KOBOLTTIHYDROKSIDI: RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTTÖTAVAT - KEMIA - 2026

Koboltti hydroksidi on yleisnimi kaikille yhdisteille, joissa kobolttia kationien ja anioni OH mukana ^-. Kaikki ovat luonteeltaan epäorgaanisia ja niillä on kemiallinen kaava Co (OH) _n, missä n on yhtä suuri kuin kobolttimetallikeskuksen valenssi tai positiivinen varaus.

Koska koboltti on siirtymämetalli, jossa on puolitäyteiset atomiorbitaalit, joidenkin elektronisten mekanismien avulla sen hydroksidit heijastavat voimakkaita värejä Co-O-vuorovaikutusten takia. Nämä värit samoin kuin rakenteet ovat suuresti riippuvaisia ​​varauksestaan ​​ja anionisista lajeista, jotka kilpailevat OH ^{-: n kanssa}.

Lähde: Tekijä Chemicalinterest, Wikimedia Commonsista

Värit ja rakenteet eivät ole samat Co (OH) _{2: lle}, Co (OH) _{3: lle} tai CoO (OH): lle. Kaikkien näiden yhdisteiden takana oleva kemia menee katalyysiin käytettyjen materiaalien synteesiin.

Toisaalta, vaikka ne voivat olla monimutkaisia, suuren osan muodostuminen alkaa perusympäristöstä; kuten vahvan emäksen NaOH toimittama. Siksi erilaiset kemialliset olosuhteet voivat hapettaa kobolttia tai happea.

Kemiallinen rakenne

Mitkä ovat kobolttihydroksidin rakenteet? Sen yleistä kaavaa Co (OH) _n tulkitaan ionisesti seuraavalla tavalla: kidehilassa, jossa on useita Con ⁺ -määriä, tulee olemaan n-kertainen määrä OH-anioneja ^- vuorovaikutuksessa niiden kanssa sähköstaattisesti. Siten Co (OH) _{2: lle} tulee kaksi OH ^- jokaiselle Co2 ⁺ -kationille.

Mutta tämä ei riitä ennustamaan, mitä kidejärjestelmää nämä ionit ottavat käyttöön. Perustelemalla kuljetusvoimia Co ³⁺ houkuttelee OH: ta voimakkaammin ^- verrattuna Co ^{2+: een}.

Tämä tosiasia saa aikaan etäisyyksien tai Co-OH-sidoksen (jopa sen korkean ionisen luonteen) lyhentymisen. Lisäksi koska vuorovaikutukset ovat voimakkaampia, Co ³⁺: n ulkokerrosten elektroneissa tapahtuu energinen muutos, joka pakottaa ne absorboimaan fotoneja, joilla on eri aallonpituudet (kiinteä aine tummenee).

Tämä lähestymistapa ei kuitenkaan riitä selventämään ilmiötä, jonka mukaan niiden värit muuttuvat rakenteesta riippuen.

Sama pätee kobolttioksiohydroksidiin. Sen kaava CoO · OH tulkitaan Co ³⁺ -kationiksi, joka on vuorovaikutuksessa oksidianionin, O ^2– ja OH ^{- kanssa}. Tämä yhdiste muodostaa perustan syntetisoimiseksi kobolttioksidin: Co ₃ O ₄.

kovalenttinen

Kobolttihydroksidit voidaan myös visualisoida, joskin vähemmän tarkemmin, yksittäisinä molekyyleinä. Co (OH) ₂ voidaan sitten piirtää lineaarisena OH-Co-OH-molekyylinä ja Co (OH) ₃ tasaisena kolmiona.

CoO: n (OH) suhteen sen molekyyli tästä lähestymistavasta piirretään muodossa O = Co-OH. O ^2– anioni muodostaa kaksoissidoksen kobolttiatomin kanssa ja toisen yksinkertaisen sidoksen OH ^{- kanssa}.

Näiden molekyylien väliset vuorovaikutukset eivät kuitenkaan ole riittävän vahvoja "armeloimaan" näiden hydroksidien monimutkaisia ​​rakenteita. Esimerkiksi Co (OH) ₂ voi muodostaa kaksi polymeeristä rakennetta: alfa ja beeta.

Molemmat ovat laminaarisia, mutta yksiköiden erilaisella järjestyksellä, ja ne kykenevät myös interkaloimaan pieniä anioneja, kuten CO ₃ ^2–, kerrostensa välillä; joka on erittäin kiinnostava uusien materiaalien suunnittelussa kobolttihydroksideista.

