Struktura, vlastnosti a použití hydroxidu kobaltu

hydroxid kobaltu je obecný název pro všechny sloučeniny, na kterých se podílejí kationty kobaltu a OH anion^-. Všechny jsou anorganické povahy a mají chemický vzorec Co (OH)_n, kde n je rovno valenci nebo kladnému náboji středu kovového kobaltu.

Vzhledem k tomu, že kobalt je přechodný kov s poloplnými atomovými orbitály, pomocí nějakého elektronického mechanismu jeho hydroxidy odrážejí intenzivní barvy v důsledku interakcí Co-O. Tyto barvy, stejně jako struktury, velmi závisí na jejich náboji a na aniontových druzích, které soutěží s OH^-.

Barvy a struktury nejsou pro Co (OH) stejné₂, Co (OH)₃ nebo pro CoO (OH). Chemie za všemi těmito sloučeninami je určena pro syntézu materiálů aplikovaných na katalýzu.

Na druhou stranu, i když mohou být složité, vznik velké části z nich vychází ze základního prostředí; jako ten dodávaný silnou NaOH bází. Různé chemické podmínky tedy mohou oxidovat kobalt nebo kyslík.

Index

• 1 Chemická struktura
  • 1.1 Kovalent
  • 1.2 Koordinační jednotky
• 2 Vlastnosti
  • 2.1 Hydroxid kobaltnatý (II)
  • 2.2 Hydroxid kobaltnatý (III)
• 3 Výroba
• 4 Použití
  • 4.1 Syntéza nanomateriálů
• 5 Odkazy

Chemická struktura

Jaké jsou struktury hydroxidu kobaltu? Obecný vzorec Co (OH)_n je interpretován ionicky následovně: v krystalové mřížce obsazené Co číslemⁿ⁺, bude existovat n násobek množství OH aniontů^- s nimi elektrostaticky. Takže pro Co (OH)₂ tam budou dva OH^- pro každý kation Co²⁺.

To však nestačí k tomu, abychom předpověděli, jaký krystalický systém tyto ionty přijmou. Úmyslem culómbicas sil, Co³⁺ přitahuje OHs s větší intenzitou^- ve srovnání s Co²⁺.

Tato skutečnost způsobuje zkrácení vzdáleností nebo vazby Co-OH (i s vysokým iontovým charakterem). Také, protože interakce jsou silnější, elektrony ve vnějších vrstvách Co³⁺ procházejí energetickou změnou, která je nutí absorbovat fotony s různými vlnovými délkami (pevná látka ztmavne).

Tento přístup však nepostačuje k objasnění fenoménu měnících se barev v závislosti na struktuře.

Totéž platí pro oxyhydroxid kobaltu. Jeho vzorec CoO-OH je interpretován jako kation Co³⁺ interakce s aniontem rzi, OR^2-, a OH^-. Tato sloučenina představuje základ pro syntézu směsného oxidu kobaltu: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

Kovalentní

Hydroxidy kobaltu mohou být také vizualizovány, i když méně přesné, jako jednotlivé molekuly. Co (OH)₂ lze pak kreslit jako lineární molekulu OH-Co-OH a Co (OH)₃ jako plochý trojúhelník.

Pokud jde o CoO (OH), jeho molekula z tohoto přístupu by byla nakreslena jako O = Co-OH. Anion O^2- tvoří dvojnou vazbu s atomem kobaltu a další jednoduchou vazbu s OH^-.

Interakce mezi těmito molekulami však nejsou dostatečně silné na to, aby „aktivovaly“ komplexní struktury těchto hydroxidů. Například Co (OH)₂ mohou tvořit dvě polymerní struktury: alfa a beta.

Oba jsou laminární, ale s různým uspořádáním jednotek, a jsou také schopny interkalárních malých aniontů, jako je CO₃^2-, mezi jeho vrstvami; který je velmi zajímavý pro návrh nových materiálů z hydroxidů kobaltu.

