- Kemisk struktur
- kovalent
- Koordinationsenheder
- Ejendomme
- Cobalt (II) hydroxid
- Cobalt (III) hydroxid
- Produktion
- Applikationer
- Syntese af nanomaterialer
- Referencer
Den cobolthydroxid er det generiske navn for alle forbindelser, hvor kobolt kationer og anionen OH involveret -. Alle har uorganisk karakter og har den kemiske formel Co (OH) n, hvor n er lig med valensen eller den positive ladning af koboltmetalcentret.
Da kobolt er et overgangsmetal med halvfulde atomare orbitaler, reflekterer dens hydroxider ved en eller anden elektronisk mekanisme intense farver på grund af Co-O-interaktioner. Disse farver såvel som strukturer er meget afhængige af deres ladning og af de anioniske arter, der konkurrerer med OH -.
Kilde: Af Chemicalinterest, fra Wikimedia Commons
Farver og strukturer er ikke ens for Co (OH) 2, Co (OH) 3 eller for CoO (OH). Kemien bag alle disse forbindelser går i syntesen af materialer anvendt til katalyse.
På den anden side, selv om de kan være komplekse, starter dannelsen af en stor del af dem fra et grundlæggende miljø; som leveret af den stærke base NaOH. Derfor kan forskellige kemiske tilstande oxidere kobolt eller ilt.
Kemisk struktur
Hvad er strukturer af kobolthydroxid? Dens generelle formel Co (OH) n fortolkes ionisk som følger: i en krystalgitter, der er optaget af et antal Co n +, vil der være n gange den mængde OH-anioner - der interagerer med dem elektrostatisk. For Co (OH) 2 vil der således være to OH - for hver Co 2+ -kation.
Men dette er ikke nok til at forudsige hvilket krystallinsk system disse ioner vil anvende. Ved at resonnere coulombiske kræfter tiltrækker Co 3+ OH med større intensitet - sammenlignet med Co 2+.
Denne kendsgerning får afstande eller Co-OH-bindingen (selv med dens høje ioniske karakter) til at forkortes. Fordi vekselvirkningen er stærkere, gennemgår elektronerne i de ydre lag af Co 3+ en energisk ændring, der tvinger dem til at absorbere fotoner med forskellige bølgelængder (det faste stof mørkere).
Imidlertid er denne tilgang ikke tilstrækkelig til at afklare fænomenet med ændring af deres farver afhængigt af strukturen.
Det samme er tilfældet for koboltoxyhydroxid. Dens formel CoO · OH fortolkes som en Co 3+ -kation, der interagerer med en oxidanion, O 2–, og en OH -. Denne forbindelse repræsenterer basis for syntetisering af en blandet cobaltoxid: Co 3 O 4.
kovalent
Cobalthydroxider kan også visualiseres, omend mindre præcist, som individuelle molekyler. Co (OH) 2 kan derefter tegnes som et lineært OH - Co - OH molekyle, og Co (OH) 3 som en flad trekant.
Med hensyn til CoO (OH) ville dens molekyle fra denne fremgangsmåde blive trukket som O = Co - OH. O 2– anionen danner en dobbeltbinding med koboltatom, og en anden enkeltbinding med OH -.
Interaktionerne mellem disse molekyler er imidlertid ikke stærke nok til at "armere" de komplekse strukturer af disse hydroxider. F.eks. Kan Co (OH) 2 danne to polymere strukturer: alfa og beta.
Begge er laminære, men med forskellig rækkefølge af enhederne, og de er også i stand til at sammenkæde små anioner, såsom CO 3 2–, mellem deres lag; hvilket er af stor interesse for design af nye materialer fra kobolthydroxider.
Koordinationsenheder
Polymerstrukturer kan forklares bedre ved at overveje en koordination oktaeder omkring koboltcentrene. For Co (OH) 2, da den har to OH-anioner - der interagerer med Co 2+, har den brug for fire vandmolekyler (hvis der blev anvendt vandig NaOH) for at fuldføre oktaederen.
