HYDROXID KOBALTU: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI A POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Hydroxidu kobaltu je všeobecný názov pre všetky zlúčeniny, v ktorých OH zapojených kobaltu katiónov a aniónov ^- . Všetky sú anorganickej povahy a majú chemický vzorec Co (OH) _n , kde n sa rovná valencii alebo kladnému náboju v centre kobaltového kovu.

Pretože kobalt je prechodný kov s poloplnými atómovými orbitálmi, podľa niektorých elektronických mechanizmov jeho hydroxidy odrážajú intenzívne farby v dôsledku Co-O interakcií. Tieto farby, ako aj štruktúry, sú vysoko závislé od ich náboja a od aniónových druhov, ktoré konkurujú OH ^- .

Zdroj: Podľa Chemicalinterest z Wikimedia Commons

Farby a štruktúry nie sú rovnaké pre Co (OH) ₂ , Co (OH) ₃ alebo pre CoO (OH). Chémia všetkých týchto zlúčenín sa týka syntézy materiálov použitých na katalýzu.

Na druhej strane, aj keď môžu byť zložité, ich tvorba začína zo základného prostredia; ako je dodávané pomocou silnej bázickej NaOH. Rôzne chemické podmienky môžu oxidovať kobalt alebo kyslík.

Chemická štruktúra

Aké sú štruktúry hydroxidu kobaltu? Jeho všeobecný vzorec Co (OH) _n sa interpretuje iónovo nasledovne: v kryštálovej mriežke obsadenej množstvom Co ^{n +} bude n-krát také množstvo OH aniónov ^- elektrostatické interakcie s nimi. Takže pre Co (OH) ₂ budú dva OH ^- pre každý katión Co2 ⁺ .

To však nestačí na predpovedanie toho, ktorý kryštalický systém tieto ióny prijmú. Zdôvodnením coulombických síl Co ³⁺ priťahuje OH s väčšou intenzitou ^{- v} porovnaní s Co ²⁺ .

Táto skutočnosť spôsobuje skrátenie vzdialeností alebo väzby Co-OH (aj keď má vysoký iónový charakter). Pretože sú interakcie silnejšie, elektróny vo vonkajších vrstvách Co ³⁺ podliehajú energetickej zmene, ktorá ich núti absorbovať fotóny s rôznymi vlnovými dĺžkami (tuhá látka stmavuje).

Tento prístup však nie je dostatočný na objasnenie javu zmeny farieb v závislosti od štruktúry.

To isté platí pre oxyhydroxid kobaltu. Jeho vzorec CoO · OH sa interpretuje ako katión Co ³⁺ interagujúci s oxidovým aniónom, O ^2– a OH ^- . Táto zlúčenina je základom pre syntézu zmesový oxid kobaltu: Čo ₃ O ₄ .

kovalentná

Hydroxidy kobaltu sa môžu vizualizovať, aj keď menej presne, ako jednotlivé molekuly. Co (OH) ₂ sa potom môže vykresliť ako lineárna molekula OH-Co-OH a Co (OH) ₃ ako plochý trojuholník.

Pokiaľ ide o CoO (OH), jeho molekula z tohto prístupu by sa nakreslila ako O = Co-OH. Anión O ^{2 -} vytvára dvojitú väzbu s atómom kobaltu a ďalšiu jednoduchú väzbu s OH ^- .

Interakcie medzi týmito molekulami však nie sú natoľko silné, aby „ozbrojili“ zložité štruktúry týchto hydroxidov. Napríklad Co (OH) ₂ môže tvoriť dve polymérne štruktúry: alfa a beta.

Obidve sú laminárne, ale s rôznym usporiadaním jednotiek a sú tiež schopné interkalovať malé anióny, napríklad CO ₃ ^2– , medzi ich vrstvy; čo je veľmi zaujímavé pri navrhovaní nových materiálov z hydroxidov kobaltu.

Koordinačné jednotky

Polymérne štruktúry sa dajú lepšie vysvetliť zvážením koordinačného osmiholníka okolo kobaltových centier. Pre Co (OH) ₂ , pretože má dva OH anióny ^- interaguje s Co ²⁺ , potrebuje na dokončenie oktaedrónu štyri molekuly vody (ak sa použil vodný NaOH).

