NICKEL (III) HYDROXID: STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNING, RISKER - KEMI - 2026

Den nickelhydroxid (III) är en oorganisk förening, vari nickelmetall har ett oxidationstal av 3+. Dess kemiska formel är Ni (OH) ₃ . Enligt de konsulterade källorna har det hittills inte varit möjligt att verifiera förekomsten av nickel (III) hydroxid Ni (OH) ₃ , men det har varit möjligt att erhålla nickel (III) oxohydroxid, NiO (OH).

Nickel (III) oxohydroxid NiO (OH) är ett svart kristallint fast ämne som kristalliseras i två former: beta- och gammaformerna. Den vanligaste kristallina formen av NiO (OH) är beta.

Struktur av nickel (III) oxohydroxid, NiO (OH). Blått = nickel, rött = syre, vitt = väte. Författare: Smokefoot. Källa: Eget arbete. Källa: Wikipedia Commons

NiO (OH) kan erhållas genom oxidation av nickel (II) nitratlösningar (Ni (NO ₃ ) ₂ ) med klor (Cl ₂ ) eller brom (Br ₂ ) i närvaro av kaliumhydroxid (KOH). Nickel (III) oxohydroxid är mycket löslig i syror. Den har applikation i nickelbatterier, i superkondensatorer och som en regenererbar katalysator.

Nickel (III) oxo-hydroxid NiO (OH) och nickel (II) hydroxid Ni (OH) ₂ återfinns tillsammans i driften av de flesta av deras applikationer, eftersom båda ingår i samma oxidekvation. minskning.

NiO (OH) är en nickelförening samma risker som andra nickelsalter, det vill säga hudirritation eller dermatit och cancer.

Kristallstruktur

Nickel (III) oxohydroxid kristalliseras i två former: beta och gamma. Betaformen ß-NiO (OH) har en mycket liknande struktur som β-Ni (OH) ₂ , vilket verkar logiskt eftersom det förstnämnda kommer från oxidationen av det senare.

Gamma-y-NiO (OH) -formen är oxidationsprodukten av nickel (II) hydroxid i sin alfa-form, a-Ni (OH) ₂ . Liksom det sistnämnda har gamma en skiktad struktur med alkalimetalljoner, anjoner och vatten isär varandra mellan skikten.

Elektronisk konfiguration

I NiO (OH) är nickel i 3+ oxidationstillstånd, vilket innebär att dess yttersta skikt saknas 3 elektroner, det vill säga två elektroner saknas från skikt 4 s och en elektron från skikt 3 d . Den elektroniska konfigurationen av Ni ³⁺ i NiO (OH) är: 3 d ⁷ , var är den elektroniska konfigurationen av ädelgasargon.

Nomenklatur

- NiO (OH): Nickel (III) oxohydroxid

- Nickelsvart

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Svart kristallint fast ämne.

löslighet

NiO (OH) oxohydroxid är mycket löslig i syror. Gammafasen upplöses i svavelsyra med utveckling av syre.

Andra egenskaper

I varmt vatten blir det en nickel (II) och (III) oxohydroxide, Ni ₃ O ₂ (OH) ₄ .

Den sönderdelas vid 140 ° C i nickel (II) oxid (NiO), vatten och syre.

Gammafasen (γ-NiO (OH)) kan erhållas på olika sätt, till exempel, behandling av nickel med en smält blandning av natriumperoxid (Na ₂ O ₂ ) och natriumhydroxid (NaOH) vid 600 ° C och kylning i fruset vatten.

Gammafasen sönderdelas vid upphettning till 138 ° C.

tillämpningar

I nickelbatterier

Edisons nickel-järnbatteri, i vilket KOH används som elektrolyt, baseras på reaktionen av nickel (III) oxohydroxid med järn:

Ladda ner:

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

Ladda:

Det är en reversibel oxidationsreduktionsreaktion.

En serie kemiska och elektrokemiska processer äger rum vid anoden för dessa batterier. Här är en allmän översikt:

Ladda ner

p-Ni (OH) _{2 '} P-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Ladda

Åldring ↑ ↓ Överbelastning

Ladda ner

a-Ni (OH) _{2 '} y-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Ladda

I nickelbatterieteknik kallas nickel (III) oxohydroxid NiO (OH) "nickelaktiv massa".

Uppladdningsbara batterier av nickel. Författare: Superusergeneric. Källa: Eget arbete. Källa: Wikipedia Commons.

