Struktura hydroxidu kobaltnatého, vlastnosti a použití

3701
David Holt

The hydroxid kobaltu je obecný název pro všechny sloučeniny, kde se účastní kationty kobaltu a OH anion-. Všechny jsou anorganické povahy a mají chemický vzorec Co (OH)n, kde n se rovná valenci nebo kladnému náboji středu kobaltového kovu.

Vzhledem k tomu, že kobalt je přechodný kov s poloplnými atomovými orbitaly, jeho hydroxidy podle některých elektronických mechanismů odrážejí intenzivní barvy v důsledku interakcí Co-O. Tyto barvy, stejně jako struktury, jsou vysoce závislé na jejich náboji a na aniontových druzích, které soutěží s OH-.

Zdroj: By Chemicalinterest [Public domain], z Wikimedia Commons

Barvy a struktury nejsou pro Co (OH) stejnédva, Co (OH)3 nebo pro CoO (OH). Chemie všech těchto sloučenin je určena pro syntézu materiálů aplikovaných na katalýzu.

Na druhou stranu, i když mohou být složité, formování jejich velké části vychází ze základního prostředí; jak je dodáván silnou bází NaOH. Proto mohou různé chemické podmínky oxidovat kobalt nebo kyslík..

Rejstřík článků

  • 1 Chemická struktura
    • 1.1 kovalentní
    • 1.2 Koordinační jednotky
  • 2 Vlastnosti
    • 2.1 Hydroxid kobaltnatý
    • 2.2 Hydroxid kobaltnatý
  • 3 Výroba
  • 4 použití
    • 4.1 Syntéza nanomateriálů
  • 5 Reference

Chemická struktura

Jaké jsou struktury hydroxidu kobaltu? Jeho obecný vzorec Co (OH)n se interpretuje iontově následovně: v krystalové mřížce obsazené počtem Con+, bude n násobek tohoto množství OH aniontů- elektrostaticky s nimi interagují. Tedy pro Co (OH)dva budou dva OH- pro každý kationdva+.

To však nestačí k předpovědi, který krystalický systém tyto ionty přijmou. Usuzováním coulombických sil Co3+ silněji přitahuje OH- ve srovnání s Codva+.

Tato skutečnost způsobuje zkrácení vzdáleností nebo vazby Co-OH (i při vysokém iontovém charakteru). Protože jsou interakce silnější, elektrony ve vnějších skořápkách Co3+ podstupují energetickou změnu, která je nutí absorbovat fotony s různými vlnovými délkami (těleso ztmavne).

Tento přístup však není dostatečný k objasnění fenoménu změny barvy v závislosti na struktuře..

Totéž platí pro oxyhydroxid kobaltnatý. Jeho vzorec CoO OH je interpretován jako kation3+ interakce s oxidovým aniontem, Odva-, a OH-. Tato sloučenina představuje základ pro syntézu směsného oxidu kobaltu: Co3NEBO4 [CoO · CodvaNEBO3].

Kovalentní

Hydroxidy kobaltu lze také vizualizovat, i když méně přesně, jako jednotlivé molekuly. Co (OH)dva pak lze nakreslit 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 Odva- tvoří dvojnou vazbu s atomem kobaltu a další jednoduchou vazbu s OH-.

Interakce mezi těmito molekulami však nejsou dostatečně silné, aby „vyzbrojily“ složité struktury těchto hydroxidů. Například Co (OH)dva může tvořit dvě polymerní struktury: alfa a beta.

Oba jsou laminární, ale s různým uspořádáním jednotek a jsou také schopné interkalace malých aniontů, jako je CO3dva-, mezi jeho vrstvami; což je velkým zájmem o konstrukci nových materiálů z hydroxidů kobaltu.

Koordinační jednotky

Polymerní struktury lze lépe vysvětlit zvážením koordinačního oktaedru kolem center kobaltu. Pro Co (OH)dva, protože má dva OH anionty- interakce s Codva+, k dokončení osmistěnu potřebujete čtyři molekuly vody (pokud byl použit vodný NaOH).

Co (OH)dva je ve skutečnosti Co (HdvaNEBO)4(ACH)dva. Aby tento osmistěn vytvořil polymery, musí být spojen kyslíkovými můstky: (OH) (HdvaNEBO)4Co-O-Co (HdvaNEBO)4(ACH). Strukturální složitost se zvyšuje v případě CoO (OH) a ještě více v případě Co (OH)3.

Vlastnosti

Hydroxid kobaltnatý

-Vzorec: Co (OH)dva.

-Molární hmotnost: 92,948 g / mol.

-Vzhled: růžovo-červený prášek nebo červený prášek. Existuje nestabilní modrá forma vzorce α-Co (OH)dva

-Hustota: 3,597 g / cm3.

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

-Rozpustný v kyselinách a amoniaku. Nerozpustný ve zředěné zásadě.

-Teplota tání: 168 ° C.

-Citlivost: citlivá na vzduch.

-Stabilita: je stabilní.

Hydroxid kobaltnatý

-Vzorec: Co (OH)3

-Molekulová hmotnost: 112,98 g / mol.

-Vzhled: dvěma způsoby. Stabilní černohnědý tvar a nestabilní tmavě zelený tvar se sklonem k tmavnutí.

Výroba

Přidání hydroxidu draselného k roztoku dusičnanu kobaltnatého vede ke vzniku modrofialové sraženiny, která se při zahřátí změní na Co (OH)dva, tj. hydroxid kobaltnatý.

Co (OH)dva sráží se, když se přidá hydroxid alkalického kovu k vodnému roztoku soli Codva+

Spoldva+     +        2 NaOH => Co (OH)dva      +         2 Na+

Aplikace

-Používá se při výrobě katalyzátorů pro použití při rafinaci ropy a v petrochemickém průmyslu. Kromě toho se používá Co (OH)dva při přípravě solí kobaltu.

-Hydroxid kobaltnatý 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)dva nanokopy této sloučeniny byly navrženy s velkou povrchovou plochou, aby se podílely jako katalyzátor na oxidačních reakcích. Tyto nanokopy jsou impregnovány na porézních niklových nebo krystalických uhlíkových elektrodách.

-Bylo hledáno implementovat nanorody uhličitanu hydroxidu s uhličitanem vloženým do jejich vrstev. Využívají oxidační reakce Codva+ Co3+, se ukázal jako materiál s potenciálními elektrochemickými aplikacemi.

-Studie syntetizovaly a charakterizovaly pomocí mikroskopických technik nanodisky směsného oxidu kobaltu a oxyhydroxidu z oxidace odpovídajících hydroxidů při nízkých teplotách..

Tyčinky, disky a vločky hydroxidu kobaltu se strukturami v nanometrických měřítcích otevírají dveře ke zlepšení ve světě katalýzy a také všech aplikací týkajících se elektrochemie a maximálního využití elektrické energie v moderních zařízeních.

Reference

  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). Nanočástice hydroxidu kobaltnatého a jejich aplikace jako superkondenzátorů a katalyzátorů evoluce kyslíku. Obnoveno z: ncbi.nlm.nih.gov
  5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao a X. P. Gao. (2008). Elektrochemická účinnost nanorodů uhličitanu uhličitého. Elektrochemické a pevné dopisy, 11 12 A215-A218.
  6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens a Ray L. Frost. (2010). Syntéza a charakterizace hydroxidu kobaltnatého, oxyhydroxidu kobaltnatého a nanodisků oxidu kobaltnatého. Obnoveno z: pubs.acs.org

Zatím žádné komentáře