HYDROXID KOBALTU: STRUKTURA, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Hydroxidu kobaltu je obecný název pro všechny sloučeniny, ve kterých OH zapojených kobaltu kationtů a aniontů ^-. Všechny jsou anorganické povahy a mají chemický vzorec Co (OH) _n, kde n se rovná valenci nebo kladnému náboji centra kobaltového kovu.

Protože kobalt je přechodný kov s poloplnými atomovými orbitaly, podle nějakého elektronického mechanismu odrážejí jeho hydroxidy intenzivní barvy díky interakcím Co-O. Tyto barvy, stejně jako struktury, jsou velmi závislé na jejich náboji a na aniontových druzích, které konkurují OH ^-.

Zdroj: Podle Chemicalinterest z Wikimedia Commons

Barvy a struktury nejsou stejné pro Co (OH) ₂, Co (OH) ₃ nebo pro CoO (OH). Chemie všech těchto sloučenin jde do syntézy materiálů aplikovaných na katalýzu.

Na druhou stranu, i když mohou být složité, vznik velké části z nich začíná ze základního prostředí; jak je dodáváno pomocí silné báze NaOH. Proto různé chemické podmínky mohou oxidovat kobalt nebo kyslík.

Chemická struktura

Jaké jsou struktury hydroxidu kobaltu? Jeho obecný vzorec Co (OH) _n je interpretován ionicky následovně: v krystalové mřížce obsazené množstvím Co ^{n +} bude n krát tolik množství aniontů OH ^- elektroakce s nimi. Pro Co (OH) ₂ tedy budou dva OH ^- pro každý kation Co2 ⁺.

To však nestačí k předpovědi, který krystalický systém tyto ionty přijmou. Důvodem coulombic sil, Co ³⁺ přitahuje OH s větší intenzitou ^- ve srovnání s Co ²⁺.

Tato skutečnost způsobuje zkrácení vzdáleností nebo Co-OH vazby (i s jejím vysokým iontovým charakterem). Rovněž proto, že interakce jsou silnější, elektrony ve vnějších vrstvách Co ³⁺ podléhají energetické změně, která je nutí absorbovat fotony s různými vlnovými délkami (pevná látka ztmavne).

Tento přístup však není dostačující k objasnění jevu změny jeho barev v závislosti na struktuře.

Totéž platí pro oxyhydroxid kobaltu. Jeho vzorec CoO · OH je interpretován jako kation Co ⁺⁺ interagující s oxidovým aniontem, O ^2– a OH ^-. Tato sloučenina je základem pro syntézu směsný oxid kobaltu: Co ₃ O ₄.

Covalent

Hydroxidy kobaltu lze také vizualizovat, i když méně přesně, jako jednotlivé molekuly. Co (OH) ₂ lze potom nakreslit jako lineární molekulu OH-Co-OH a Co (OH) ₃ jako plochý trojúhelník.

Pokud jde o CoO (OH), jeho molekula z tohoto přístupu by byla nakreslena jako O = Co - OH. O ^{2 -} anion tvoří dvojnou vazbu s atomem kobaltu a další jednoduchou vazbu s OH ^-.

Interakce mezi těmito molekulami však nejsou dostatečně silné, aby „vyzbrojily“ komplexní struktury těchto hydroxidů. Například Co (OH) ₂ může tvořit dvě polymerní struktury: alfa a beta.

Oba jsou laminární, ale s různým uspořádáním jednotek, a jsou také schopni interkalovat malé anionty, například CO ₃ ^2–, mezi jejich vrstvy; což je velmi zajímavé pro navrhování nových materiálů z hydroxidů kobaltu.

Koordinační jednotky

Polymerní struktury lze lépe vysvětlit zvážením koordinačního osmiúhelníku kolem kobaltových center. Pro Co (OH) ₂, protože má dva OH anionty ^- interaguje s Co ²⁺, potřebuje k dokončení oktaedronu čtyři molekuly vody (pokud byl použit vodný NaOH).

Tak, Co (OH) ₂ je ve skutečnosti Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂. Z tohoto osmistěn za vzniku polymerů je třeba spojeny kyslíkových můstků: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Strukturální složitost se zvyšuje v případě CoO (OH), a ještě více v případě Co (OH) ₃.

Vlastnosti

Hydroxid kobaltnatý

-Formula: Co (OH) ₂.

- Molární hmotnost: 92,948 g / mol.

- Vzhled: růžovo-červený prášek nebo červený prášek. Existuje nestabilní modrá forma vzorce a-Co (OH) ₂

-Density: 3597 g / cm ³.

- Rozpustnost ve vodě: 3,2 mg / l (mírně rozpustná).

- Rozpustný v kyselinách a amoniaku. Nerozpustný ve zředěné zásadě.

- bod tání: 168 ° C

- Citlivost: citlivá na vzduch.

-Stabilita: je stabilní.

Hydroxid kobaltnatý

-Formula: Co (OH) ₃

Molekulová hmotnost: 112,98 g / mol.

- Vzhled: dvě formy. Stabilní černohnědý tvar a nestabilní tmavě zelený tvar se sklonem k ztmavnutí.

Výroba

Přidání hydroxidu draselného do roztoku dusičnanu kobaltnatého vede ke vzniku modro-fialové sraženiny, která se po zahřátí změní na Co (OH) ₂, tj. Hydroxid kobaltnatý (II)).

Co (OH) _{2 se} vysráží, když je hydroxid alkalického kovu přidán do vodného roztoku soli Co2 ⁺

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Aplikace

- Používá se při výrobě katalyzátorů pro použití při rafinaci ropy a v petrochemickém průmyslu. Při přípravě solí kobaltu _{se také používá} Co (OH) ₂.

Hydroxid kobaltnatý se používá při výrobě sušáren barev a při výrobě bateriových elektrod.

Syntéza nanomateriálů

- Hydroxidy kobaltu jsou surovinou pro syntézu nanomateriálů s novými strukturami. Například z Co (OH) ₂ byly navrženy nanokopy této sloučeniny, které mají velkou plochu povrchu jako katalyzátor v oxidačních reakcích. Tyto nanoskopy jsou impregnovány na porézní niklové nebo krystalické uhlíkové elektrody.

Bylo usilováno o implementaci nanobarátů hydroxidu uhličitého s uhličitanem vloženým do jejich vrstev. V nich se používá oxidační reakce CO ²⁺ na Co ³⁺, která se ukázala jako materiál s potenciálními elektrochemickými aplikacemi.

- Studie syntetizovaly a charakterizovaly pomocí mikroskopických technik nanodisky smíšeného oxidu kobaltu a oxyhydroxidu z oxidace odpovídajících hydroxidů při nízkých teplotách.

Tyče, disky a vločky z hydroxidu kobaltu se strukturami v nanometrických měřítcích otevírají dveře zlepšení ve světě katalýzy a také všech aplikací týkajících se elektrochemie a maximálního využití elektrické energie v moderních zařízeních.

Reference

1. Clark J. (2015). Kobalt. Převzato z: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Hydroxid kobaltnatý. Převzato z: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Kobalt. Hydroxid. Převzato z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. července 2017). Nanočástice hydroxidu kobaltu a jejich použití jako superkondenzátory a katalyzátory vývoje kyslíku. Obnoveno z: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao a XP Gao. (2008). Elektrochemická výkonnost nanorodů uhličitanu kobaltnatého. Elektrochemické dopisy a pevné látky, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens a Ray L. Frost. (2010). Syntéza a charakterizace oxidu kobaltnatého, oxidu kobaltnatého a oxidů kobaltu nanodisků. Obnoveno z: pubs.acs.org