- Struktura chemiczna
- Kowalencyjne
- Jednostki koordynacyjne
- Nieruchomości
- Wodorotlenek kobaltu (II)
- Wodorotlenek kobaltu (III)
- Produkcja
- Aplikacje
- Synteza nanomateriałów
- Bibliografia
Wodorotlenek kobaltu jest nazwą rodzajową dla związków, w których kationy i aniony kobaltu OH zaangażowanych - . Wszystkie są z natury nieorganiczne i mają wzór chemiczny Co (OH) n , gdzie n jest równe wartościowości lub dodatnim ładunkom centrum kobaltu.
Ponieważ kobalt jest metalem przejściowym z półpełnymi orbitaliami atomowymi, przez pewien mechanizm elektroniczny jego wodorotlenki odbijają intensywne kolory w wyniku oddziaływań Co-O. Te kolory, jak również struktury, są w dużym stopniu zależne od ich ładunku i form anionowych, które konkurują z OH - .
Źródło: By Chemicalinterest, z Wikimedia Commons
Kolory i struktury nie są takie same dla Co (OH) 2 , Co (OH) 3 lub dla CoO (OH). Chemia stojąca za wszystkimi tymi związkami zajmuje się syntezą materiałów stosowanych do katalizy.
Z drugiej strony, chociaż mogą być złożone, tworzenie dużej ich części rozpoczyna się w środowisku podstawowym; dostarczany przez mocną zasadę NaOH. Dlatego też różne warunki chemiczne mogą utleniać kobalt lub tlen.
Struktura chemiczna
Jaka jest struktura wodorotlenku kobaltu? Jego ogólny wzór Co (OH) n jest interpretowany jonowo w następujący sposób: w sieci krystalicznej zajmowanej przez pewną liczbę Co n + będzie n razy większa ilość anionów OH - oddziałujących z nimi elektrostatycznie. Zatem dla Co (OH) 2 będą dwa OH - na każdy kation Co 2+ .
Ale to nie wystarczy, aby przewidzieć, jaki układ krystaliczny przyjmą te jony. Rozumując siły kulombowskie, Co 3+ przyciąga OH z większą intensywnością - w porównaniu z Co 2+ .
Fakt ten powoduje, że odległości lub wiązanie Co-OH (nawet przy jego silnym charakterze jonowym) skracają się. Ponadto, ponieważ oddziaływania są silniejsze, elektrony w zewnętrznych warstwach Co 3+ przechodzą zmianę energetyczną, która zmusza je do absorbowania fotonów o różnych długościach fali (ciało stałe ciemnieje).
Takie podejście jest jednak niewystarczające do wyjaśnienia zjawiska zmiany ich koloru w zależności od konstrukcji.
To samo dotyczy tlenowodorotlenku kobaltu. Jego wzór CoO · OH jest interpretowany jako kation Co 3+ oddziałujący z anionem tlenkowym O 2– i OH - . Związek ten stanowi podstawę do syntezy mieszanego tlenku kobaltu: Co 3 O 4 .
Kowalencyjne
Wodorotlenki kobaltu można również wizualizować, choć mniej precyzyjnie, jako pojedyncze cząsteczki. Co (OH) 2 można następnie narysować jako liniową cząsteczkę OH - Co - OH, a Co (OH) 3 jako płaski trójkąt.
W odniesieniu do CoO (OH), jego cząsteczka z tego podejścia byłaby narysowana jako O = Co - OH. Anion O 2– tworzy podwójne wiązanie z atomem kobaltu, a drugie pojedyncze wiązanie z OH - .
Jednak interakcje między tymi cząsteczkami nie są wystarczająco silne, aby „uzbroić” złożone struktury tych wodorotlenków. Na przykład Co (OH) 2 może tworzyć dwie struktury polimerowe: alfa i beta.
Oba są laminarne, ale mają różną kolejność jednostek i są również zdolne do interkalowania małych anionów, takich jak CO 3 2– , między swoimi warstwami; co jest bardzo interesujące przy projektowaniu nowych materiałów z wodorotlenków kobaltu.
Jednostki koordynacyjne
Struktury polimerowe można lepiej wyjaśnić, rozważając ośmiościan koordynacyjny wokół centrów kobaltu. W przypadku Co (OH) 2 , ponieważ ma dwa aniony OH - oddziałując z Co 2+ , potrzebuje czterech cząsteczek wody (jeśli zastosowano wodny NaOH), aby uzupełnić ośmiościan.
