- Chemische Struktur
- Kovalent
- Koordinierungseinheiten
- Eigenschaften
- Kobalt (II) -hydroxid
- Kobalt (III) -hydroxid
- Produktion
- Anwendungen
- Synthese von Nanomaterialien
- Verweise
Das Kobalthydroxid ist die allgemeine Bezeichnung für alle Verbindungen , bei denen Kobalt - Kationen und das Anion OH beteiligt - . 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 aufgrund von Co-O-Wechselwirkungen intensive Farben. Diese Farben sowie die Strukturen hängen stark von ihrer Ladung und den anionischen Spezies ab, die mit dem OH - konkurrieren .
Quelle: Von Chemicalinterest, aus Wikimedia Commons
Die Farben und Strukturen sind für Co (OH) 2 , Co (OH) 3 oder für CoO (OH) nicht gleich. Die Chemie hinter all diesen Verbindungen fließt in die Synthese von Materialien für die Katalyse ein.
Auf der anderen Seite, obwohl sie komplex sein können, geht die Bildung der meisten von ihnen von einer grundlegenden Umgebung aus; wie von der starken Base NaOH geliefert. Daher können unterschiedliche chemische Bedingungen Kobalt oder Sauerstoff oxidieren.
Chemische Struktur
Was sind die Strukturen von Kobalthydroxid? Seine allgemeine Formel Co (OH) n interpretiert wird ionisch wie folgt dar : in einem Kristallgitter durch eine Reihe von Co besetzt n + , wird es n - mal die Menge an OH - Anionen - die Interaktion mit ihnen elektrostatisch. Somit gibt es für Co (OH) 2 zwei OH - für jedes Co 2+ -Kation .
Dies reicht jedoch nicht aus, um vorherzusagen, welches kristalline System diese Ionen annehmen werden. Aufgrund von Coulomb-Kräften zieht Co 3+ OH mit größerer Intensität an - im Vergleich zu Co 2+ .
Diese Tatsache führt dazu, dass sich die Abstände oder die Co-OH-Bindung (trotz ihres hohen ionischen Charakters) verkürzen. Da die Wechselwirkungen stärker sind, erfahren die Elektronen in den äußeren Schichten von Co 3+ eine energetische Änderung, die sie zwingt, Photonen mit unterschiedlichen Wellenlängen zu absorbieren (der Feststoff verdunkelt sich).
Dieser Ansatz reicht jedoch nicht aus, um das Phänomen der Änderung ihrer Farben in Abhängigkeit von der Struktur zu klären.
Gleiches gilt für Kobaltoxyhydroxid. Seine Formel CoO · OH wird als Co 3+ -Kation interpretiert, das mit einem Oxidanion, O 2– und einem OH - wechselwirkt . Diese Verbindung bildet die Grundlage für die Synthese eines gemischten Kobaltoxids: Co 3 O 4 .
Kovalent
Kobalthydroxide können auch, wenn auch weniger genau, als einzelne Moleküle dargestellt werden. Co (OH) 2 kann dann als lineares OH-Co-OH-Molekül und Co (OH) 3 als flaches Dreieck gezeichnet werden .
In Bezug auf CoO (OH) würde sein Molekül aus diesem Ansatz als O = Co-OH gezogen. Das O 2 -Anion bildet eine Doppelbindung mit dem Kobaltatom und eine weitere Einfachbindung mit dem OH - .
Die Wechselwirkungen zwischen diesen Molekülen sind jedoch nicht stark genug, um die komplexen Strukturen dieser Hydroxide zu "bewaffnen". Beispielsweise kann Co (OH) 2 zwei Polymerstrukturen bilden: alpha und beta.
Beide sind laminar, aber mit unterschiedlicher Reihenfolge der Einheiten, und sie können auch kleine Anionen wie CO 3 2– zwischen ihren Schichten interkalieren . Dies ist von großem Interesse für das Design neuer Materialien aus Kobalthydroxiden.
Koordinierungseinheiten
Polymerstrukturen können besser erklärt werden, indem ein Koordinationsoktaeder um die Kobaltzentren betrachtet wird. Für Co (OH) 2 , da es zwei OH - Anionen hat - die Interaktion mit Co 2+ , braucht es vier Wassermoleküle (wenn wässriger NaOH verwendet wurde) , um die Oktaeder zu vervollständigen.
