- Ķīmiskā struktūra
- Kovalents
- Koordinācijas vienības
- Īpašības
- Kobalta (II) hidroksīds
- Kobalta (III) hidroksīds
- Ražošana
- Lietojumprogrammas
- Nanomateriālu sintēze
- Atsauces
Kobalta hidroksīds ir vispārējs apzīmējums visiem savienojumiem kur OH iesaistītas kobalta katjonu un anjonu - . Visi pēc būtības ir neorganiski, un to ķīmiskā formula ir Co (OH) n , kur n ir vienāds ar kobalta metāla centra valenci vai pozitīvo lādiņu.
Tā kā kobalts ir pārejas metāls ar nepilnām atomu orbītām, ar kādu elektronisku mehānismu tā hidroksīdi atspoguļo intensīvas krāsas Co-O mijiedarbības dēļ. Šīs krāsas, kā arī struktūras ir ļoti atkarīgas no to lādiņa un anjonu sugām, kas konkurē ar OH - .
Avots: Autors: Chemicalinterest, no Wikimedia Commons
Krāsas un struktūras nav vienādas Co (OH) 2 , Co (OH) 3 vai CoO (OH). Visu šo savienojumu ķīmija nonāk katalīzē izmantoto materiālu sintēzē.
No otras puses, kaut arī tie var būt sarežģīti, lielas daļas veidošanās sākas no pamata vides; kā piegādā spēcīgā bāze NaOH. Tādējādi dažādi ķīmiskie apstākļi var oksidēt kobaltu vai skābekli.
Ķīmiskā struktūra
Kādas ir kobalta hidroksīda struktūras? Tā vispārējā formula Co (OH) n tiek joniski interpretēta šādi: kristāla režģī, ko aizņem vairāki Co n + , OH anjonu daudzums būs n reizes lielāks - mijiedarbojoties ar tiem elektrostatiski. Tādējādi Co (OH) 2 būs divi OH - katram Co 2+ katjonam .
Bet ar to nepietiek, lai prognozētu, kuru kristālisko sistēmu šie joni pieņems. Pamatojot kulombiskos spēkus, Co 3+ piesaista OH ar lielāku intensitāti - salīdzinājumā ar Co 2+ .
Šis fakts izraisa attālumu vai Co-OH saites (pat ar augsto jonu raksturu) saīsināšanu. Tā kā mijiedarbība ir spēcīgāka, Co 3+ ārējos slāņos esošie elektroni tiek enerģiski mainīti, kas liek tiem absorbēt fotonus ar dažādu viļņu garumu (cietā viela kļūst tumšāka).
Tomēr šī pieeja nav pietiekama, lai precizētu fenomenu, kurā mainās to krāsas atkarībā no struktūras.
Tas pats attiecas uz kobalta oksihidroksīdu. Tā formula CoO · OH tiek interpretēta kā Co 3+ katjons, kas mijiedarbojas ar oksīda anjonu, O 2– un OH - . Šis savienojums ir pamats sajauktā kobalta oksīda: Co 3 O 4 sintezēšanai .
Kovalents
Kobalta hidroksīdus var arī vizualizēt, kaut arī ne tik precīzi, kā atsevišķas molekulas. Co (OH) 2 pēc tam var uzzīmēt kā lineāru OH-Co-OH molekulu, un Co (OH) 3 kā plakanu trīsstūri.
Attiecībā uz CoO (OH) tā molekula no šīs pieejas tiks novilkta kā O = Co-OH. O 2– anjons veido divkāršu saiti ar kobalta atomu un vēl vienu saiti ar OH - .
Tomēr šo molekulu mijiedarbība nav pietiekami spēcīga, lai "apbruņotu" šo hidroksīdu sarežģītās struktūras. Piemēram, Co (OH) 2 var veidot divas polimēru struktūras: alfa un beta.
Abi ir lamināri, bet ar atšķirīgu vienību secību, un tie arī spēj starp tiem slāņiem mazus anionus, piemēram, CO 3 2– , interkalēt ; kas rada lielu interesi par jaunu materiālu projektēšanu no kobalta hidroksīdiem.
Koordinācijas vienības
Polimēru struktūras var labāk izskaidrot, apsverot koordinācijas oktaedru ap kobalta centriem. Ko (OH) 2 , jo tam ir divi OH anjoni - mijiedarbojoties ar Co 2+ , tam ir nepieciešamas četras ūdens molekulas (ja tika izmantots NaOH ūdens), lai pabeigtu oktaedru.