Zatem Co (OH) 2 to w rzeczywistości Co (H 2 O) 4 (OH) 2 . Aby ten oktaedr utworzył polimery, musi być połączony mostkami tlenowymi: (OH) (H 2 O) 4 Co - O - Co (H 2 O) 4 (OH). Złożoność strukturalna wzrasta w przypadku CoO (OH), a jeszcze bardziej w przypadku Co (OH) 3 .
Nieruchomości
Wodorotlenek kobaltu (II)
-Formuła: Co (OH) 2 .
-Masa molowa: 92,948 g / mol.
-Wygląd: różowawo-czerwony proszek lub czerwony proszek. Istnieje niestabilna niebieska postać wzoru α-Co (OH) 2
-Gęstość: 3,597 g / cm 3 .
-Rozpuszczalność w wodzie: 3,2 mg / l (słabo rozpuszczalny).
-Rozpuszczalny w kwasach i amoniaku. Nierozpuszczalny w rozcieńczonych zasadach.
-Temperatura topnienia: 168º C.
-Wrażliwość: wrażliwa na powietrze.
-Stabilność: jest stabilna.
Wodorotlenek kobaltu (III)
-Formuła: Co (OH) 3
-Masa cząsteczkowa: 112,98 g / mol.
-Wygląd: dwie formy. Stabilny czarno-brązowy kształt i niestabilny ciemnozielony pokrój z tendencją do ciemnienia.
Produkcja
Dodanie wodorotlenku potasu do roztworu azotanu kobaltu (II) powoduje pojawienie się niebiesko-fioletowego osadu, który po podgrzaniu przekształca się w Co (OH) 2 , czyli wodorotlenek kobaltu (II) ).
Co (OH) 2 wytrąca się po dodaniu wodorotlenku metalu alkalicznego do wodnego roztworu soli Co 2+
Co 2+ + 2 NaOH => Co (OH) 2 + 2 Na +
Aplikacje
-Służy do produkcji katalizatorów do zastosowań w rafinacji ropy naftowej oraz w przemyśle petrochemicznym. Ponadto Co (OH) 2 jest używany do wytwarzania soli kobaltu.
-Wodorotlenek kobaltu (II) jest stosowany do produkcji suszarek do farb oraz do produkcji elektrod akumulatorowych.
Synteza nanomateriałów
-Wodorotlenki kobaltu są surowcem do syntezy nanomateriałów o nowatorskich strukturach. Na przykład, z Co (OH) 2 zaprojektowano nanokopy tego związku, o dużej powierzchni, aby uczestniczyć jako katalizator w reakcjach utleniania. Te nanokopy są impregnowane na porowatych elektrodach niklowych lub krystalicznych elektrodach węglowych.
- Starano się zastosować nanobary wodorotlenkowo-węglanowe z węglanem interkalowanym w ich warstwach. W nich wykorzystuje się reakcję utleniania Co 2+ do Co 3+ , co okazuje się materiałem o potencjalnych zastosowaniach elektrochemicznych.
-Badania zsyntetyzowały i scharakteryzowały, przy użyciu technik mikroskopowych, nanodyski mieszanego tlenku kobaltu i oksywodorotlenku z utleniania odpowiednich wodorotlenków w niskich temperaturach.
Sztaby, krążki i płatki wodorotlenku kobaltu o strukturach w skali nanometrycznej otwierają drzwi do ulepszeń w świecie katalizy, a także wszelkich zastosowań związanych z elektrochemią i maksymalnym wykorzystaniem energii elektrycznej w nowoczesnych urządzeniach.
Bibliografia
- Clark J. (2015). Kobalt. Zaczerpnięte z: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2018). Wodorotlenek kobaltu (II). Zaczerpnięte z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Kobaltowy. Wodorotlenek. Zaczerpnięte z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rovetta AAS i kol. (11 lipca 2017). Nanopłatki wodorotlenku kobaltu i ich zastosowanie jako superkondensatorów i katalizatorów wydzielania tlenu. Odzyskany z: ncbi.nlm.nih.gov
- D. Wu, S. Liu, SM Yao i XP Gao. (2008). Wydajność elektrochemiczna nanoprętów wodorotlenku kobaltu. Litery elektrochemiczne i ciała stałe, 11 12 A215-A218.
- Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens i Ray L. Frost. (2010). Synteza i charakterystyka nanodysków wodorotlenku kobaltu, tlenowodorotlenku kobaltu i tlenku kobaltu. Odzyskany z: pubs.acs.org