Somit ist Co (OH) 2 tatsächlich Co (H 2 O) 4 (OH) 2 . Damit dieses Oktaeder Polymere bildet, muss es durch Sauerstoffbrücken verbunden sein: (OH) (H 2 O) 4 Co-O-Co (H 2 O) 4 (OH). Die strukturelle Komplexität steigt für CoO (OH) und noch mehr für Co (OH) 3 .
Eigenschaften
Kobalt (II) -hydroxid
-Formel: Co (OH) 2 .
-Molmasse: 92,948 g / mol.
-Erscheinung: rosarotes Pulver oder rotes Pulver. Es gibt eine instabile blaue Form der Formel α-Co (OH) 2
-Dichte: 3.597 g / cm 3 .
-Löslichkeit in Wasser: 3,2 mg / l (schwer löslich).
-Löslich in Säuren und Ammoniak. Unlöslich in verdünntem Alkali.
Schmelzpunkt: 168ºC
-Empfindlichkeit: luftempfindlich.
-Stabilität: Es ist stabil.
Kobalt (III) -hydroxid
-Formel: Co (OH) 3
-Molekularmasse: 112,98 g / mol.
-Erscheinung: zwei Formen. Eine stabile schwarzbraune Form und eine instabile dunkelgrüne Form mit einer Tendenz zur Verdunkelung.
Produktion
Die Zugabe von Kaliumhydroxid zu einer Lösung von Cobalt (II) -nitrat führt zum Auftreten eines blau-violetten Niederschlags, der beim Erhitzen zu Co (OH) 2 , dh Cobalt (II) -hydroxid, wird ).
Co (OH) 2 fällt aus, wenn ein alkalisches Metallhydroxid zu einer wässrigen Lösung eines Co 2+ -Salzes gegeben wird
Co 2+ + 2 NaOH => Co (OH) 2 + 2 Na +
Anwendungen
-Es wird bei der Herstellung von Katalysatoren zur Verwendung in der Ölraffination und in der petrochemischen Industrie verwendet. Co (OH) 2 wird auch zur Herstellung von Kobaltsalzen verwendet.
-Kobalt (II) -hydroxid wird bei der Herstellung von Farbtrocknern und bei der Herstellung von Batterieelektroden verwendet.
Synthese von Nanomaterialien
-Kobalthydroxide sind der Rohstoff für die Synthese von Nanomaterialien mit neuartigen Strukturen. Beispielsweise wurden aus Co (OH) 2 -Nanokopen dieser Verbindung mit einer großen Oberfläche konstruiert, um als Katalysator an oxidativen Reaktionen teilzunehmen. Diese Nanokope sind auf porösen Nickel- oder kristallinen Kohlenstoffelektroden imprägniert.
-Es wurde versucht, Carbonathydroxid-Nanobars mit Carbonat in ihren Schichten zu implementieren. In ihnen wird die oxidative Reaktion von Co 2+ zu Co 3+ verwendet , was sich als Material mit potenziellen elektrochemischen Anwendungen erweist.
-Studien haben mittels Mikroskopietechniken Nanodisks aus gemischtem Kobaltoxid und Oxyhydroxid aus der Oxidation der entsprechenden Hydroxide bei niedrigen Temperaturen synthetisiert und charakterisiert.
Stäbe, Scheiben und Flocken aus Kobalthydroxid mit Strukturen im nanometrischen Maßstab öffnen die Türen für Verbesserungen in der Welt der Katalyse und auch aller Anwendungen in Bezug auf die Elektrochemie und den maximalen Einsatz elektrischer Energie in modernen Geräten.
Verweise
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- Wikipedia. (2018). Kobalt (II) -hydroxid. Entnommen aus: en.wikipedia.org
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- Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens und Ray L. Frost. (2010). Synthese und Charakterisierung von Kobalthydroxid-, Kobaltoxyhydroxid- und Kobaltoxid-Nanoplatten. Wiederhergestellt von: pubs.acs.org