KOBALTO HIDROKSIDAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Kobalto hidroksido yra bendras pavadinimas visų junginių, kur kobalto katijonų ir anijonų OH, dalyvaujančių ^- . Visi yra neorganinio pobūdžio ir jų cheminė formulė yra Co (OH) _n , kur n yra lygus kobalto metalo centro valentingumui arba teigiamajam krūviui.

Kadangi kobaltas yra pereinamasis metalas, kurio atominės orbitos yra pusiau pilnos, tam tikru elektroniniu būdu jo hidroksidai atspindi ryškias spalvas dėl ko-O sąveikos. Šios spalvos, taip pat struktūros, labai priklauso nuo jų krūvio ir nuo anijoninių rūšių, konkuruojančių su OH ^- .

Šaltinis: Autorius: „Chemicalinterest“, iš „Wikimedia Commons“

Co (OH) ₂ , Co (OH) ₃ ir CoO (OH) spalvos ir struktūros nėra vienodos . Visų šių junginių chemija eina į medžiagų, taikomų katalizei, sintezę.

Kita vertus, nors jie gali būti ir sudėtingi, daugumos jų formavimasis prasideda nuo pagrindinės aplinkos; kaip tiekia stiprus bazinis NaOH. Taigi skirtingos cheminės sąlygos gali oksiduoti kobaltą arba deguonį.

Cheminė struktūra

Kokios yra kobalto hidroksido struktūros? Jo bendroji formulė Co (OH) _n yra interpretuojama joniškai taip: kristalinėje gardelėje, kurią užima daugybė Co ^{n +} , bus OH kartų anijonų skaičius ^- n kartus didesnis ^- sąveikaujant su jais elektrostatiškai. Taigi Co (OH) ₂ bus du OH ^- kiekvienam Co ²⁺ katijonui .

Bet to nepakanka numatyti, kokią kristalinę sistemą šie jonai priims. Iki motyvuojamosios coulombic jėgų, Co. ³⁺ traukia OH svarbesnę vietą ^- palyginti su Co ²⁺ .

Šis faktas lemia tai, kad atstumai arba Co-OH jungtis (net ir turint aukštą joninį pobūdį) sutrumpėja. Be to, kadangi sąveika yra stipresnė, išoriniuose Co ³⁺ sluoksniuose esantys elektronai patiria energetinį pokytį, verčiantį juos absorbuoti skirtingo bangos ilgio fotonus (kieta spalva tamsėja).

Tačiau šio požiūrio nepakanka norint išaiškinti jų spalvų pokyčio priklausomybę nuo struktūros.

Tas pats pasakytina apie kobalto oksihidroksidą. Jo formulė CoO · OH yra aiškinama kaip CO ³⁺ katijonas sąveikauja su oksido anijonu, O ^2- , ir OH ^- . Šis junginys sudaro mišraus kobalto oksido: Co ₃ O ₄ sintezės pagrindą .

Kovalentas

Kobalto hidroksidai taip pat gali būti vaizduojami, nors ir ne taip tiksliai, kaip atskiros molekulės. Tada Co (OH) ₂ gali būti nubrėžta kaip linijinė OH-Co-OH molekulė, o Co (OH) _{3 -} kaip plokščias trikampis.

Atsižvelgiant į CoO (OH), jo molekulė pagal šį metodą bus nubrėžta kaip O = Co-OH. O ^2– anijonas sudaro dvigubą jungtį su kobalto atomu, o dar vieną jungtį su OH ^- .

Tačiau šių molekulių sąveika nėra tokia stipri, kad „apginkluotų“ sudėtingas šių hidroksidų struktūras. Pavyzdžiui, Co (OH) ₂ gali sudaryti dvi polimerines struktūras: alfa ir beta.

Jie abu yra sluoksniuoti, tačiau skiriasi vienetų tvarka, be to, jie gali sujungti mažus anijonus, tokius kaip CO ₃ ^2– , tarp jų sluoksnių; o tai kelia didelį susidomėjimą kuriant naujas medžiagas iš kobalto hidroksidų.

Koordinavimo skyriai

Polimerines struktūras galima geriau paaiškinti įvertinus koordinavimo oktaedrą aplink kobalto centrus. Dėl Co (OH) ₂ , nes jis turi du OH anijonus ^- sąveikaudamas su Co ²⁺ , jam reikia keturių vandens molekulių (jei buvo naudojamas vandeninis NaOH), kad būtų galima užpildyti oktaedrą.

