NIKELIO (III) HIDROKSIDAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS, RIZIKA - CHEMIJA - 2025

Nikelio hidroksido (III), yra neorganinis junginys, kuriame nikelio metalas turi oksidacijos skaičių 3+. Jo cheminė formulė yra Ni (OH) ₃ . Remiantis šaltiniais, su kuriais buvo konsultuojamasi, iki šiol nebuvo įmanoma patikrinti nikelio (III) hidroksido Ni (OH) _{3 buvimo} , tačiau buvo įmanoma gauti nikelio (III) okso-hidroksido, NiO (OH).

Nikelio (III) oksohidroksidas NiO (OH) yra juoda kristalinė kieta medžiaga, kuri kristalizuojasi dviem pavidalais: beta ir gama. Dažniausia kristalinė NiO (OH) forma yra beta.

Nikelio (III) oksohidroksido, NiO (OH) struktūra. Mėlyna = nikelis, raudona = deguonis, balta = vandenilis. Autorius: Dūmų koja. Šaltinis: Savas darbas. Šaltinis: „Wikipedia Commons“

NiO (OH) gali būti gaunamas oksiduojant nikelio (II) nitrato tirpalus (Ni (NO ₃ ) ₂ ) chloru (Cl ₂ ) arba bromu (Br ₂ ), esant kalio hidroksidui (KOH). Nikelio (III) oksohidroksidas labai gerai tirpsta rūgštyse. Jis gali būti naudojamas nikelio baterijose, superkondensatoriuose ir kaip regeneruojamas katalizatorius.

Nikelio (III) okso-hidroksidas NiO (OH) ir nikelio (II) hidroksidas Ni (OH) ₂ randami kartu veikiant daugeliui jų taikymo sričių, nes abu jie yra tos pačios oksido lygties dalis. sumažinimas.

Būdamas nikelio junginiu, NiO (OH) kelia tą pačią riziką kaip ir kitos nikelio druskos, tai yra, odos sudirginimas ar dermatitas ir vėžys.

Kristalų struktūra

Nikelio (III) oksohidroksidas kristalizuojasi dviem pavidalais: beta ir gama. Beta formos β-NiO (OH) struktūra yra labai panaši į β-Ni (OH) ₂ , o tai atrodo logiška, nes pirmoji susidaro dėl pastarųjų oksidacijos.

Gama γ-NiO (OH) forma yra nikelio (II) hidroksido, alfa pavidalo, α-Ni (OH) ₂ oksidacijos produktas . Kaip ir pastarasis, gama turi sluoksniuotą struktūrą, kurioje tarp sluoksnių yra šarminių metalų jonai, anijonai ir vanduo.

Elektroninė konfigūracija

NiO (OH) sudėtyje nikelis yra 3+ oksidacijos būsenoje, tai reiškia, kad jo išoriniuose sluoksniuose trūksta 3 elektronų, tai yra, dviejų elektronų trūksta iš 4 sluoksnio ir vieno elektrono iš 3 sluoksnio. . NiO (OH) Ni ³⁺ elektroninė konfigūracija yra: 3 d ⁷ , kur yra tauriųjų dujų argono elektroninė konfigūracija.

Nomenklatūra

- NiO (OH): nikelio (III) okso hidroksidas

- Nikelis juodas

Savybės

Fizinė būklė

Juoda kristalinė kieta medžiaga.

Tirpumas

NiO (OH) oksohidroksidas labai gerai tirpsta rūgštyse. Gama fazė ištirpsta sieros rūgštyje išsiskyrus deguoniui.

Kitos savybės

Karštame vandenyje jis tampa nikelio (II) ir (III) oksohidroksidu, Ni ₃ O ₂ (OH) ₄ .

140 ° C temperatūroje jis suskyla į nikelio (II) oksidą (NiO), vandenį ir deguonį.

Gama fazė (γ-NiO (OH)) gali būti gaunama įvairiais būdais, pavyzdžiui, nikelį apdorojant išlydytu natrio peroksido (Na ₂ O ₂ ) ir natrio hidroksido (NaOH) mišiniu 600 ° C temperatūroje ir atšaldant. užšalęs vanduo.

Gama fazė suyra kaitinant iki 138 ° C.

Programos

Nikelio baterijose

Edisono nikelio-geležies akumuliatorius, kuriame kaip elektrolitas naudojamas KOH, pagrįstas nikelio (III) oksohidroksido reakcija su geležimi:

Parsisiųsti:

Fe + 2NiO (OH) + H ₂ O ⇔ fe (OH) ₂ + 2Ni (OH) ₂

Apkrova:

Tai grįžtamoji oksidacijos-redukcijos reakcija.

Prie šių baterijų anodo vyksta daugybė cheminių ir elektrocheminių procesų. Čia yra bendra struktūra:

parsisiųsti

β-Ni (OH) ₂ ⇔ β-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Įkelkite

Senėjimas ↓ ↓ Perkrova

parsisiųsti

α-Ni (OH) ₂ γ-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Įkelkite

Nikelio akumuliatorių technologijoje nikelio (III) okso hidroksidas NiO (OH) yra vadinamas „aktyvia nikelio mase“.

Įkraunamos nikelio baterijos. Autorius: Superusergeneric. Šaltinis: Savas darbas. Šaltinis: „Wikipedia Commons“.

