Kobolthydroksidstruktur, egenskaper og anvendelser



den kobolthydroksyd er det generiske navnet på alle forbindelser der koboltkatjoner og OH anion deltar-. Alle er uorganiske i naturen, og har kjemisk formel Co (OH)n, hvor n er lik valensen eller positiv ladning av koboltmetallsenteret.

Siden kobolt er et overgangsmetall med halvfylte atomorbitaler, reflekterer hydroksydene ved hjelp av en elektronisk mekanisme sterke farger på grunn av Co-O-interaksjoner. Disse fargene, så vel som konstruksjonene, er avhengige av deres ladning og på de anioniske artene som konkurrerer med OH-.

Farger og strukturer er ikke det samme for Co (OH)2, Co (OH)3 eller for CoO (OH). Kjemien bak alle disse forbindelsene er ment for syntese av materialer anvendt på katalyse.

På den annen side, selv om de kan være komplekse, starter dannelsen av en stor del av dem fra et grunnleggende miljø; som den som ble levert av den sterke NaOH-basen. Derfor kan forskjellige kjemiske forhold oksidere kobolt eller oksygen.

index

  • 1 Kjemisk struktur
    • 1.1 Kovalent
    • 1.2 Koordinasjonsenheter
  • 2 Egenskaper
    • 2.1 kobolthydroksyd (II)
    • 2,2 kobolthydroksyd (III)
  • 3 Produksjon
  • 4 bruksområder
    • 4.1 Syntese av nanomaterialer
  • 5 referanser

Kjemisk struktur

Hva er strukturen av kobolthydroksid? Den generelle formelen Co (OH)n tolkes jonisk som følger: i et krystallgitter opptatt av et Co-nummern+, det vil være n ganger den mengden av OH anioner- interagerer med dem elektrostatisk. Så, for Co (OH)2 det blir to OH- for hver kation Co2+.

Men dette er ikke nok til å forutsi hvilket krystallinsk system disse ioner vil vedta. Ved begrunnelse av culómbicas styrker, er Co3+ tiltrekker OH-ene med større intensitet- sammenlignet med Co2+.

Dette faktum fører til at avstandene eller Co-OH-bindingen (selv med sin høye ioniske karakter) forkortes. Også fordi samspillet er sterkere, vil elektronene i de ytre lagene i Co3+ de gjennomgår en energisk forandring som tvinger dem til å absorbere fotoner med forskjellige bølgelengder (det faste mørkere).

Imidlertid er denne tilnærmingen utilstrekkelig til å avklare fenomenet for å skifte farger avhengig av strukturen.

Det samme gjelder for koboltoksyhydroksid. Dens formel CoO · OH tolkes som en kation Co3+ interagerer med en rustanion, OR2-, og en OH-. Denne forbindelse representerer grunnlaget for syntetisering av et blandet koboltoksid: Co3O4 [CoO · Co2O3].

kovalente

Kobolthydroksidene kan også visualiseres, selv om de er mindre presise, som enkelte molekyler. The Co (OH)2 kan deretter tegnes som et lineært molekyl OH-Co-OH og Co (OH)3 som en flat trekant.

Med hensyn til CoO (OH), vil molekylet fra denne tilnærmingen bli tegnet som O = Co-OH. Anionen O2- danner et dobbeltbinding med koboltatomet og en annen enkel binding med OH-.

Imidlertid er samspillet mellom disse molekylene ikke sterke nok til å "arm" de komplekse strukturer av disse hydroksydene. For eksempel, Co (OH)2 kan danne to polymerstrukturer: alfa og beta.

Begge er laminære men med forskjellige ordninger av enhetene, og er også i stand til å interkalere små anioner, slik som CO32-, mellom lagene som er av stor interesse for utformingen av nye materialer fra kobolthydroxider.

Koordineringsenheter

Polymerstrukturer kan bedre forklares ved å vurdere en oktahedron for koordinering rundt koboltsentrene. For Co (OH)2, som den har to OH anioner- samhandle med Co2+, Det trenger fire vannmolekyler (hvis vandig NaOH ble brukt) for å fullføre oktahedronen.

