта.

-Кобалт хидроксид (ИИ) се користи у производњи сушача боје и производњи електрода за батерије.

Синтеза наноматеријала

-Кобалт хидроксиди су сировина за синтезу наноматеријала са новим структурама. На пример, из Цо (ОХ)₂ нанокопи овог једињења су дизајнирани, са великом површином да учествују као катализатор у оксидативним реакцијама. Ови нанокопи су импрегнирани на порозним електродама никла или кристалног угљеника.

-Настојало се да се примене нанобаре карбонатних хидроксида са карбонатима интеркалираним у њиховим слојевима. Они користе предности оксидативне реакције Цо²⁺ то Цо³⁺, доказати да је материјал са потенцијалним електрокемијским апликацијама.

-Студије су синтетизоване и окарактерисане, применом микроскопских техника, мешавине наночестица кобалтовог оксида и оксихидроксида, од оксидације одговарајућих хидроксида на ниским температурама..

Кобалтне хидроксидне шипке, дискови и пахуљице са структурама на нанометарским скалама, отварају врата побољшањима у свету катализе и, такође, свих примена у области електрокемије и максималне употребе електричне енергије у савременим уређајима.

Референце

1. Цларк Ј. (2015). Кобалт. Преузето из: цхемгуиде.цо.ук
2. Википедиа. (2018). Кобалт (ИИ) хидроксид. Такен фром: ен.википедиа.орг
3. ПубЦхем. (2018). Цобалтиц. Хидроксид. Преузето из: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
4. Роветта ААС & цол. (11. јул 2017.) Нанофлаке кобалт хидроксида и њихова примена као суперкондензатори и катализатори за стварање кисеоника. Преузето са: нцби.нлм.них.гов
5. Д. Ву, С. Лиу, С. М. Иао и Кс. П. Гао. (2008). Електрохемијске карактеристике кобалт хидроксида карбонатних нанорода. Електрохемијска и чврста слова, 11 12 А215-А218.
6. Јинг Ианг, Хонгвеи Лиу, Ваиде Н. Мартенс и Раи Л. Фрост. (2010). Синтеза и карактеризација кобалт хидроксида, кобалт оксихидроксида и нанодиска кобалт оксида. Преузето са: пубс.ацс.орг