KOBALTOV HIDROKSID: ZGRADBA, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2026

Kobaltov hidroksid je generični naziv za vse spojine, kjer kobalt kationi in anion OH vpletenih ^- . Vsi so anorganske narave in imajo kemijsko formulo Co (OH) _n , kjer je n enak valenci ali pozitivnemu naboju kovinskega središča.

Ker je kobalt prehodna kovina s pol-polnimi atomskimi orbitalami, njeni hidroksidi odražajo intenzivne barve prek nekaterih elektronskih mehanizmov zaradi Co-O interakcij. Te barve in strukture so zelo odvisne od naboja in anionske vrste, ki tekmuje z OH ^- .

Vir: Avtor Chemicalinterest, Wikimedia Commons

Barve in strukture niso enake za Co (OH) ₂ , Co (OH) ₃ ali za COO (OH). Kemija, ki stoji za vsemi temi spojinami, gre v sintezo materialov, nanesenih na katalizo.

Po drugi strani pa se tvorba velikega dela začne iz osnovnega okolja, čeprav so lahko zapletene; kot jih zagotavlja močna baza NaOH. Zato lahko različne kemične razmere oksidirajo kobalt ali kisik.

Kemična zgradba

Kakšne so strukture kobaltovega hidroksida? Njegova splošna formula Co (OH) _n se ionsko razlaga tako: v kristalni rešetki, ki jo zaseda več Co ^{n +} , bo n-krat večja od te količine anionskih OH ^{- ki} elektrostatično komunicirajo z njimi. Tako bo za Co (OH) ₂ dva OH ^- za vsak Co ²⁺ kation .

Vendar to ni dovolj, da bi napovedali, kateri kristalni sistem bodo ti ioni sprejeli. Z razmislekom o kulombskih silah Co ³⁺ pritegne OH z večjo intenzivnostjo ^{- v} primerjavi s Co ²⁺ .

To dejstvo povzroči, da se razdalje ali vez CO-OH (tudi z visokim ionskim značajem) skrajšata. Ker so medsebojni vplivi močnejši, elektroni v zunanjih plasteh Co ³⁺ doživljajo energijsko spremembo, ki jih prisili, da absorbirajo fotone z različnimi valovnimi dolžinami (trdno potemne).

Vendar ta pristop ni dovolj za razjasnitev pojava spremembe njihovih barv glede na strukturo.

Enako velja za oksihidroksid kobalta. Njegova formula CoO · OH se razlaga kot kation Co ^{3+, ki} medsebojno deluje z oksidnim anionom, O ^2– in OH ^- . Ta spojina predstavlja osnovo za sintezo mešanega kobaltovega oksida: Co ₃ O ₄ .

Kovalentno

Kobaltove hidrokside lahko, čeprav manj natančno, tudi vizualiziramo kot posamezne molekule. Co (OH) ₂ lahko nato narišemo kot linearno molekulo OH - Co - OH, Co (OH) _{3 pa} kot ravno trikotnik.

Glede COO (OH) bi bila njegova molekula iz tega pristopa sestavljena kot O = Co - OH. An ^2- anion tvori dvojno vez z atomom kobalta in drugo enojno vez z OH ^- .

Vendar medsebojni vplivi teh molekul niso dovolj močni, da bi "oborožili" zapletene strukture teh hidroksidov. Na primer, Co (OH) ₂ lahko tvori dve polimerni strukturi: alfa in beta.

Obe sta laminarni, vendar z različnim razporedom enot, poleg tega pa sta med svojimi plastmi sposobni prepletati majhne anione, kot je CO ₃ ^2– ; ki je zelo zanimiv za oblikovanje novih materialov iz kobaltovih hidroksidov.

Koordinacijske enote

Polimerne strukture je mogoče bolje razložiti z upoštevanjem koordinacijskega oktaedra okoli kobaltovih središč. Ker ima Co (OH) ₂ dva aniona OH ^{-ja, ki} medsebojno delujeta s Co ²⁺ , potrebuje štiri molekule vode (če se uporablja vodni NaOH) za dokončanje oktaedra.

