KOBALT HIDROKSIT: YAPISI, ÖZELLIKLERI VE KULLANIMLARI - KIMYA - 2025

Kobalt hidroksit kobalt katyonları ve anyon OH ilgili tüm bileşikler için genel bir isimdir ^- . Hepsi inorganik yapıdadır ve Co (OH) _n kimyasal formülüne sahiptir; burada n, kobalt metal merkezinin değerine veya pozitif yüküne eşittir.

Kobalt yarı dolu atomik orbitallere sahip bir geçiş metali olduğundan, bazı elektronik mekanizmalarla hidroksitleri, Co-O etkileşimlerinden kaynaklanan yoğun renkleri yansıtır. Bu renkler ve yapılar, yüksek oranda yüklerine ve OH ^- ile rekabet eden anyonik türlere bağlıdır .

Kaynak: Chemicalinterest, Wikimedia Commons'tan

Co (OH) ₂ , Co (OH) ₃ veya CoO (OH) için renkler ve yapılar aynı değildir . Tüm bu bileşiklerin arkasındaki kimya, katalize uygulanan malzemelerin sentezine gider.

Öte yandan karmaşık olsalar da büyük bir kısmının oluşumu temel bir ortamdan başlar; güçlü baz NaOH tarafından sağlandığı gibi. Bu nedenle, farklı kimyasal koşullar kobalt veya oksijeni oksitleyebilir.

Kimyasal yapı

Kobalt hidroksitin yapıları nelerdir? Genel formülü Co (OH) _n , iyonik olarak şu şekilde yorumlanır: Bir dizi Co ^{n +} tarafından işgal edilen bir kristal kafeste , bu miktarda OH anyonu olacaktır ^- onlarla elektrostatik olarak etkileşime girecektir. Bu nedenle, Co (OH) için ₂ iki OH olacaktır ^- her Co. için ^{+ 2} katyon .

Ancak bu, bu iyonların hangi kristal sistemi benimseyeceğini tahmin etmek için yeterli değildir. Sütunsal kuvvetlerin akıl ile, Co ³⁺ büyük bir yoğunlukla OH çeken ^- Co göre ²⁺ .

Bu gerçek, mesafelerin veya Co-OH bağının (yüksek iyonik karakteriyle bile) kısalmasına neden olur. Ayrıca, etkileşimler daha güçlü olduğu için Co ^{3 + '} nın dış katmanlarındaki elektronlar, onları farklı dalga boylarına sahip fotonları emmeye zorlayan enerjik bir değişime uğrar (katı kararır).

Ancak bu yaklaşım, yapıya bağlı olarak renklerinin değişmesi olgusunu netleştirmek için yetersizdir.

Aynısı kobalt oksihidroksit için de geçerlidir. CoO · OH formülü , bir oksit anyonu, O ^2– ve bir OH ^- ile etkileşime giren bir Co ³⁺ katyonu olarak yorumlanır . Co: Bu bileşik, karışık bir kobalt oksit sentezi için temel temsil ₃ O ₄ .

kovalent

Kobalt hidroksitler, daha az kesin de olsa, ayrı moleküller olarak da görselleştirilebilir. Co (OH) ₂ daha sonra doğrusal bir OH - Co - OH molekülü olarak ve Co (OH) ₃ bir düz üçgen olarak çizilebilir .

CoO (OH) ile ilgili olarak, bu yaklaşımdan molekülü O = Co - OH olarak çizilecektir. O ^2– anyonu kobalt atomu ile bir çift bağ ve OH ^- ile başka bir tek bağ oluşturur .

Bununla birlikte, bu moleküller arasındaki etkileşimler, bu hidroksitlerin karmaşık yapılarını "silahlandırmak" için yeterince güçlü değildir. Örneğin, Co (OH) ₂ iki polimerik yapı oluşturabilir: alfa ve beta.

Her ikisi de laminerdir, ancak birimlerin sıralanması farklıdır ve aynı zamanda , katmanları arasında CO ₃ ^2– gibi küçük anyonları ara katman haline getirebilirler; kobalt hidroksitlerden yeni malzemelerin tasarımı için büyük ilgi görüyor.

Koordinasyon birimleri

Polimerik yapılar, kobalt merkezleri etrafında bir koordinasyon oktahedronu düşünülerek daha iyi açıklanabilir. Co (OH) ₂ için, iki OH anyonuna sahip olduğundan ^- Co ²⁺ ile etkileşime girerek, oktahedronu tamamlamak için dört su molekülüne (sulu NaOH kullanılmışsa) ihtiyaç duyar.

