โครงสร้างไฮดรอกไซด์โคบอลต์คุณสมบัติและการใช้งาน



โคบอลต์ไฮดรอกไซด์ เป็นชื่อสามัญสำหรับสารประกอบทั้งหมดที่มีไอออนบวกของโคบอลต์และประจุลบ OH-. ทั้งหมดเป็นนินทรีย์ในธรรมชาติและมีสูตรทางเคมี Co (OH)n, โดยที่ n เท่ากับเวเลนซ์หรือประจุบวกของศูนย์กลางโคบอลต์โลหะ.

เนื่องจากโคบอลต์เป็นโลหะทรานซิชันที่มีครึ่งอะตอมเต็มวงโคจรโดยกลไกอิเล็กทรอนิกส์บางชนิดไฮดรอกไซด์จึงสะท้อนสีที่รุนแรงเนื่องจากปฏิกิริยา Co-O สีเหล่านี้เช่นเดียวกับโครงสร้างขึ้นอยู่กับค่าใช้จ่ายของพวกเขาและสายพันธุ์ประจุลบที่แข่งขันกับ OH-.

สีและโครงสร้างไม่เหมือนกันสำหรับ Co (OH)2, the Co (OH)3 หรือสำหรับ CoO (OH) เคมีที่อยู่เบื้องหลังสารประกอบเหล่านี้มีจุดประสงค์เพื่อการสังเคราะห์วัสดุที่ใช้ในการเร่งปฏิกิริยา.

ในทางกลับกันแม้ว่ามันจะซับซ้อน แต่การก่อตัวของส่วนใหญ่เริ่มจากสภาพแวดล้อมพื้นฐาน เป็นฐานที่จัดทำโดย NaOH ที่แข็งแกร่ง ดังนั้นสภาวะทางเคมีที่แตกต่างกันสามารถออกซิไดซ์โคบอลต์หรือออกซิเจน.

ดัชนี

  • 1 โครงสร้างทางเคมี
    • 1.1 Covalent
    • 1.2 หน่วยประสานงาน
  • 2 คุณสมบัติ
    • 2.1 โคบอลต์ไฮดรอกไซด์ (II)
    • 2.2 โคบอลต์ไฮดรอกไซด์ (III)
  • 3 การผลิต
  • 4 ใช้
    • 4.1 การสังเคราะห์วัสดุนาโน
  • 5 อ้างอิง

โครงสร้างทางเคมี

โครงสร้างของไฮดรอกไซด์โคบอลต์คืออะไร? สูตรทั่วไปของมัน Co (OH)n มีการตีความทางอิออนดังนี้: ในผลึกขัดแตะที่ครอบครองโดยหมายเลข Con+, จะมีจำนวนครั้งของประจุลบ OH- มีปฏิสัมพันธ์กับพวกเขาด้วยไฟฟ้าสถิต ดังนั้นสำหรับ Co (OH)2 จะมีสอง OH- สำหรับแต่ละไอออนบวก2+.

แต่นี่ไม่เพียงพอที่จะทำนายว่าระบบผลึกใดที่ไอออนเหล่านี้จะนำมาใช้ ด้วยเหตุผลของกองกำลังculómbicas บริษัท3+ ดึงดูด OHs ด้วยความเข้มที่มากขึ้น- เปรียบเทียบกับ บริษัท2+.

ความจริงนี้ทำให้ระยะทางหรือพันธะ Co-OH (แม้จะมีตัวอักษรไอออนิกสูง) จะสั้นลง นอกจากนี้เนื่องจากปฏิสัมพันธ์มีความแข็งแรงอิเล็กตรอนในชั้นนอกของ Co3+ พวกเขาได้รับการเปลี่ยนแปลงพลังที่บังคับให้พวกเขาดูดซับโฟตอนด้วยความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน (ความมืดทึบ).

อย่างไรก็ตามวิธีนี้ไม่เพียงพอที่จะชี้แจงปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนสีขึ้นอยู่กับโครงสร้าง.