Således, Co (OH) 2 er faktisk Co (H 2 O) 4 (OH) 2. Til dette oktaeder til dannelse af polymerer skal det forbundet af oxygenbroer: (OH) (H 2 O) 4 Co - O - Co (H 2 O) 4 (OH). Den strukturelle kompleksitet stiger for tilfældet med CoO (OH) og endnu mere for Co (OH) 3.
Ejendomme
Cobalt (II) hydroxid
-Formel: Co (OH) 2.
-Molær masse: 92,948 g / mol.
-Utseende: pinkrødt pulver eller rødt pulver. Der er en ustabil blå form med formlen α-Co (OH) 2
-Density: 3.597 g / cm 3.
-Opløselighed i vand: 3,2 mg / l (let opløselig).
-Opløseligt i syrer og ammoniak. Uopløselig i fortyndet alkali.
-Smeltepunkt: 168ºC
-Følsomhed: følsom over for luft.
-Stabilitet: det er stabilt.
Cobalt (III) hydroxid
-Formel: Co (OH) 3
-Molekylær masse: 112,98 g / mol.
-Utseende: to former. En stabil sortbrun form og en ustabil mørkegrøn form med en tendens til at mørkne.
Produktion
Tilsætningen af kaliumhydroxid til en opløsning af cobalt (II) nitrat resulterer i udseendet af et blåviolet bundfald, der, når det opvarmes, bliver Co (OH) 2, det vil sige cobalt (II) hydroxid).
Co (OH) 2 udfældes, når et alkalisk metalhydroxid tilsættes til en vandig opløsning af et Co2 + -salt
Co 2+ + 2 NaOH => Co (OH) 2 + 2 Na +
Applikationer
-Det bruges til produktion af katalysatorer til anvendelse i olieraffinering og i den petrokemiske industri. Co (OH) 2 anvendes også til fremstilling af cobaltsalte.
-Cobalt (II) hydroxid anvendes til fremstilling af maletørrer og til fremstilling af batterielektroder.
Syntese af nanomaterialer
-Kobolthydroxider er råmaterialet til syntese af nanomaterialer med nye strukturer. For eksempel er der fra Co (OH) 2 nanokoper af denne forbindelse designet med et stort overfladeareal til at deltage som katalysator i oxidative reaktioner. Disse nanokoper er imprægneret på porøs nikkel- eller krystallinsk carbonelektroder.
-Det er blevet forsøgt at implementere carbonathydroxid-nanobarer med carbonat klemt i deres lag. I dem anvendes den oxidative reaktion af Co 2+ til Co 3+, hvilket viser sig at være et materiale med potentielle elektrokemiske anvendelser.
-Studier er syntetiseret og karakteriseret ved hjælp af mikroskopiteknikker nanodisker af blandet cobaltoxid og oxyhydroxid fra oxidation af de tilsvarende hydroxider ved lave temperaturer.
Barer, skiver og flager af kobolthydroxid med strukturer i nanometrisk skala åbner dørene for forbedringer i katalysens verden og også for alle anvendelser vedrørende elektrokemi og maksimal anvendelse af elektrisk energi i moderne apparater.
Referencer
- Clark J. (2015). Cobalt. Taget fra: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2018). Cobalt (II) hydroxid. Taget fra: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018). Cobalti. Hydroxid. Taget fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rovetta AAS & col. (11. juli 2017). Cobalthydroxid-nanoflager og deres anvendelse som superkapacitorer og iltudviklingskatalysatorer. Gendannes fra: ncbi.nlm.nih.gov
- D. Wu, S. Liu, SM Yao og XP Gao. (2008). Elektrokemisk ydeevne af kobolthydroxidcarbonat-nanoroder. Elektrokemiske breve og faststof-bogstaver, 11 12 A215-A218.
- Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens og Ray L. Frost. (2010). Syntese og karakterisering af kobolthydroxid, koboltoxyhydroxid og koboltoxid-nanodiscs. Gendannes fra: pubs.acs.org