Koordinační jednotky

Polymerní struktury lze lépe vysvětlit zvážením oktaedronu koordinace kolem středisek kobaltu. Pro Co (OH)₂, protože má dva OH anionty^- interakce s Co²⁺, K dokončení oktaedronu potřebují čtyři molekuly vody (pokud byl použit vodný NaOH).

Co (OH)₂ je vlastně Co (H₂O)₄(OH)₂. Aby tento oktaedron vytvořil polymery, musí být spojen pomocí kyslíkových můstků: (OH) (H)₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH) Strukturní složitost se zvyšuje u případu CoO (OH) a ještě více u Co (OH)₃.

Vlastnosti

Hydroxid kobaltnatý (II)

-Vzorec: Co (OH)₂.

-Molární hmotnost: 92,948 g / mol.

-Vzhled: červenohnědý prášek nebo červený prášek. Existuje nestabilní modrá forma vzorce a-Co (OH)₂

-Hustota: 3,597 g / cm³.

-Rozpustnost ve vodě: 3,2 mg / l (špatně rozpustný).

-Rozpustný v kyselinách a v amoniaku. Nerozpustný ve zředěném alkalickém prostředí.

-Teplota tání: 168 ° C.

-Citlivost: citlivá na vzduch.

-Stabilita: stabilní.

Hydroxid kobaltnatý (III)

-Vzorec: Co (OH)₃

-Molekulová hmotnost: 112,98 g / mol.

-Vzhled: dvě formy. Stabilní černohnědý tvar a nestabilní tmavě zelený tvar s tendencí ztmavnout.

Výroba

Přidání hydroxidu draselného k roztoku dusičnanu kobaltnatého vede ke vzniku modrofialové sraženiny, která se při zahřátí stává Co (OH).₂, to znamená hydroxid kobaltu (II).

Co (OH)₂ precipituje, když se k vodnému roztoku Co soli přidá hydroxid alkalického kovu²⁺

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

Použití

-Používá se při přípravě katalyzátorů pro použití při rafinaci ropy a petrochemického průmyslu. Kromě toho se používá Co (OH)₂ při přípravě solí kobaltu.

-Hydroxid kobaltnatý (II) se používá při výrobě sušiček barev a při výrobě bateriových elektrod.

Syntéza nanomateriálů

-Hydroxidy kobaltu jsou surovinou pro syntézu nanomateriálů s novými strukturami. Například z Co (OH)₂ nanokopy této sloučeniny byly navrženy s velkou povrchovou plochou, která se účastní jako katalyzátor v oxidačních reakcích. Tyto nanokopy jsou impregnovány na porézních elektrodách niklu nebo krystalického uhlíku.

-Bylo vyvinuto snahy o implementaci nanobarů uhličitanových hydroxidů s uhličitanem interkalujícím ve vrstvách. Využívají oxidační reakce Co²⁺ Co³⁺, jako materiál s potenciálními elektrochemickými aplikacemi.

-Studie se syntetizovaly a charakterizovaly pomocí mikroskopických technik, směsných oxidů kobaltu a oxyhydroxidových nanodisků, z oxidace odpovídajících hydroxidů při nízkých teplotách.

Tyčinky, kotouče a vločky z kobaltových hydroxidů se strukturami v nanometrickém měřítku, otevírají dveře zlepšením ve světě katalýzy a také všech aplikací týkajících se elektrochemie a maximálního využití elektrické energie v moderních zařízeních.

Odkazy

1. Clark J. (2015). Kobalt. Převzato z: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Hydroxid kobaltnatý. Převzato z: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Kobaltový. Hydroxid. Převzato z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. července 2017). Nanoflakes hydroxidu kobaltnatého a jejich použití jako superkondenzátory a katalyzátory vývoje kyslíku. Zdroj: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao a X. P. Gao. (2008). Elektrochemický výkon uhličitanu uhličitého kobaltnatého Nanorods. Elektrochemické a pevné látky, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens a Ray L. Frost. (2010). Syntéza a charakterizace hydroxidu kobaltnatého, hydroxidu kobaltnatého a oxidu kobaltnatého Nanodiscs. Citováno z: pubs.acs.org