Cobalt hydroxide cấu trúc, tính chất và công dụng

các coban hydroxit là tên chung cho tất cả các hợp chất có cation coban và anion OH tham gia^-. Tất cả đều là vô cơ trong tự nhiên, và có công thức hóa học Co (OH)_n, Trong đó n bằng hóa trị hoặc điện tích dương của tâm kim loại coban.

Vì coban là một kim loại chuyển tiếp với các quỹ đạo nguyên tử nửa hoàn toàn, bằng một số cơ chế điện tử, các hydroxit của nó phản ánh màu sắc mạnh do tương tác Co-O. Những màu này, cũng như các cấu trúc, phụ thuộc nhiều vào điện tích của chúng và vào các loài anion cạnh tranh với OH^-.

Màu sắc và cấu trúc không giống nhau đối với Co (OH)₂, Co (OH)₃ hoặc cho CoO (OH). Hóa học đằng sau tất cả các hợp chất này nhằm tổng hợp các vật liệu áp dụng cho xúc tác.

Mặt khác, mặc dù chúng có thể phức tạp, sự hình thành một phần lớn trong số chúng bắt đầu từ một môi trường cơ bản; là một trong những cơ sở được cung cấp bởi cơ sở NaOH mạnh. Do đó, các điều kiện hóa học khác nhau có thể oxy hóa coban hoặc oxy.

Chỉ số

• 1 Cấu trúc hóa học
  • 1.1 Hóa trị
  • 1.2 Đơn vị phối hợp
• 2 thuộc tính
  • 2.1 Coban hydroxit (II)
  • 2.2 Coban hydroxit (III)
• 3 Sản xuất
• 4 công dụng
  • 4.1 Tổng hợp vật liệu nano
• 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc hóa học

Các cấu trúc của coban hydroxit là gì? Công thức chung của nó Co (OH)_n được giải thích một cách ion hóa như sau: trong một mạng tinh thể chiếm số Coⁿ⁺, sẽ có n lần số lượng anion OH^- tương tác với chúng tĩnh điện. Vì vậy, đối với Co (OH)₂ sẽ có hai OH^- cho mỗi cation²⁺.

Nhưng, điều này là không đủ để dự đoán hệ thống tinh thể mà các ion này sẽ áp dụng. Bằng lý luận của lực lượng Culómbicas, Co³⁺ thu hút các OH với cường độ lớn hơn^- so với đồng²⁺.

Thực tế này làm cho khoảng cách hoặc liên kết Co-OH (ngay cả với tính chất ion cao của nó) rút ngắn. Ngoài ra, vì các tương tác mạnh hơn, các electron ở các lớp ngoài của Co³⁺ chúng trải qua một sự thay đổi năng lượng buộc chúng phải hấp thụ các photon với các bước sóng khác nhau (vật rắn tối lại).

Tuy nhiên, cách tiếp cận này không đủ để làm rõ hiện tượng thay đổi màu sắc tùy thuộc vào cấu trúc.

Điều này cũng đúng với coban oxyhydroxide. Công thức của nó CoO · OH được hiểu là một cation Co³⁺ tương tác với anion rỉ sét, HOẶC^2-, và một OH^-. Hợp chất này đại diện cho cơ sở để tổng hợp một oxit coban hỗn hợp: Co₃Ôi₄ [CoO · Co₂Ôi₃].

Hóa trị

Các hydroxit coban cũng có thể được hình dung, mặc dù ít chính xác hơn, như các phân tử riêng lẻ. Co (OH)₂ sau đó có thể được vẽ dưới dạng phân tử tuyến tính OH-Co-OH và Co (OH)₃ như một tam giác phẳng.

Đối với CoO (OH), phân tử của nó từ phương pháp này sẽ được rút ra là O = Co-OH. Anion O^2- tạo thành liên kết đôi với nguyên tử coban và một liên kết đơn giản khác với OH^-.

Tuy nhiên, sự tương tác giữa các phân tử này không đủ mạnh để "chống đỡ" các cấu trúc phức tạp của các hydroxit này. Ví dụ: Co (OH)₂ có thể tạo thành hai cấu trúc polymer: alpha và beta.

Cả hai đều là gỗ nhưng có thứ tự khác nhau của các đơn vị, và cũng có khả năng xen kẽ các anion nhỏ, chẳng hạn như CO₃^2-, giữa các lớp của nó; đó là mối quan tâm lớn cho việc thiết kế các vật liệu mới từ coban hydroxit.