Tak, Co (OH) ₂ je v skutočnosti Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂ . Z tohto oktaéder za vzniku polymérov je potrebné spojené kyslíkových mostíkov: (OH) (H ₂ O) ₄ Čo - O - Čo (H ₂ O) ₄ (OH). Štrukturálna zložitosť sa zvyšuje v prípade CoO (OH) a ešte viac v prípade Co (OH) ₃ .

vlastnosti

Hydrogén kobaltnatý

-Formula: Co (OH) ₂ .

- molárna hmotnosť: 92,948 g / mol.

- Vzhľad: ružovkastočervený prášok alebo červený prášok. Existuje nestabilná modrá forma vzorca a-Co (OH) ₂

-Density: 3597 g / cm ³ .

- Rozpustnosť vo vode: 3,2 mg / l (mierne rozpustný).

- Rozpustný v kyselinách a amoniaku. Nerozpustný v zriedenej alkálii.

Teplota topenia: 168 ° C

- Citlivosť: citlivá na vzduch.

- Stabilita: je stabilná.

Hydrogén kobaltnatý

-Formula: Co (OH) ₃

Molekulová hmotnosť: 112,98 g / mol.

- Vzhľad: dve formy. Stabilný čierno-hnedý tvar a nestabilný tmavozelený tvar so sklonom k ​​stmavnutiu.

výroba

Pridanie hydroxidu draselného do roztoku dusičnanu kobaltnatého vedie k vzniku modro-fialovej zrazeniny, ktorá sa po zahriatí zmení na Co (OH) ₂ , to znamená hydroxid kobaltnatý (II) ).

Co (OH) _{2 sa} zráža, keď sa k vodnému roztoku soli C02 ⁺ pridá hydroxid alkalického kovu

Co2 ⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

aplikácia

- Používa sa pri výrobe katalyzátorov na použitie pri rafinácii ropy a v petrochemickom priemysle. Na prípravu solí kobaltu _{sa tiež používa} Co (OH) ₂ .

Hydroxid kobaltnatý sa používa na výrobu sušičiek farieb a na výrobu elektród batérií.

Syntéza nanomateriálov

- Hydroxidy kobaltu sú surovinou pre syntézu nanomateriálov s novými štruktúrami. Napríklad z Co (OH) ₂ boli navrhnuté nanoskopy tejto zlúčeniny s veľkým povrchom, aby sa ako katalyzátor zúčastňovali na oxidačných reakciách. Tieto nanoskopy sú impregnované na pórovitých niklových alebo kryštalických uhlíkových elektródach.

- Snažilo sa implementovať nanobary uhličitanu hydroxidu s uhličitanom vloženým do ich vrstiev. V nich sa používa oxidačná reakcia C02 ⁺ na C03 ⁺ , ktorá sa ukázala ako materiál s potenciálnymi elektrochemickými aplikáciami.

- Štúdie syntetizovali a charakterizovali pomocou mikroskopických techník nanodisky zmiešaného oxidu kobaltu a oxyhydroxidu z oxidácie príslušných hydroxidov pri nízkych teplotách.

Tyče, disky a vločky hydroxidu kobaltu so štruktúrami v nanometrických mierkach otvárajú dvere zlepšeniu vo svete katalýzy a tiež všetkých aplikácií týkajúcich sa elektrochémie a maximálneho využitia elektrickej energie v moderných zariadeniach.

Referencie

1. Clark J. (2015). Cobalt. Prevzaté z: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Hydrogén kobaltnatý. Prevzaté z: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Cobaltic. Hydroxid. Prevzaté z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. júla 2017). Nanočastice hydroxidu kobaltu a ich použitie ako superkondenzátorov a katalyzátorov vývoja kyslíka. Získané z: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao a XP Gao. (2008). Elektrochemická výkonnosť nanorodov uhličitanu kobaltnatého. Elektrochemické listy a listy v pevnom stave, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens a Ray L. Frost. (2010). Syntéza a charakterizácia oxidu kobaltnatého, oxidu kobaltnatého a oxidov kobaltnatých. Obnovené z: pubs.acs.org