Tādējādi Co (OH) 2 faktiski ir Co (H 2 O) 4 (OH) 2 . Lai šis oktaedrs veidotu polimērus, tas jāsaista ar skābekļa tiltiem: (OH) (H 2 O) 4 Co-O-Co (H 2 O) 4 (OH). CoO (OH) gadījumā un vēl vairāk Co (OH) 3 gadījumā palielinās struktūras sarežģītība .
Īpašības
Kobalta (II) hidroksīds
-Formula: Co (OH) 2 .
-Molārā masa: 92,948 g / mol.
-Izskats: sārti sarkans pulveris vai sarkans pulveris. Ir nestabila zilā forma ar formulu α-Co (OH) 2
-Blīvums: 3597 g / cm 3 .
-Šķīdība ūdenī: 3,2 mg / l (nedaudz šķīst).
-Šķīst skābēs un amonjakā. Nešķīst atšķaidītā sārmā.
- kušanas temperatūra: 168º C.
-Jūtība: jutīga pret gaisu.
-Stabilitāte: tā ir stabila.
Kobalta (III) hidroksīds
-Formula: Co (OH) 3
-Molekulārā masa: 112,98 g / mol.
-Izskats: divas formas. Stabila melni brūna forma un nestabila tumši zaļa forma ar tendenci satumst.
Ražošana
Kālija hidroksīda pievienošana kobalta (II) nitrāta šķīdumam rada zili violetas nogulsnes, kuras karsējot kļūst par Co (OH) 2 , tas ir, kobalta (II) hidroksīdu. ).
Co (OH) 2 izgulsnējas, kad Co 2+ sāls ūdens šķīdumam pievieno sārma metālu hidroksīdu
Co 2+ + 2 NaOH => Co (OH) 2 + 2 Na +
Lietojumprogrammas
-To izmanto katalizatoru ražošanā naftas rafinēšanai un naftas ķīmijas rūpniecībā. Kobalta sāļu gatavošanā izmanto arī Co (OH) 2 .
-Kobalta (II) hidroksīds tiek izmantots krāsu žāvētāju ražošanā un akumulatoru elektrodu ražošanā.
Nanomateriālu sintēze
-Kobalta hidroksīdi ir izejviela nanomateriālu sintēzei ar jaunām struktūrām. Piemēram, no Co (OH) 2 ir izveidoti šī savienojuma nanokopi ar lielu virsmas laukumu, kas piedalās kā katalizators oksidatīvās reakcijās. Šie nanokopi ir piesūcināti ar porainu niķeļa vai kristāliska oglekļa elektrodiem.
-Tika mēģināts ieviest karbonāta hidroksīda nanoslāņus ar karbonātu, kas iestiprināts to slāņos. Tajos izmanto Co 2+ oksidatīvo reakciju uz Co 3+ , izrādoties, ka tas ir materiāls ar potenciālu elektroķīmisku pielietojumu.
-Pētījumi ir sintezēti un raksturoti, izmantojot mikroskopijas paņēmienus, jaukta kobalta oksīda un oksihidroksīda nanodiski no atbilstošo hidroksīdu oksidācijas zemā temperatūrā.
Kobalta hidroksīda stieņi, diski un pārslas ar struktūru nanometriskā mērogā paver iespējas uzlabojumiem katalīzes pasaulē, kā arī visiem lietojumiem, kas saistīti ar elektroķīmiju un maksimālu elektriskās enerģijas izmantošanu mūsdienu ierīcēs.
Atsauces
- Klarks J. (2015). Kobalts. Paņemts no: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2018). Kobalta (II) hidroksīds. Iegūts no: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Kobalts. Hidroksīds. Ņemts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rovetta AAS un kol. (2017. gada 11. jūlijs). Kobalta hidroksīda nanoplūdes un to pielietojums kā superkondensatori un skābekļa evolūcijas katalizatori. Atgūts no: ncbi.nlm.nih.gov
- D. Vu, S. Liu, SM Yao un XP Gao. (2008). Nanorodu kobalta hidroksīda karbonāta elektroķīmiskās īpašības. Elektroķīmiskās un cietvielu vēstules, 11 12 A215-A218.
- Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens un Ray L. Frost. (2010). Nanodisku kobalta hidroksīda, kobalta oksihidroksīda un kobalta oksīda sintēze un raksturojums. Atgūts no: pubs.acs.org