Đơn vị phối hợp

Các cấu trúc polyme có thể được giải thích tốt hơn bằng cách xem xét một khối tám mặt phối hợp xung quanh các trung tâm coban. Đối với Co (OH)₂, vì nó có hai anion OH^- tương tác với Co²⁺, Nó cần bốn phân tử nước (nếu sử dụng NaOH nước) để hoàn thành khối tám mặt.

Do đó, Co (OH)₂ thực ra là Co (H₂Ô)₄(OH)₂. Để khối bát diện này tạo thành các polyme, nó phải được liên kết bằng các cầu oxy: (OH) (H₂Ô)₄Co-O-Co (H₂Ô)₄(OH) Độ phức tạp cấu trúc tăng đối với trường hợp CoO (OH), và thậm chí nhiều hơn đối với Co (OH)₃.

Thuộc tính

Coban hydroxit (II)

-Công thức: Co (OH)₂.

-Khối lượng mol: 92.948 g / mol.

-Ngoại hình: bột màu nâu đỏ hoặc bột đỏ. Có dạng màu xanh không ổn định của công thức α-Co (OH)₂

-Mật độ: 3,597 g / cm³.

-Độ hòa tan trong nước: 3,2 mg / l (hòa tan kém).

-Hòa tan trong axit và trong amoni. Không hòa tan trong kiềm loãng.

-Điểm nóng chảy: 168º C.

-Nhạy cảm: nhạy cảm với không khí.

-Ổn định: ổn định.

Coban hydroxit (III)

-Công thức: Co (OH)₃

-Khối lượng phân tử: 112,98 g / mol.

-Ngoại hình: hai hình thức. Hình dạng màu nâu đen ổn định và hình dạng màu xanh đậm không ổn định với xu hướng tối.

Sản xuất

Việc bổ sung kali hydroxit vào dung dịch nitrat coban (II), dẫn đến sự xuất hiện kết tủa màu xanh tím, khi đun nóng, trở thành Co (OH)₂, đó là coban hydroxit (II).

Co (OH)₂ kết tủa khi một hydroxit kim loại kiềm được thêm vào dung dịch nước muối Co²⁺

Đồng²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

Công dụng

-Nó được sử dụng trong điều chế các chất xúc tác để sử dụng trong quá trình tinh chế dầu mỏ và trong ngành hóa dầu. Ngoài ra, Co (OH) được sử dụng₂ trong điều chế muối coban.

-Cobalt hydroxide (II) được sử dụng trong sản xuất máy sấy sơn và sản xuất điện cực pin.

Tổng hợp vật liệu nano

-Cobalt hydroxide là nguyên liệu thô để tổng hợp vật liệu nano với cấu trúc mới. Ví dụ: từ Co (OH)₂ các sợi nano của hợp chất này đã được thiết kế, với diện tích bề mặt lớn để tham gia làm chất xúc tác trong các phản ứng oxy hóa. Những sợi nano này được ngâm tẩm trên các điện cực xốp của niken hoặc carbon tinh thể.

-Nó đã được tìm kiếm để thực hiện nanobar carbonate hydroxit với carbonate xen kẽ trong các lớp của chúng. Họ tận dụng phản ứng oxy hóa của Co²⁺ đến đồng³⁺, chứng tỏ là một vật liệu với các ứng dụng điện hóa tiềm năng.

-Các nghiên cứu đã tổng hợp và đặc trưng, ​​sử dụng các kỹ thuật kính hiển vi, hỗn hợp oxit coban oxit và oxyhydroxide, từ quá trình oxy hóa các hydroxit tương ứng ở nhiệt độ thấp.

Các thanh, đĩa và mảnh coban hydroxit có cấu trúc ở quy mô nanomet, mở ra cơ hội cải tiến trong thế giới xúc tác và, cũng như tất cả các ứng dụng liên quan đến điện hóa và sử dụng tối đa năng lượng điện trong các thiết bị hiện đại.

Tài liệu tham khảo

1. Clark J. (2015). Coban. Lấy từ: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Coban (II) hydroxit. Lấy từ: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Cobaltic. Hydroxit. Lấy từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (Ngày 11 tháng 7 năm 2017). Các sợi nano hydroxit coban và ứng dụng của chúng như các siêu tụ điện và các chất xúc tác tiến hóa oxy. Lấy từ: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao và X. P. Gao. (2008). Hiệu suất điện hóa của Cobalt Hydroxide Carbonate Nanorods. Chữ điện hóa và trạng thái rắn, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens và Ray L. Frost. (2010). Tổng hợp và đặc tính của Cobalt Hydroxide, Cobalt Oxyhydroxide và Cobalt Oxide Nanodiscs. Lấy từ: pubs.acs.org