Dermed er Co (OH)2 er faktisk Co (H2O)4(OH)2. For at denne oktahedron skal danne polymerer, må den knyttes ved hjelp av oksygenbroer: (OH) (H2O)4Co-O-Co (H2O)4(OH). Den strukturelle kompleksiteten øker for tilfellet av CoO (OH), og enda mer for Co (OH)3.

egenskaper

Kobolthydroksyd (II)

-Formel: Co (OH)2.

-Mol masse: 92 948 g / mol.

-Utseende: rødbrunt pulver eller rødt pulver. Det er en ustabil blå form av formelen a-Co (OH)2

-Tetthet: 3,597 g / cm3.

-Løselighet i vann: 3,2 mg / l (dårlig oppløselig).

-Løselig i syrer og i ammonium. Uoppløselig i fortynnet alkali.

-Smeltepunkt: 168 ° C.

-Følsomhet: følsom for luft.

-Stabilitet: Den er stabil.

Kobolthydroksyd (III)

-Formel: Co (OH)3

-Molekylær masse: 112,98 g / mol.

-Utseende: to former. En stabil svart-brun form og en ustabil mørkegrønn form med en tendens til å mørkne.

produksjon

Tilsetningen av kaliumhydroksyd til en oppløsning av kobolt (II) nitrat resulterer i utseendet av et blåfiolett bunnfall som ved oppvarming blir Co (OH)2, det vil si kobolthydroksyd (II).

The Co (OH)2 utfelles når et alkalimetallhydroksyd tilsettes til en vandig oppløsning av et Co-salt2+

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

søknader

-Den brukes til fremstilling av katalysatorer for bruk i raffinering av petroleum og i petrokjemisk industri. I tillegg brukes Co (OH)2 ved fremstilling av koboltsalter.

-Kobolthydroksid (II) brukes til fremstilling av maletørkere og ved fremstilling av batterielektroder.

Syntese av nanomaterialer

-Kobolthydroxider er råmaterialet til syntesen av nanomaterialer med nye strukturer. For eksempel fra Co (OH)2 nanokoper av denne forbindelsen er utformet, med et stort overflateareal for å delta som katalysator i oksidative reaksjoner. Disse nanokopene er impregnert på porøse elektroder av nikkel eller krystallinsk karbon.

-Det har blitt søkt å implementere nanobarer karbonathydroxider med karbonat interkalert i deres lag. De utnytter oksidativ reaksjon av Co2+ til Co3+, viser seg å være et materiale med potensielle elektrokemiske applikasjoner.

-Studier har syntetisert og karakterisert, ved bruk av mikroskopi teknikker, blandet koboltoksid og oksyhydroksid nanodisker, fra oksydasjonen av de tilsvarende hydroksyder ved lave temperaturer.

Kobolthydroksidstenger, skiver og flak med strukturer ved nanometriske vekter, åpner dørene for forbedringer i katalyseverdenen og også av alle anvendelser vedrørende elektrokjemi og maksimal bruk av elektrisk energi i moderne enheter.

referanser

  1. Clark J. (2015). Kobolt. Hentet fra: chemguide.co.uk
  2. Wikipedia. (2018). Kobolt (II) hydroksyd. Hentet fra: en.wikipedia.org
  3. Pubchem. (2018). Kobolt. Hydroksid. Hentet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rovetta AAS & col. (11. juli 2017). Kobolthydroxid nanoflaker og deres anvendelse som superkapasitorer og oksygenutviklingskatalysatorer. Hentet fra: ncbi.nlm.nih.gov
  5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao og X. P. Gao. (2008). Elektrokjemisk ytelse av kobolthydroxidkarbonatnororoder. Elektrokjemiske og Solid State Letters, 11 12 A215-A218.
  6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayne N. Martens og Ray L. Frost. (2010). Syntese og karakterisering av kobolthydroksid, koboltoksyhydroksid og koboltoksid nanodisk. Hentet fra: pubs.acs.org