Tako Co (OH) ₂ , je dejansko Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂ . Da ta oktaedar tvori polimere, ga je treba povezati s kisikovimi mostovi: (OH) (H ₂ O) ₄ Co-O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Strukturna zahtevnost se povečuje za primer CoO (OH), še več pa za Co (OH) ₃ .

Lastnosti

Kobaltov (II) hidroksid

-Formula: Co (OH) ₂ .

-Molarna masa: 92,948 g / mol.

-Pojav: rožnato-rdeč prah ali rdeč prah. Obstaja nestabilna modra oblika s formulo α-Co (OH) ₂

-Gostota: 3,597 g / cm ³ .

-Topnost v vodi: 3,2 mg / l (malo topno).

-Topno v kislinah in amonijaku. Netopen v razredčeni alkaliji.

-Točka taljenja: 168 ° C

-Občutljivost: občutljiv na zrak.

-Stabilnost: je stabilen.

Kobaltov (III) hidroksid

-Formula: Co (OH) ₃

-Molekularna masa: 112,98 g / mol.

-Prikaz: dve obliki. Stabilna črno-rjava oblika in nestabilna temno zelena oblika s težnjo po temnenju.

Proizvodnja

Dodajanje kalijevega hidroksida k raztopini kobaltovega (II) nitrata povzroči nastanek oborine modro-vijolične barve, ki ob segrevanju postane Co (OH) ₂ , torej kobaltov (II) hidroksid ).

Co (OH) _{2 se} obori, ko dodamo vodni raztopini soli Co ²⁺ alkalijski hidroksid

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Prijave

-Uporablja se pri proizvodnji katalizatorjev za uporabo pri rafiniranju nafte in v petrokemični industriji. Co (OH) _{2 se uporablja tudi} pri pripravi kobaltovih soli.

-Kobalt (II) hidroksid se uporablja pri proizvodnji sušilcev barv in pri proizvodnji baterijskih elektrod.

Sinteza nanomaterialov

-Kobaltovi hidroksidi so surovina za sintezo nanomaterialov z novimi strukturami. Na primer, iz Co (OH) ₂ so bili zasnovani nanokopi te spojine z veliko površino, ki lahko sodeluje kot katalizator v oksidativnih reakcijah. Ti nanokopi so impregnirani na poroznih nikljevih ali kristalnih ogljikovih elektrodah.

-Skušali smo uporabiti nanobarve karbonatnih hidroksidov s karbonatom, posutim v njihovih plasteh. V njih se uporablja oksidativna reakcija Co ²⁺ do Co ^{3+, ki} se izkaže kot material s potencialno elektrokemično uporabo.

-Studije so sintetizirale in označile z uporabo mikroskopske tehnike nanodiska mešanega kobaltovega oksida in oksihidroksida iz oksidacije ustreznih hidroksidov pri nizkih temperaturah.

Palice, diski in kosmiči kobaltovega hidroksida s strukturami na nanometričnih lestvicah odpirajo vrata za izboljšave v svetu katalize in tudi za vse aplikacije v zvezi z elektrokemijo in največjo porabo električne energije v sodobnih napravah.

Reference

1. Clark J. (2015). Kobalt. Vzeto iz: chemguide.co.uk
2. Wikipedija. (2018). Kobaltov (II) hidroksid. Izvedeno iz: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Kobaltično. Hidroksid. Vzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. julij 2017). Nanoflakse kobaltovega hidroksida in njihova uporaba kot superkondenzatorji in katalizatorji evolucije kisika. Pridobljeno od: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao in XP Gao. (2008). Elektrokemijska učinkovitost nanorodkov kobaltovega hidroksidnega karbonata. Elektrokemična in trdna pisma, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens in Ray L. Frost. (2010). Sinteza in karakterizacija kobaltovega hidroksida, kobaltovega oksihidroksida in nanodiščkov kobaltovega oksida. Pridobljeno: pubs.acs.org