KOBOLTHYDROXID: STRUKTUR, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den kobolthydroxid är det generiska namnet för alla föreningar, där kobolt katjoner och anjonen OH inblandade ^- . Alla är oorganiska till sin natur och har den kemiska formeln Co (OH) _n , där n är lika med koboltmetallcentrets valens eller positiva laddning.

Eftersom kobolt är en övergångsmetall med halvfulla atomära orbitaler, återspeglar dess hydroxider genom någon elektronisk mekanism intensiva färger på grund av Co-O-interaktioner. Dessa färger, liksom strukturerna, är mycket beroende av deras laddning och av de anjoniska arterna som konkurrerar med OH ^- .

Källa: By Chemicalinterest, från Wikimedia Commons

Färgerna och strukturerna är inte desamma för Co (OH) ₂ , Co (OH) ₃ eller för CoO (OH). Kemin bakom alla dessa föreningar går till syntesen av material som används för katalys.

Å andra sidan, även om de kan vara komplexa, börjar bildandet av en stor del av dem från en grundläggande miljö; som levereras av den starka basen NaOH. Följaktligen kan olika kemiska tillstånd oxidera kobolt eller syre.

Kemisk struktur

Vad är strukturerna för kobolthydroxid? Dess allmänna formel Co (OH) _n tolkas joniskt på följande sätt: i ett kristallgitter som upptas av ett antal Co ^{n +} kommer det att finnas n gånger den mängden OH-anjoner ^{- som} interagerar med dem elektrostatiskt. För Co (OH) ₂ kommer det således att finnas två OH ^- för varje Co2 ⁺ -kation .

Men detta räcker inte för att förutsäga vilket kristallint system dessa joner kommer att anta. Genom att resonera om coulombic krafter, lockar Co ³⁺ OH med större intensitet ^- jämfört med Co ²⁺ .

Detta faktum gör att avstånden eller Co-OH-bindningen (även med dess höga joniska karaktär) förkortas. Eftersom interaktionerna är starkare genomgår elektronerna i de yttre lagren av Co ³⁺ en energisk förändring som tvingar dem att absorbera fotoner med olika våglängder (det fasta blir mörkare).

Detta tillvägagångssätt är emellertid otillräckligt för att klargöra fenomenet med förändring av deras färger beroende på strukturen.

Detsamma gäller för koboltoxyhydroxid. Dess formel CoO · OH tolkas som en Co 3 ⁺ -katjon som interagerar med en oxidanjon, O ^2– och en OH ^- . Denna förening representerar grunden för syntetisering av en blandad koboltoxid: Co ₃ O ₄ .

kovalent

Kobolthydroxider kan också visualiseras, om än mindre exakt, som enskilda molekyler. Co (OH) ₂ kan sedan ritas som en linjär OH-Co-OH-molekyl, och Co (OH) ₃ som en plan triangel.

Med avseende på CoO (OH) skulle dess molekyl från denna metod dras som O = Co-OH. O ^2– anjonen bildar en dubbelbindning med koboltatomen och en annan enkelbindning med OH ^- .

Men interaktionerna mellan dessa molekyler är inte tillräckligt starka för att "beväpna" de komplexa strukturerna hos dessa hydroxider. Exempelvis kan Co (OH) ₂ bilda två polymera strukturer: alfa och beta.

Båda är laminära men med olika beställning av enheterna, och de kan också intercalera små anjoner, såsom CO ₃ ^2– , mellan deras lager; vilket är av stort intresse för design av nya material från kobolthydroxider.

Samordningsenheter

Polymerstrukturer kan förklaras bättre genom att överväga en koordination oktaedron runt koboltcentra. För Co (OH) ₂ , eftersom den har två OH-anjoner ^- interagerar med Co ²⁺ , behöver den fyra vattenmolekyler (om vattenhaltig NaOH användes) för att slutföra oktaeder.

Sålunda, Co (OH) ₂ är faktiskt Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂ . För denna oktaedern till bildar polymerer måste det förenade genom syrebryggor: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Den strukturella komplexiteten ökar när det gäller CoO (OH) och ännu mer för Co (OH) ₃ .

Egenskaper

Kobolt (II) hydroxid

-Formula: Co (OH) ₂ .

-Molar massa: 92,948 g / mol.

-Utseende: rosa-rött pulver eller rött pulver. Det finns en instabil blå form med formeln α-Co (OH) ₂

-Density: 3597 g / cm ³ .

-Löslighet i vatten: 3,2 mg / l (svagt löslig).

-Löslig i syror och ammoniak. Olöslig i utspädd alkali.

-Smältpunkt: 168º C.

-Känslighet: känslig för luft.

-Stabilitet: det är stabilt.

Kobolt (III) hydroxid

-Formula: Co (OH) ₃

-Molekylmassa: 112,98 g / mol.

-Utseende: två former. En stabil svartbrun form och en instabil mörkgrön form med en tendens att mörkare.

Produktion

Tillsatsen av kaliumhydroxid till en lösning av kobolt (II) nitrat resulterar i uppkomsten av en blåfiolett fällning som, när den upphettas, blir Co (OH) ₂ , det vill säga kobolt (II) hydroxid ).

Co (OH) ₂ fälls ut när en alkalisk metallhydroxid sätts till en vattenhaltig lösning av ett Co2 ⁺ salt

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

tillämpningar

-Det används för produktion av katalysatorer för användning i oljeraffinering och i den petrokemiska industrin. Co (OH) _{2 används} också för framställning av koboltsalter.

-Kobolt (II) hydroxid används vid tillverkning av färgtorkar och vid tillverkning av batterielektroder.

Syntes av nanomaterial

-Kobolthydroxider är råmaterialet för syntes av nanomaterial med nya strukturer. Till exempel, från Co (OH) _2- nanokoper av denna förening har utformats, med en stor ytarea för att delta som en katalysator i oxidativa reaktioner. Dessa nanokoper är impregnerade på porösa nickel- eller kristallina kolelektroder.

-Det har sökt att implementera karbonathydroxid-nanobar med karbonat inklämt i deras lager. I dem används den oxidativa reaktionen av Co ²⁺ till Co ³⁺ , vilket visar sig vara ett material med potentiella elektrokemiska tillämpningar.

-Studier har syntetiserat och karakteriserat, genom mikroskopitekniker, nanodiskar av blandad koboltoxid och oxyhydroxid från oxidation av motsvarande hydroxider vid låga temperaturer.

Stänger, skivor och flingor av kobolthydroxid med strukturer i nanometrisk skala, öppnar dörrarna för förbättringar i katalysvärlden, och även för alla tillämpningar som rör elektrokemi och maximal användning av elektrisk energi i moderna apparater.

referenser

1. Clark J. (2015). Kobolt. Hämtad från: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Kobolt (II) hydroxid. Hämtad från: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Kobolt. Hydroxid. Hämtad från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11 juli 2017). Kobolthydroxid-nanoflakes och deras tillämpning som superkapacitatorer och syreutvecklingskatalysatorer. Återställd från: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao och XP Gao. (2008). Elektrokemisk prestanda för kobolthydroxidkarbonat-nanoroder. Elektrokemiska och solid state-bokstäver, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens och Ray L. Frost. (2010). Syntes och karaktärisering av kobolthydroxid, koboltoxidhydroxid och koboltoxid-nanodisk. Återställd från: pubs.acs.org