Bu nedenle, Co (OH) ₂ , aslında Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂ . Bu oktahedronun polimer oluşturması için oksijen köprüleriyle bağlanması gerekir: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). CoO (OH) durumunda yapısal karmaşıklık ve Co (OH) ₃ için daha da artar .

Özellikleri

Kobalt (II) hidroksit

Formül: Co (OH) ₂ .

-Molar kütle: 92.948 g / mol.

-Görünüş: pembemsi-kırmızı toz veya kırmızı toz. Α-Co (OH) ₂ formülünün dengesiz bir mavi formu var

Yoğunluk: 3,597 g / cm ³ .

Suda çözünürlük: 3,2 mg / l (az çözünür).

-Asitlerde ve amonyakta çözünür. Seyreltilmiş alkalide çözünmez.

Erime noktası: 168º C.

-Hassasiyet: havaya duyarlı.

-Stabilite: kararlıdır.

Kobalt (III) hidroksit

Formül: Co (OH) ₃

-Moleküler kütle: 112.98 g / mol.

-Görünüş: iki form. Kararlı siyah-kahverengi bir şekil ve kararmaya meyilli dengesiz koyu yeşil bir şekil.

Üretim

Potasyum hidroksitin bir kobalt (II) nitrat çözeltisine eklenmesi, ısıtıldığında Co (OH) ₂ , yani kobalt (II) hidroksit haline gelen mavi-mor bir çökeltinin ortaya çıkmasına neden olur. ).

Co (OH) ₂ , bir alkalin metal hidroksit, sulu bir Co ²⁺ tuz çözeltisine eklendiğinde çöker.

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Uygulamalar

-Yağ rafinasyonunda ve petrokimya endüstrisinde kullanılmak üzere katalizör üretiminde kullanılır. Ayrıca kobalt tuzlarının hazırlanmasında Co (OH) _{2 kullanılır} .

-Cobalt (II) hidroksit, boya kurutucularının imalatında ve akü elektrotlarının imalatında kullanılmaktadır.

Nanomalzemelerin sentezi

-Kobalt hidroksitler, nanomalzemelerin yeni yapılarla sentezlenmesi için hammaddedir. Örneğin, bu bileşiğin Co (OH) ₂ nanokoplarından, oksidatif reaksiyonlara bir katalizör olarak katılmak için geniş bir yüzey alanı ile tasarlanmıştır. Bu nanokoplar, gözenekli nikel veya kristalin karbon elektrotlar üzerine emprenye edilmiştir.

- Karbonat hidroksit nanobarlarının katmanlarına karbonat sıkıştırılarak uygulanması aranmıştır. Bunlarda, potansiyel elektrokimyasal uygulamaları olan bir malzeme olduğunu kanıtlayan Co ^{2 +} 'nın Co ^{3 +'} e oksidatif reaksiyonu ^kullanılır .

-Çalışmalar, düşük sıcaklıklarda karşılık gelen hidroksitlerin oksidasyonundan mikroskopi teknikleri, karışık kobalt oksit ve oksihidroksit nanodisklerini sentezlemiş ve karakterize etmiştir.

Nanometrik ölçeklerde yapılara sahip kobalt hidroksit çubuklar, diskler ve pullar, kataliz dünyasındaki gelişmelere ve ayrıca elektrokimya ve modern cihazlarda elektrik enerjisinin maksimum kullanımına ilişkin tüm uygulamaların kapılarını açmaktadır.

Referanslar

1. Clark J. (2015). Kobalt. Alındığı kaynak: chemguide.co.uk
2. Vikipedi. (2018). Kobalt (II) hidroksit. Alınan: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2018). Kobaltik. Hidroksit. Alınan: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS ve col. (11 Temmuz 2017). Kobalt hidroksit nano-tabakaları ve süperkapasitörler ve oksijen evrim katalizörleri olarak uygulamaları. Kurtarıldı: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao ve XP Gao. (2008). Kobalt Hidroksit Karbonat Nanorodların Elektrokimyasal Performansı. Elektrokimyasal ve Katı Hal Mektupları, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens ve Ray L. Frost. (2010). Kobalt Hidroksit, Kobalt Oksihidroksit ve Kobalt Oksit Nanodisklerin Sentezi ve Karakterizasyonu. Kaynak: pubs.acs.org