Kobalthydroxidestructuur, eigenschappen en toepassingen



de kobalthydroxide is de generieke naam voor alle verbindingen waar kobaltkationen en OH-anion aan deelnemen-. Ze zijn allemaal anorganisch van aard en hebben de chemische formule Co (OH)n, waarbij n gelijk is aan de valentie of positieve lading van het kobaltmetaalcentrum.

Omdat kobalt een overgangsmetaal is met halfvolle atomaire orbitalen, reflecteren de hydroxiden door middel van een elektronisch mechanisme intense kleuren als gevolg van co-o-interacties. Deze kleuren, evenals de structuren, zijn sterk afhankelijk van hun lading en van de anionische soorten die concurreren met de OH-.

Kleuren en structuren zijn niet hetzelfde voor Co (OH)2, de Co (OH)3 of voor de CoO (OH). De chemie achter al deze verbindingen is bedoeld voor de synthese van materialen toegepast op katalyse.

Aan de andere kant, hoewel ze complex kunnen zijn, begint de vorming van een groot deel ervan vanuit een basisomgeving; als degene die wordt geleverd door de sterke NaOH-base. Vandaar dat verschillende chemische omstandigheden kobalt of zuurstof kunnen oxideren.

index

  • 1 Chemische structuur
    • 1.1 Covalent
    • 1.2 Coördinatie-eenheden
  • 2 Eigenschappen
    • 2.1 Kobalthydroxide (II)
    • 2.2 Kobalthydroxide (III)
  • 3 Productie
  • 4 Gebruik
    • 4.1 Synthese van nanomaterialen
  • 5 Referenties

Chemische structuur

Wat zijn de structuren van kobalthydroxide? De algemene formule Co (OH)n wordt ionisch als volgt geïnterpreteerd: in een kristalrooster bezet door een Co-nummern+, er zullen n keer zoveel OH-anionen zijn- interactief met hen elektrostatisch. Dus, voor de Co (OH)2 er zullen twee OH zijn- voor elk kation Co2+.

Maar dit is niet voldoende om te voorspellen welk kristallijn systeem deze ionen zullen gebruiken. Door het redeneren van culómbicas krachten, de Co3+ trekt de OH's met grotere intensiteit aan- vergeleken met Co2+.

Dit feit zorgt ervoor dat de afstanden of de Co-OH binding (zelfs met zijn hoge ionische karakter) verkort worden. Omdat de interacties sterker zijn, zijn de elektronen in de buitenste lagen van de Co3+ ze ondergaan een energetische verandering die hen dwingt om fotonen te absorberen met verschillende golflengten (de vaste kleur wordt donkerder).

Deze benadering is echter onvoldoende om het verschijnsel van veranderende kleuren afhankelijk van de structuur te verduidelijken.

Hetzelfde geldt voor kobaltoxyhydroxide. De formule CoO · OH wordt geïnterpreteerd als een kation Co3+ interactie met een roestanion, OF2-, en een OH-. Deze verbinding vormt de basis voor het synthetiseren van een gemengd kobaltoxide: Co3O4 [CoO · Co2O3].

covalente

De kobalthydroxiden kunnen ook worden gevisualiseerd, hoewel minder nauwkeurig, als individuele moleculen. The Co (OH)2 kan vervolgens worden getekend als een lineair molecuul OH-Co-OH en Co (OH)3 zoals een platte driehoek.

Met betrekking tot CoO (OH) zou het molecuul van deze benadering worden getekend als O = Co-OH. De anion O2- vormt een dubbele binding met het kobaltatoom en een andere eenvoudige binding met de OH-.

De interacties tussen deze moleculen zijn echter niet sterk genoeg om de complexe structuren van deze hydroxiden te 'bewapenen'. Bijvoorbeeld de Co (OH)2 kan twee polymeerstructuren vormen: de alfa en de beta.

Beide zijn laminair, maar met verschillende ordeningen van de eenheden, en zijn ook in staat om intercalaire kleine anionen, zoals CO32-, tussen de lagen; wat van groot belang is voor het ontwerpen van nieuwe materialen uit kobalthydroxiden.

Coördinatie-eenheden

Polymere structuren kunnen beter worden verklaard door een octaëder van coördinatie rond de kobaltcentra te beschouwen. Voor de Co (OH)2, omdat het twee OH-anionen heeft- interactie met Co2+, Het heeft vier watermoleculen nodig (als waterig NaOH werd gebruikt) om de octaëder te voltooien.

