Структура, свойства и применение гидроксида кобальта

гидроксид кобальта это общее название для всех соединений, в которых участвуют катионы кобальта и анион ОН^-. Все они неорганические по своей природе и имеют химическую формулу Co (OH)_N, где n равно валентному или положительному заряду центра металла кобальта.

Поскольку кобальт является переходным металлом с наполовину заполненными атомными орбиталями, с помощью какого-либо электронного механизма его гидроксиды отражают насыщенные цвета благодаря взаимодействиям Co-O. Эти цвета, а также структуры, сильно зависят от их заряда и от анионных видов, которые конкурируют с ОН^-.

Цвета и структура не одинаковы для Co (OH)₂, Co (OH)₃ или для CoO (OH). Химия, стоящая за всеми этими соединениями, предназначена для синтеза материалов, применяемых для катализа..

С другой стороны, хотя они могут быть сложными, формирование значительной их части начинается с базовой среды; как тот, который поставляется с сильным основанием NaOH. Следовательно, различные химические условия могут окислять кобальт или кислород.

индекс

• 1 Химическая структура
  • 1.1 Ковалент
  • 1.2 Координационные единицы
• 2 свойства
  • 2.1 Гидроксид кобальта (II)
  • 2.2 Гидроксид кобальта (III)
• 3 Производство
• 4 использования
  • 4.1 Синтез наноматериалов
• 5 ссылок

Химическая структура

Каковы структуры гидроксида кобальта? Его общая формула Co (OH)_N ионно интерпретируется следующим образом: в кристаллической решетке, занятой числом Co^N+, это будет n раз, что количество анионов ОН^- взаимодействуя с ними электростатически. Итак, для Co (OH)₂ будет два ОН^- для каждого катиона Со²⁺.

Но этого недостаточно, чтобы предсказать, какую кристаллическую систему примут эти ионы. Рассуждая о силах Куломбикаса, Ко³⁺ привлекает ОГ с большей интенсивностью^- по сравнению с Co²⁺.

Этот факт приводит к сокращению расстояний или связи Co-OH (даже при высоком ионном характере). Кроме того, поскольку взаимодействия сильнее, электроны во внешних слоях Со³⁺ они претерпевают энергетические изменения, которые заставляют их поглощать фотоны с различной длиной волны (твердое вещество темнеет).

Однако такого подхода недостаточно для выяснения явления изменения цвета в зависимости от структуры.

То же самое верно и для оксигидроксида кобальта. Его формула CoO · OH интерпретируется как катион Co³⁺ взаимодействуя с анионом ржавчины, ИЛИ^2-, и ОН^-. Это соединение представляет собой основу для синтеза смешанного оксида кобальта: Со₃О₄ [CoO · Co₂О₃].

ковалентная

Гидроксиды кобальта также можно визуализировать, хотя и менее точно, как отдельные молекулы. Co (OH)₂ затем могут быть нарисованы как линейные молекулы ОН-Со-ОН, так и Со (ОН)₃ как плоский треугольник.

Что касается CoO (OH), его молекула из этого подхода будет выглядеть как O = Co-OH. Анион О^2- образует двойную связь с атомом кобальта и еще одну простую связь с ОН^-.

Однако взаимодействия между этими молекулами недостаточно сильны, чтобы «вооружить» сложные структуры этих гидроксидов. Например, Co (OH)₂ может образовывать две полимерные структуры: альфа и бета.

Оба являются ламинарными, но с различным порядком расположения единиц, а также способны к интеркалярным небольшим анионам, таким как СО₃^2-, между его слоями; что представляет большой интерес для разработки новых материалов из гидроксидов кобальта.

Координационные подразделения

Полимерные структуры могут быть лучше объяснены при рассмотрении октаэдра координации вокруг центров кобальта. Для Со (ОН)₂, так как он имеет два аниона ОН^- взаимодействуя с Co²⁺, Для завершения октаэдра нужны четыре молекулы воды (если использовался водный раствор NaOH).

Таким образом, Co (OH)₂ на самом деле Co (H₂O)₄(ОН)₂. Чтобы этот октаэдр образовывал полимеры, он должен быть связан с помощью кислородных мостиков: (OH) (H₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(ОН). Структурная сложность возрастает для случая CoO (OH) и еще больше для Co (OH)₃.

свойства

Гидроксид кобальта (II)

-Формула: Co (OH)₂.

-Молярная масса: 92,948 г / моль.

-Внешний вид: красно-коричневый порошок или красный порошок. Существует нестабильная синяя форма формулы α-Co (OH)₂

-Плотность: 3,559 г / см³.

-Растворимость в воде: 3,2 мг / л (плохо растворим).

-Растворим в кислотах и ​​аммонии. Нерастворим в разбавленной щелочи.

-Температура плавления: 168º C.

-Чувствительность: чувствительная к воздуху.

-Стабильность: это стабильно.

Гидроксид кобальта (III)

-Формула: Co (OH)₃

-Молекулярная масса: 112,98 г / моль.

-Внешний вид: две формы. Стабильная черно-коричневая форма и неустойчивая темно-зеленая форма с тенденцией к затемнению.

производство

Добавление гидроксида калия к раствору нитрата кобальта (II) приводит к появлению сине-фиолетового осадка, который при нагревании становится Co (OH)₂, то есть гидроксид кобальта (II).

Co (OH)₂ осаждается при добавлении гидроксида щелочного металла к водному раствору соли Со²⁺

Колорадо²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

приложений

-Он используется при приготовлении катализаторов для переработки нефти и в нефтехимической промышленности. Кроме того, Co (OH) используется₂ в приготовлении солей кобальта.

-Гидроксид кобальта (II) используется при изготовлении сушилок для краски и при производстве электродов для аккумуляторов..

Синтез наноматериалов

-Гидроксиды кобальта являются сырьем для синтеза наноматериалов с новой структурой. Например, из Co (OH)₂ Нанокопы этого соединения были разработаны с большой площадью поверхности, чтобы участвовать в качестве катализатора в окислительных реакциях. Эти нанокопии импрегнированы на пористых электродах из никеля или кристаллического углерода.

-Была предложена реализация нанобаров карбонатных гидроксидов с карбонатом, интеркалированным в их слоях. Они используют преимущества окислительной реакции Со²⁺ Ко³⁺, оказывается материалом с потенциальными электрохимическими применениями.

-В результате исследований были синтезированы и охарактеризованы с использованием методов микроскопии смешанные нанодиски из оксида кобальта и оксигидроксида в результате окисления соответствующих гидроксидов при низких температурах..

Прутки, диски и чешуйки из гидроксида кобальта со структурами в нанометрических масштабах открывают двери для улучшений в мире катализа, а также для всех применений, касающихся электрохимии и максимального использования электрической энергии в современных устройствах..

ссылки

1. Кларк Дж. (2015). Кобальт. Взято из: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Гидроксид кобальта (II). Взято из: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Кобальтовый. Гидроксид. Взято из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11 июля 2017 г.) Нанофлаки из гидроксида кобальта и их применение в качестве суперконденсаторов и катализаторов выделения кислорода. Получено от: ncbi.nlm.nih.gov
5. Д. Ву, С. Лю, С. М. Яо и X. П. Гао. (2008). Электрохимические характеристики наностержней карбоната гидроксида карбоната кобальта. Буквы электрохимические и твердотельные, 11 12 A215-A218.
6. Цзин Ян, Хунвэй Лю, Вэйд Н. Мартенс и Рэй Л. Фрост. (2010). Синтез и характеристика нанодисков гидроксида кобальта, оксигидроксида кобальта и оксида кобальта. Получено с: pubs.acs.org