Cobalthydroxid-Struktur, Eigenschaften und Verwendungen

Die Kobalthydroxid ist der generische Name für alle Verbindungen, an denen Kobaltkationen und OH-Anionen beteiligt sind^-. Alle sind anorganischer Natur und haben die chemische Formel Co (OH)_n, wobei n gleich der Wertigkeit oder positiven Ladung des Kobaltmetallzentrums ist.

Da Kobalt ein Übergangsmetall mit halb vollen Atomorbitalen ist, reflektieren seine Hydroxide durch einen elektronischen Mechanismus intensive Farben aufgrund von Co-O-Wechselwirkungen. Diese Farben sowie die Strukturen hängen stark von ihrer Ladung und von den anionischen Spezies ab, die mit dem OH konkurrieren^-.

Farben und Strukturen sind nicht gleich für Co (OH)₂, die Co (OH)₃ oder für den CoO (OH). Die Chemie all dieser Verbindungen ist für die Synthese von Materialien für die Katalyse bestimmt.

Auf der anderen Seite, obwohl sie komplex sein können, beginnt die Bildung eines großen Teils von ihnen aus einer grundlegenden Umgebung; als derjenige, der von der starken NaOH-Base geliefert wird. Daher können unterschiedliche chemische Bedingungen Kobalt oder Sauerstoff oxidieren.

Index

• 1 Chemische Struktur
  • 1.1 kovalent
  • 1.2 Koordinierungseinheiten
• 2 Eigenschaften
  • 2.1 Cobalthydroxid (II)
  • 2.2 Cobalthydroxid (III)
• 3 Produktion
• 4 Verwendet
  • 4.1 Synthese von Nanomaterialien
• 5 Referenzen

Chemische Struktur

Wie sind die Strukturen von Kobalthydroxid? Seine allgemeine Formel Co (OH)_n wird in der folgenden Weise ionisch interpretiert: in einem kristallinen Netzwerk, das von einer Co-Zahl besetzt ist^{n +}, wird es die n-fache Menge an OH-Anionen geben^- mit ihnen elektrostatisch interagieren. Also, für die Co (OH)₂ Es wird zwei OH geben^- für jedes Kation Co²⁺.

Aber das ist nicht genug, um vorherzusagen, welches kristalline System diese Ionen annehmen werden. Durch die Argumentation der culómbicas Kräfte, die Co³⁺ zieht die OHs mit größerer Intensität an^- verglichen mit Co²⁺.

Diese Tatsache bewirkt, dass sich die Abstände oder die Co-OH-Bindung (selbst mit ihrem hohen ionischen Charakter) verkürzt. Da die Wechselwirkungen stärker sind, sind auch die Elektronen in den äußeren Schichten der Co³⁺ sie unterliegen einer energetischen Veränderung, die sie dazu zwingt, Photonen mit unterschiedlichen Wellenlängen zu absorbieren (der Feststoff dunkelt ab).

Dieser Ansatz reicht jedoch nicht aus, um das Phänomen der Änderung der Farben in Abhängigkeit von der Struktur zu klären.

Das gleiche gilt für Cobaltoxyhydroxid. Seine Formel CoO · OH wird als Kation Co interpretiert³⁺ Wechselwirkung mit einem Rostanion, OR^2-und ein OH^-. Diese Verbindung stellt die Grundlage für die Synthese eines gemischten Cobaltoxids dar: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

Kovalent

Die Cobalthydroxide können auch, wenn auch weniger genau, als einzelne Moleküle sichtbar gemacht werden. Das Co (OH)₂ kann dann als lineares Molekül OH-Co-OH und Co (OH) gezogen werden₃ wie ein flaches Dreieck.

In Bezug auf CoO (OH) würde sein Molekül von diesem Ansatz als O = Co-OH gezeichnet werden. Das Anion O^2- bildet eine Doppelbindung mit dem Cobaltatom und eine weitere einfache Bindung mit dem OH^-.

Die Wechselwirkungen zwischen diesen Molekülen sind jedoch nicht stark genug, um die komplexen Strukturen dieser Hydroxide zu "bewaffnen". Zum Beispiel, die Co (OH)₂ Es kann zwei polymere Strukturen bilden: Alpha und Beta.

Beide sind laminar, weisen aber unterschiedliche Ordnungen der Einheiten auf und können auch interkalare kleine Anionen, wie z. B. CO, aufnehmen₃^2-zwischen seinen Schichten; was für das Design neuer Materialien aus Cobalthydroxiden von großem Interesse ist.