เช่นเดียวกับโคบอลต์ออกซีไฮดรอกไซด์ สูตร CoO · OH ของมันถูกตีความว่าเป็นไอออนบวก3+ การโต้ตอบกับประจุลบสนิมหรือ2-, และ OH-. สารประกอบนี้แสดงถึงพื้นฐานในการสังเคราะห์โคบอลต์ออกไซด์ผสม:3O4 [CoO · บริษัท2O3].

โควาเลนต์

ไฮดรอกไซด์โคบอลต์ยังสามารถมองเห็นได้แม้จะมีความแม่นยำน้อยกว่าในแต่ละโมเลกุล The Co (OH)2 สามารถวาดเป็นโมเลกุลเชิงเส้น OH-Co-OH และ Co (OH)3 เหมือนสามเหลี่ยมแบน.

สำหรับ CoO (OH) โมเลกุลของมันจากวิธีการนี้จะถูกวาดเป็น O = Co-OH ประจุลบ O2- สร้างพันธะคู่กับอะตอมโคบอลต์และอีกพันธะอย่างง่ายกับ OH-.

อย่างไรก็ตามปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ไม่แข็งแรงพอที่จะ "แขน" โครงสร้างที่ซับซ้อนของไฮดรอกไซด์เหล่านี้ ตัวอย่างเช่น Co (OH)2 สามารถสร้างโครงสร้างพอลิเมอร์ได้สองแบบ: อัลฟาและเบต้า.

ทั้งสองเป็นลามิเนต แต่มีการเรียงลำดับที่แตกต่างกันของหน่วยและยังมีความสามารถในการประจุลบขนาดเล็กระหว่าง intercalar เช่น CO32-, ระหว่างชั้น; ซึ่งเป็นที่สนใจอย่างมากสำหรับการออกแบบวัสดุใหม่จากไฮดรอกไซด์โคบอลต์.

หน่วยประสานงาน

โครงสร้างของพอลิเมอร์สามารถอธิบายได้ดีขึ้นโดยพิจารณาจากรูปแปดด้านของการประสานงานรอบ ๆ ศูนย์โคบอลต์ สำหรับ บริษัท (OH)2, มันมีประจุลบ OH สองตัว- การโต้ตอบกับ บริษัท2+, มันต้องการโมเลกุลของน้ำสี่โมเลกุล (ถ้าใช้ NaOH ที่เป็นน้ำ) เพื่อทำให้รูปแปดด้านสมบูรณ์.

ดังนั้น Co (OH)2 จริงๆแล้ว Co (H)2O)4(OH)2. เพื่อให้ octahedron นี้กลายเป็นโพลีเมอร์มันจะต้องเชื่อมโยงกันด้วยสะพานออกซิเจน: (OH) (H)2O)4Co-O-Co (H2O)4(OH) ความซับซ้อนของโครงสร้างเพิ่มขึ้นสำหรับกรณีของ CoO (OH) และมากขึ้นสำหรับ Co (OH)3.

สรรพคุณ

โคบอลต์ไฮดรอกไซด์ (II)

-สูตร: Co (OH)2.

-มวลโมลาร์: 92,948 กรัม / โมล.

-ลักษณะที่ปรากฏ: ผงสีน้ำตาลแดงหรือผงสีแดง มีสูตรสีน้ำเงินα-Co (OH) ที่ไม่คงที่2

-ความหนาแน่น: 3.597 กรัม / ซม3.

-การละลายในน้ำ: 3.2 mg / l (ละลายได้ไม่ดี).

-ละลายในกรดและแอมโมเนียม ไม่ละลายในด่างเจือจาง.

-จุดหลอมเหลว: 168º C.

-ความไว: ไวต่ออากาศ.

-ความเสถียร: มันเสถียร.

โคบอลต์ไฮดรอกไซด์ (III)

-สูตร: Co (OH)3

-มวลโมเลกุล: 112.98 g / mol.

-ลักษณะที่ปรากฏ: สองรูปแบบ รูปทรงสีน้ำตาลดำที่มั่นคงและรูปทรงสีเขียวเข้มที่ไม่เสถียรพร้อมแนวโน้มที่จะเข้มขึ้น.