Koordinointiyksiköt

Polymeeriset rakenteet voidaan selittää paremmin ottamalla huomioon koordinaattioktaaedri koboltin keskuksien ympärillä. Co (OH) _{2: lle}, koska siinä on kaksi OH-anionia ^{- jotka ovat} vuorovaikutuksessa Co ^{2+: n kanssa}, se tarvitsee neljä vesimolekyyliä (jos käytettiin NaOH: n vesipitoista ainetta) oktaedronin loppuun saattamiseksi.

Siten, Co (OH) ₂ on itse asiassa Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂. Jotta tämä oktaedri muodostaisi polymeerejä, se on kytkettävä happisilloilla: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Rakenteellinen monimutkaisuus kasvaa CoO (OH): n tapauksessa ja vielä enemmän Co (OH) _{3: n tapauksessa}.

ominaisuudet

Koboltti (II) hydroksidi

-Muoto: Co (OH) ₂.

-Moolimassa: 92,948 g / mol.

- Ulkonäkö: vaaleanpunainen-punainen jauhe tai punainen jauhe. Kaavan a-Co (OH) ₂ epästabiili sininen muoto on

-Density: 3597 g / cm ³.

-Liukenevuus veteen: 3,2 mg / l (heikosti liukeneva).

-Liukenee happoihin ja ammoniakkiin. Liukenematon laimennettuun alkaliin.

-Sulamispiste: 168ºC.

-Herkkyys: herkkä ilmalle.

-Stabiili: se on vakaa.

Koboltti (III) hydroksidi

-Muoto: Co (OH) ₃

-Molekyylimassa: 112,98 g / mol.

-Näkymä: kaksi muotoa. Vakaa mustanruskea muoto ja epävakaa tummanvihreä muoto, jolla on taipumus tummua.

tuotanto

Kaliumhydroksidin lisääminen koboltti (II) -nitraatin liuokseen johtaa sinilevioleiden saostumien muodostumiseen, joka kuumentuessaan muuttuu Co (OH) _{2: ksi}, ts. Koboltti (II) hydroksidiksi).

Co (OH) ₂ saostuu, kun alkalimetallihydroksidia lisätään Co2 ⁺ -suolan vesiliuokseen

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Sovellukset

- Sitä käytetään katalysaattoreiden tuotannossa öljynjalostuksessa ja petrokemian teollisuudessa. Myös Co (OH) _{2: ta käytetään} kobolttisuolojen valmistuksessa.

-Cobalt (II) hydroksidia käytetään maalikuivurien ja akkuelektrodien valmistuksessa.

Nanomateriaalien synteesi

-Kobalttihydroksidit ovat raaka-aineita uusien rakenteiden nanomateriaalien synteesiin. Esimerkiksi Co (OH) _2: sta on valmistettu tämän yhdisteen nanokoopit, joilla on suuri pinta-ala osallistua katalysaattorina hapettumisreaktioihin. Nämä nanokoopit on kyllästetty huokoisiin nikkeli- tai kiteisiin hiilielektrodeihin.

-Karbonaattihydroksidinanobaareja on pyritty toteuttamaan siten, että niiden kerroksissa on karbonaatti. Niissä käytetään Co ^2+: n hapettavaa reaktiota Co ^{3+: ksi}, mikä osoittautuu materiaaliksi, jolla on potentiaalisia sähkökemiallisia sovelluksia.

- Tutkimuksissa on syntetisoitu ja karakterisoitu mikroskooppitekniikoilla kobolttioksidin ja oksihydroksidin sekoitetut nanodiskit vastaavien hydroksidien hapettumisesta matalissa lämpötiloissa.

Kobolttihydroksidin tangot, kiekot ja hiutaleet, joiden rakenne on nanometrisissä mittakaavoissa, avaavat ovet katalyysimaailman parannuksiin ja myös kaikkiin sovelluksiin, jotka koskevat sähkökemiaa ja sähköenergian maksimaalista käyttöä nykyaikaisissa laitteissa.

Viitteet

1. Clark J. (2015). Koboltti. Otettu: kemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Koboltti (II) hydroksidi. Kuvannut: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2018). Koboltti. Vesiliuosta. Ostettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. heinäkuuta 2017). Kobolttihydroksidinanohiutaleet ja niiden käyttö superkondensaattoreina ja hapen evoluutiokatalyytteinä. Palautettu: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao ja XP Gao. (2008). Kobolttihydroksidikarbonaatti-nanorodien sähkökemiallinen suorituskyky. Sähkökemialliset ja solid-state-kirjeet, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens ja Ray L. Frost. (2010). Kobolttihydroksidin, kobolttioksidihydroksidin ja kobolttioksidin nanodiskien synteesi ja karakterisointi. Palautettu osoitteesta: pubs.acs.org