Koordinierungseinheiten

Die polymeren Strukturen können besser erklärt werden, wenn ein Koordinationsoktaeder um die Cobaltzentren betrachtet wird. Für die Co (OH)₂, da es zwei OH-Anionen hat^- Interaktion mit Co²⁺benötigt es vier Wassermoleküle (wenn wässrige NaOH verwendet wurde), um das Oktaeder zu vervollständigen.

So ist das Co (OH)₂ ist eigentlich Co (H₂O)₄(OH)₂. Damit dieses Oktaeder Polymere bildet, ist eine Bindung mittels Sauerstoffbrücken erforderlich: (OH) (H₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH) Die strukturelle Komplexität erhöht sich für den Fall von CoO (OH) und noch mehr für Co (OH)₃.

Eigenschaften

Cobalthydroxid (II)

-Formel: Co (OH)₂.

-Molar Rate: 92,948 g / mol.

-Aussehen: rot-braunes Pulver oder rotes Pulver. Es gibt eine instabile blaue Form der Formel α-Co (OH)₂

-Dichte: 3,597 g / cm³.

- Löslichkeit in Wasser: 3,2 mg / l (schlecht löslich).

In Säuren und in Ammonium löslich. Unlöslich in verdünnter Lauge.

-Fusionspunkt: 168º C.

- Empfindlichkeit: empfindlich gegenüber Luft.

- Stabilität: ist stabil.

Cobalthydroxid (III)

-Formel: Co (OH)₃

-Molekulare Mobilität: 112,98 g / mol.

-Aussehen: zwei Formen. Eine stabile schwarz-braune Form und eine instabile dunkelgrüne Form mit einer Tendenz zur Verdunkelung.

Produktion

Die Zugabe von Kaliumhydroxid zu einer Cobalt (II) nitratlösung führt zum Auftreten eines blauvioletten Niederschlags, der, wenn er erhitzt wird, zu Co (OH) wird.₂Kobalt (II) hydroxid.

Das Co (OH)₂ fällt aus, wenn ein Alkalimetallhydroxid zu einer wässrigen Lösung eines Co-Salzes gegeben wird²⁺

Co²⁺ + 2 NaOH => Co (OH)₂ + 2 Na⁺

Verwendet

-Es wird bei der Herstellung von Katalysatoren für die Verwendung in der Raffination von Erdöl und in der petrochemischen Industrie verwendet. Zusätzlich wird Co (OH) verwendet₂ bei der Herstellung von Kobaltsalzen.

-Das Kobalthydroxid (II) wird bei der Herstellung von Farbtrocknern und bei der Herstellung von Batterieelektroden verwendet.

Synthese von Nanomaterialien

-Die Kobalthydroxide sind der Rohstoff für die Synthese von Nanomaterialien mit neuartigen Strukturen. Zum Beispiel von Co (OH)₂ Nanocopes dieser Verbindung wurden entworfen, mit einer großen Oberfläche als Katalysator bei oxidativen Reaktionen teilnehmen. Diese Nanokopien sind auf porösen Elektroden aus Nickel oder kristallinem Kohlenstoff imprägniert.

Wir haben versucht, Nanobars von Carbonathydroxiden mit in ihre Schichten eingelagertem Carbonat zu implementieren. Sie nutzen die oxidative Reaktion der Co²⁺ zu Co³⁺und erwies sich als Material mit potenziellen elektrochemischen Anwendungen.

-Studien synthetisierten und charakterisierten durch Mikroskopietechniken gemischte Cobaltoxid- und Oxyhydroxid-Nanodiscs aus der Oxidation der entsprechenden Hydroxide bei niedrigen Temperaturen.

Barren, Scheiben und Kobalthydroxid-Flocken mit Strukturen im Nanometermaßstab öffnen die Türen für Verbesserungen in der Welt der Katalyse und auch für alle Anwendungen, die die Elektrochemie und die maximale Nutzung elektrischer Energie in modernen Geräten betreffen.

Referenzen

1. Clark J. (2015). Kobalt Genommen von: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Cobalt (II) hydroxid. Genommen von: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Cobaltic. Hydroxide. Entnommen aus: publem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. Juli 2017). Cobalthydroxid-Nanoflocken und ihre Anwendung als Superkondensatoren und Sauerstoffentwicklungskatalysatoren. Von: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao und X. P. Gao. (2008). Elektrochemische Leistung von Cobalthydroxid-Carbonat-Nanostäben. Elektrochemische und Festkörperbriefe, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens und Ray L. Frost. (2010). Synthese und Charakterisierung von Cobalthydroxid-, Cobaltoxyhydroxid- und Cobaltoxid-Nanodiscs. Von: pubs.acs.org