Taigi Co (OH) ₂ iš tikrųjų yra Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂ . Kad šis oktaedras sudarytų polimerus, jį reikia sujungti deguonies tilteliais: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Struktūrinis sudėtingumas padidėja CoO (OH) atveju, o dar labiau - Co (OH) _{3 atveju} .

Savybės

Kobalto (II) hidroksidas

-Formula: Co (OH) ₂ .

-Molinė masė: 92,948 g / mol.

- Išvaizda: rausvai raudoni milteliai arba raudoni milteliai. Yra nestabili α-Co (OH) ₂ formulės mėlyna forma

-Tankis: ³ 597 g / cm ³ .

Tirpumas vandenyje: 3,2 mg / l (mažai tirpus).

-Tirpsta rūgštyse ir amoniake. Netirpsta praskiestame šarme.

- Lydymosi temperatūra: 168º C.

-Jautrumas: jautrus orui.

-Stabilumas: jis yra stabilus.

Kobalto (III) hidroksidas

-Formula: Co (OH) ₃

-Molekulinė masė: 112,98 g / mol.

- Išvaizda: dvi formos. Stabili juodai ruda forma ir nestabili tamsiai žalia forma, linkusi tamsėti.

Gamyba

Kalio hidroksido pridėjimas prie kobalto (II) nitrato tirpalo sukelia mėlynai violetines nuosėdas, kurios kaitinant virsta Co (OH) ₂ , tai yra kobalto (II) hidroksidu. ).

Ko (OH) ₂ nusėda, kai į vandeninį Co2 ⁺ druskos tirpalą pridedama šarminio metalo hidroksido

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Programos

-Jis naudojamas katalizatorių, naudojamų naftos perdirbimui, ir naftos chemijos pramonėje gamyboje. Taip pat Co (OH) _{2 naudojamas} ruošiant kobalto druskas.

-Kobalto (II) hidroksidas naudojamas dažų džiovintuvų ir akumuliatorių elektrodų gamyboje.

Nanomedžiagų sintezė

-Kobalto hidroksidai yra žaliava sintezei nanomedžiagų, turinčių naujas struktūras. Pavyzdžiui, iš Co (OH) ₂ buvo sukurti šio junginio nanokopai, turintys didelį paviršiaus plotą, kad galėtų dalyvauti kaip oksidacinių reakcijų katalizatorius. Šie nanokopai yra įmirkyti ant akytojo nikelio arba kristalinės anglies elektrodų.

- Buvo siekiama įgyvendinti karbonato hidroksido nanorūšis, kurių sluoksniai būtų padengti karbonatu. Juose naudojama oksidacinė Co ²⁺ reakcija į Co ³⁺ , įrodanti, kad tai medžiaga, galinti panaudoti elektrocheminį poveikį.

- Tyrimai buvo susintetinti ir, naudojant mikroskopijos metodus, sumaišyti sumaišyto kobalto oksido ir oksihidroksido nanodiskai iš atitinkamų hidroksidų oksidacijos žemoje temperatūroje.

Kobalto hidroksido strypai, diskai ir dribsniai, kurių struktūros yra nanometrinės skalės, atveria duris katalizės pasaulio patobulinimams, taip pat visiems pritaikymams, susijusiems su elektrochemija ir maksimaliu elektros energijos panaudojimu šiuolaikiniuose prietaisuose.

Nuorodos

1. Clarkas J. (2015). Kobaltas. Paimta iš: chemguide.co.uk
2. Vikipedija. (2018 m.). Kobalto (II) hidroksidas. Paimta iš: en.wikipedia.org
3. „PubChem“. (2018 m.). Kobalto. Hidroksidas. Paimta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. „Rovetta AAS“ ir col. (2017 m. Liepos 11 d.). Kobalto hidroksido nanoflaksai ir jų panaudojimas kaip superkondensatoriai ir deguonies išsiskyrimo katalizatoriai. Atkurta iš: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao ir XP Gao. (2008). Nanorodų kobalto hidroksido karbonato elektrocheminės savybės. Elektrocheminiai ir kietojo kūno laiškai, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens ir Ray L. Frost. (2010). Nanodiskų kobalto hidroksido, kobalto oksi hidroksido ir kobalto oksido sintezė ir apibūdinimas. Atkurta iš: pubs.acs.org