Vid elektrokatalys som en regenererbar katalysator

NiO (OH) har framgångsrikt använts vid elektrosyntesen av azopyrazoler genom elektrokatalytisk oxidation av aminopyrazoler. Dess användbarhet vid syntesen av karboxylsyror med utgångspunkt från alkoholer eller karbonylföreningar har också bevisats.

Erhålla en karboxylsyra genom oxidation av en alkohol katalyserad av NiO (OH). Källa: Ursprungligen från en.wikipedia. Författare Originaluppladdare var V8rik på en.wikipedia. Källa: Wikipedia Commons

Ett annat exempel är den kvantitativa omvandlingen av hydroximetylpyridin till en pyridinkarboxylsyra. I detta fall täcks stål- eller nickelektroden motsvarande anoden med ett skikt av NiO (OH). Det medium där elektrolysen sker är alkaliskt.

I dessa reaktioner fungerar NiO (OH) som en reduktionsoxidationsförmedlare, eller "redox" mediator.

Elektrolys utförs i en cell med nickelanod och titankatod, i ett alkaliskt medium. Under processen _bildas Ni (OH) ₂ på ytan av nickelanoden, som snabbt oxideras till NiO (OH):

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

NiO (OH) reagerar med det organiska substratet och den önskade organiska produkten erhålls, regenererande Ni (OH) ₂ :

NiO (OH) + organisk förening → Ni (OH) ₂ + produkt

När Ni (OH) ₂ regenereras fortsätter katalysreaktionen.

Användningen av NiO (OH) som elektrokatalysator gör det möjligt att erhålla organiska föreningar med låga kostnader och på ett miljövänligt sätt.

I superkondensatorer

NiO (OH) tillsammans med Ni (OH) ₂ är utmärkta material för superkapacitatorelektroder (superkapacitatorer).

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

De har en hög kapacitet, låg kostnad och, enligt vissa referenser, låg miljöpåverkan.

Kondensatorer i en elektronisk krets. Författare: PDPhotos. Källa: Pixabay.

De har emellertid låg konduktivitet. Detta löses med användning av nanopartiklar av nämnda föreningar, eftersom detta ökar ytytan och minskar avståndet som krävs för diffusion, vilket säkerställer en hög hastighet för överföring av elektroner och / eller joner.

Vid oxidation av metalljoner

En av de kommersiella tillämpningarna av nickel (III) oxohydroxid är baserad på dess förmåga att oxidera kobolt (II) joner i lösning på kobolt (III) joner.

risker

I lösning är nickel mer stabil som en Ni ²⁺ -jon , därför är det inte vanligt att komma i kontakt med Ni ³⁺ -lösningar . Försiktighetsåtgärderna är emellertid desamma som nickel, vare sig metall, i lösning eller i form av dess fasta salter, kan orsaka hudkänslighet.

Det rekommenderas att använda skyddsutrustning och kläder, såsom ansiktssköld, handskar och skyddsskor. Allt detta måste användas när det finns möjlighet att komma i kontakt med nickellösningar.

Om dermatit uppstår, bör det behandlas med en läkare för att utesluta att det orsakas av nickel.

När det gäller möjligheten till inandning är det god praxis att hålla luftburna koncentrationer av nickelsaltdamm mycket låg genom lokal ventilation och använda andningsskydd vid behov.

Alla nickelföreningar klassificeras av International Agency for Research on Cancer, eller IARC, i kategorin cancerframkallande ämnen för människor.

Detta är baserat på epidemiologiska och experimentella data.

referenser

1. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
2. Lyalin, BV et al. Elektrosyntes av azopyrazoler via oxidation av N-alkylaminopyrazoler på en NiO (OH) -anod i vattenhaltig alkali - En grön metod för NN-homokoppling. Tetrahedron Letters. 59 (2018) 2741-2744. Återställs från sciencedirect.com.
3. Liuyang, Zhang, et al. (2018). Nickelbaserade material för superkondensatorer. Material idag. Återställs från sciencedirect.com
4. Ital, VA och Mosolu, MA (1977). Beredning av nickelsvart. US-patent 4 006 216. 1 februari 1977.
5. Scharbert, B. (1993). Förfarande för oxidation av hydroximetylpyridinderivat till pyridinkarboxylsyraderivat vid nickeloxidhydroxidanoder. US patent nr 5 259 933. 9 november 1993.
6. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Volym 17. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
7. Ullmanns encyklopedi för industriell kemi. (1990). Femte upplagan. Volym A 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
8. McBreen, James. (1997). Nickelhydroxider. I handbok för batterimaterial. VCH Publisher. Återställdes från osti.gov.