การผลิต

การเติมโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในสารละลายโคบอลต์ (II) ไนเตรตทำให้เกิดการตกตะกอนสีน้ำเงิน - ม่วงซึ่งเมื่อถูกความร้อนจะกลายเป็น Co (OH)2, นั่นคือโคบอลต์ไฮดรอกไซด์ (II).

The Co (OH)2 ตกตะกอนเมื่อมีการเติมโลหะอัลคาไลไฮดรอกไซด์ลงในสารละลายของเกลือร่วม2+

ร่วม2+     +        2 NaOH => Co (OH)2      +         2 นา+

การใช้งาน

-มันถูกใช้ในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อใช้ในการกลั่นปิโตรเลียมและในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี นอกจากนี้ยังใช้ Co (OH)2 ในการเตรียมเกลือโคบอลต์.

-โคบอลต์ไฮดรอกไซด์ (II) ใช้ในการผลิตเครื่องพ่นสีและในการผลิตขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่.

การสังเคราะห์วัสดุนาโน

-โคบอลต์ไฮดรอกไซด์เป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์วัสดุนาโนด้วยโครงสร้างแบบใหม่ ตัวอย่างเช่นจาก Co (OH)2 nanocopes ของสารนี้ได้รับการออกแบบโดยมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่เพื่อเข้าร่วมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยาออกซิเดชั่น nanocopes เหล่านี้จะถูกทำให้ชุ่มด้วยอิเล็กโทรดที่มีรูพรุนของนิกเกิลหรือคาร์บอนผลึก.

-มันถูกค้นหาเพื่อใช้ nanobars ของคาร์บอเนตไฮดรอกไซด์กับคาร์บอเนต intercalated ในชั้นของพวกเขา พวกเขาใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของ Co2+ ถึง บริษัท3+, พิสูจน์แล้วว่าเป็นวัสดุที่มีการใช้งานทางเคมีไฟฟ้าที่มีศักยภาพ.

-การศึกษาได้สังเคราะห์และกำหนดลักษณะโดยใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์, โคบอลต์ออกไซด์ผสมและ oxyhydroxide nanodiscs จากการเกิดออกซิเดชันของไฮดรอกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำ.

บาร์โคบอลต์ไฮดรอกไซด์แผ่นดิสก์และเกล็ดที่มีโครงสร้างในระดับนาโนเมตรเปิดประตูสู่การปรับปรุงในโลกแห่งการเร่งปฏิกิริยาและการใช้งานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าเคมีและการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงสุดในอุปกรณ์ที่ทันสมัย.

การอ้างอิง

  1. Clark J. (2015) โคบอลต์ นำมาจาก: chemguide.co.uk
  2. วิกิพีเดีย (2018) โคบอลต์ (II) ไฮดรอกไซด์ นำมาจาก: en.wikipedia.org
  3. PubChem (2018) Cobaltic ไฮดรอกไซ นำมาจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rovetta AAS & col. (11 กรกฎาคม 2017) โคบอลต์ไฮดรอกไซด์นาโนฟลูคและการประยุกต์เป็นซุปเปอร์คาปาซิเตอร์และตัวเร่งปฏิกิริยาวิวัฒนาการออกซิเจน สืบค้นจาก: ncbi.nlm.nih.gov
  5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao และ X. P. Gao (2008) สมรรถภาพทางไฟฟ้าของโคบอลต์ไฮดรอกไซด์คาร์บอเนต Nanorods. จดหมายเคมีไฟฟ้าและโซลิดสเตต, 11 12 A215-A218.
  6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens และ Ray L. Frost (2010) การสังเคราะห์และศึกษาสมบัติของโคบอลต์ไฮดรอกไซด์โคบอลต์ออกซีไฮดรอกไซด์และ Nanodiscs โคบอลต์ออกไซด์ ดึงมาจาก: pubs.acs.org