Dus, de Co (OH)2 is eigenlijk Co (H2O)4(OH)2. Om ervoor te zorgen dat dit octaëder polymeren vormt, moet het worden verbonden door middel van zuurstofbruggen: (OH) (H2O)4Co-O-Co (H.2O)4(OH). De structurele complexiteit neemt toe in het geval van CoO (OH), en nog meer voor Co (OH)3.

eigenschappen

Kobalthydroxide (II)

-Formule: Co (OH)2.

-Molmassa: 92.948 g / mol.

-Uiterlijk: roodbruin poeder of rood poeder. Er is een onstabiele blauwe vorm met de formule α-Co (OH)2

-Dichtheid: 3.597 g / cm3.

-Oplosbaarheid in water: 3,2 mg / l (slecht oplosbaar).

-Oplosbaar in zuren en in ammonium. Onoplosbaar in verdunde alkali.

-Smeltpunt: 168 ° C.

-Gevoeligheid: gevoelig voor lucht.

-Stabiliteit: het is stabiel.

Kobalthydroxide (III)

-Formule: Co (OH)3

-Molecuulmassa: 112,98 g / mol.

-Uiterlijk: twee vormen. Een stabiele zwartbruine vorm en een onstabiele donkergroene vorm met de neiging om donkerder te worden.

productie

De toevoeging van kaliumhydroxide aan een oplossing van kobalt (II) nitraat, resulteert in het verschijnen van een blauw-violet neerslag dat, wanneer verwarmd, Co (OH) wordt.2, dat wil zeggen, kobalthydroxide (II).

The Co (OH)2 precipiteert wanneer een alkalimetaalhydroxide wordt toegevoegd aan een waterige oplossing van een Co-zout2+

co2+     +        2 NaOH => Co (OH)2      +         2 Na+

toepassingen

-Het wordt gebruikt bij de bereiding van katalysatoren voor gebruik bij de raffinage van aardolie en in de petrochemische industrie. Bovendien wordt Co (OH) gebruikt2 bij de bereiding van kobaltzouten.

-Kobalthydroxide (II) wordt gebruikt bij de vervaardiging van verfdrogers en bij de vervaardiging van batterijelektroden.

Synthese van nanomaterialen

-Kobalthydroxiden zijn de grondstof voor de synthese van nanomaterialen met nieuwe structuren. Bijvoorbeeld, van Co (OH)2 nanocopen van deze verbinding zijn ontworpen, met een groot oppervlak om deel te nemen als katalysator in oxidatieve reacties. Deze nanocopen worden geïmpregneerd op poreuze elektroden van nikkel of kristallijn koolstof.

-Er is gezocht naar nanobars van carbonaathydroxiden met carbonaat geïntercaleerd in hun lagen. Ze maken gebruik van de oxidatieve reactie van de Co2+ naar Co3+, een materiaal blijken te zijn met potentiële elektrochemische toepassingen.

-Studies hebben gesynthetiseerd en gekarakteriseerd, met behulp van microscopie technieken, gemengd kobalt oxide en oxyhydroxide nanodiscs, van de oxidatie van de overeenkomstige hydroxiden bij lage temperaturen.

Cobalt hydroxide bars, schijven en vlokken met structuren op nanometrische schaal, openen deuren naar verbeteringen in de wereld van de katalyse en, ook, van alle toepassingen met betrekking tot elektrochemie en het maximale gebruik van elektrische energie in moderne apparaten.

referenties

  1. Clark J. (2015). Cobalt. Genomen uit: chemguide.co.uk
  2. Wikipedia. (2018). Kobalt (II) hydroxide. Genomen uit: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2018). Cobalt. Hydroxide. Genomen uit: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rovetta AAS & col. (11 juli 2017). Kobalt-hydroxide-nanoflakes en hun toepassing als supercondensatoren en zuurstof-ontwikkelkatalysatoren. Teruggeplaatst van: ncbi.nlm.nih.gov
  5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao en X. P. Gao. (2008). Elektrochemische prestaties van kobalthydroxide-carbonaat Nanoroden. Elektrochemische en halfgeleiderbrieven, 11 12 A215-A218.
  6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens en Ray L. Frost. (2010). Synthese en karakterisering van kobalthydroxide, kobaltoxidehydroxide en kobaltoxide nanodoppen. Teruggeplaatst van: pubs.acs.org