Atliekant elektrocatalizę kaip regeneruojamą katalizatorių

NiO (OH) buvo sėkmingai naudojamas azopirazolių elektrosintezėje, atliekant elektropatolitinę aminopirazolių oksidaciją. Taip pat įrodytas jo naudingumas karboksirūgščių sintezėje, pradedant nuo alkoholių ar karbonilo junginių.

Karboksirūgšties gavimas oksiduojant alkoholį, katalizuojamą NiO (OH). Šaltinis: kilusi iš en.wikipedia. Originalus autoriaus įkėlėjas buvo V8rik en.wikipedia. Šaltinis: „Wikipedia Commons“

Kitas pavyzdys yra kiekybinis hidroksimetilpiridino pavertimas piridino karboksirūgštimi. Tokiu atveju plieninis arba nikelio elektrodas, atitinkantis anodą, yra padengtas NiO (OH) sluoksniu. Terpė, kurioje vyksta elektrolizė, yra šarminė.

Šiose reakcijose NiO (OH) veikia kaip redukcijos-oksidacijos tarpininkas arba „redokso“ tarpininkas.

Elektrolizė atliekama kameroje, kurioje yra nikelio anodas ir titano katodas, šarminėje terpėje. Proceso metu ant nikelio anodo paviršiaus _susidaro Ni (OH) ₂ , kuris greitai oksiduojasi į NiO (OH):

Ni (OH) ₂ + OH ^- - E ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O

NiO (OH) reaguoja su organiniu substratu ir gaunamas norimas organinis produktas, regeneruojantis Ni (OH) ₂ :

NiO (OH) + organinis junginys → Ni (OH) ₂ + produktas

Kai Ni (OH) ₂ regeneruojasi, katalizės reakcija tęsiama.

NiO (OH) panaudojimas kaip elektrokatalizatorius leidžia gauti organinius junginius mažomis sąnaudomis ir ekologišku būdu.

Superkondensatoriuose

NiO (OH) kartu su Ni (OH) ₂ yra puikios superkondensatorių elektrodų (superkondensatorių) medžiagos.

Ni (OH) ₂ + OH ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O + E ^-

Jie turi didelę talpą, mažą kainą ir, remiantis kai kuriomis nuorodomis, mažą poveikį aplinkai.

Kondensatoriai elektroninėje grandinėje. Autorius: PDPhotos. Šaltinis: „Pixabay“.

Tačiau jie turi mažą laidumą. Tai išspręsta naudojant minėtų junginių nanodaleles, nes tai padidina paviršiaus plotą ir sumažina difuzijai reikalingą atstumą, o tai užtikrina didelį elektronų ir (arba) jonų perdavimo greitį.

Oksiduojant metalo jonus

Vienas iš komercinių nikelio (III) okso hidroksido panaudojimo būdų yra pagrįstas jo gebėjimu oksiduoti kobalto (II) jonus tirpale iki kobalto (III) jonų.

Pavojai

Tirpale nikelis yra stabilesnis kaip Ni ²⁺ jonas , todėl nėra įprasta liestis su Ni ³⁺ tirpalais . Tačiau atsargumo priemonės yra tokios pačios, nes nikelis, tiek metalinis, tiek tirpale, tiek kietų druskų pavidalu, gali sukelti odos jautrinimą.

Patartina naudoti apsaugines priemones ir drabužius, tokius kaip veido skydas, pirštinės ir apsauginiai batai. Visa tai turi būti naudojama visada, kai yra sąlyčio su nikelio tirpalais galimybė.

Jei atsiranda dermatitas, jį reikia gydyti gydytojui, kad būtų atmesta galimybė, kad jį sukėlė nikelis.

Kalbant apie galimybę įkvėpti, gera praktika, kai ore esančių nikelio druskos dulkių koncentracija būtų labai maža, per vietinę ventiliaciją, ir prireikus naudokite kvėpavimo takų apsaugos priemones.

Visi nikelio junginiai yra klasifikuoti Tarptautinės vėžio tyrimų agentūros (IARC) kancerogenų žmonėms kategorijoje.

Tai pagrįsta epidemiologiniais ir eksperimentiniais duomenimis.

Nuorodos

1. Cotton, F. Albert ir Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pažangi neorganinė chemija. Ketvirtasis leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
2. Lyalin, BV ir kt. Azopirazolių elektrosintezė oksidacijos būdu iš N-alkilaminopirazolių ant NiO (OH) anodo vandeniniame šarme - žaliasis metodas NN homozonijai. Tetraedro raidės. 59 (2018) 2741-2744. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
3. Liuyang, Zhang ir kt. (2018 m.). Superkondensatorių nikelio pagrindu pagamintos medžiagos. Medžiagos šiandien. Atgauta iš „sciencedirect.com“
4. Ettel, VA ir Mosolu, MA (1977). Nikelio juodo paruošimas. JAV patentas Nr. 4 006 216. 1977 m. Vasario 1 d.
5. Scharbert, B. (1993). Hidroksimetilpiridino darinių oksidavimo į piridino karboksirūgšties darinius procesas nikelio oksido hidroksido anodais. JAV patentas Nr. 5 259 933. 1993 m. Lapkričio 9 d.
6. Kirkas-Othmeras (1994). Cheminės technologijos enciklopedija. 17 tomas. Ketvirtasis leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
7. Ullmanno pramoninės chemijos enciklopedija. (1990). Penktasis leidimas. A tomas 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
8. McBreenas, Jamesas. (1997). Nikelio hidroksidai. Baterijų medžiagų vadove. VCH leidykla. Atgautas iš osti.gov.