Struttura, proprietà e usi dell'idrossido di cobalto

il idrossido di cobalto è il nome generico di tutti i composti in cui i cationi di cobalto e l'anione OH partecipano^-. Tutti sono di natura inorganica e hanno la formula chimica Co (OH)_n, dove n è uguale alla valenza o carica positiva del centro di metallo cobalto.

Poiché il cobalto è un metallo di transizione con orbitali atomici mezzo pieno, per mezzo di un meccanismo elettronico i suoi idrossidi riflettono colori intensi a causa delle interazioni Co-O. Questi colori, così come le strutture, dipendono molto dalla loro carica e dalle specie anioniche che competono con l'OH^-.

Colori e strutture non sono gli stessi per Co (OH)₂, la Co (OH)₃ o per il CoO (OH). La chimica alla base di tutti questi composti è intesa per la sintesi di materiali applicati alla catalisi.

D'altra parte, sebbene possano essere complessi, la formazione di una gran parte di essi parte da un ambiente di base; come quello fornito dalla forte base NaOH. Quindi, diverse condizioni chimiche possono ossidare il cobalto o l'ossigeno.

indice

• 1 struttura chimica
  • 1.1 Covalente
  • 1.2 Unità di coordinamento
• 2 proprietà
  • 2.1 Idrossido di cobalto (II)
  • 2.2 Idrossido di cobalto (III)
• 3 produzione
• 4 usi
  • 4.1 Sintesi di nanomateriali
• 5 riferimenti

Struttura chimica

Quali sono le strutture di idrossido di cobalto? La sua formula generale Co (OH)_n è interpretato ionicamente nel modo seguente: in una rete cristallina occupata da un numero Co^{n +}, ci sarà n volte quella quantità di anioni OH^- interagendo con loro elettrostaticamente Quindi, per la Co (OH)₂ ci saranno due OH^- per ogni catione Co²⁺.

Ma questo non è abbastanza per prevedere quale sia il sistema cristallino che questi ioni adotteranno. Con il ragionamento delle forze Culobiche, il Co³⁺ attrae gli OH con maggiore intensità^- rispetto a Co²⁺.

Questo fatto causa la riduzione delle distanze o del legame Co-OH (anche con il suo alto carattere ionico). Inoltre, poiché le interazioni sono più forti, gli elettroni negli strati esterni della Co³⁺ subiscono un cambiamento energetico che li costringe ad assorbire fotoni con diverse lunghezze d'onda (il solido si scurisce).

Tuttavia, questo approccio non è sufficiente per fornire chiarimenti sul fenomeno del cambiamento dei suoi colori a seconda della struttura.

Lo stesso vale per l'ossidrossido di cobalto. La sua formula CoO · OH è interpretata come un catione Co³⁺ interagendo con un anione di ruggine, OR^2-e un OH^-. Questo composto rappresenta la base per la sintesi di un ossido di cobalto misto: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

covalente

Gli idrossidi di cobalto possono anche essere visualizzati, sebbene meno precisi, come singole molecole. The Co (OH)₂ può quindi essere disegnato come una molecola lineare OH-Co-OH e Co (OH)₃ come un triangolo piatto

Per quanto riguarda il CoO (OH), la sua molecola derivante da questo approccio sarebbe disegnata come O = Co-OH. L'anione O^2- forma un doppio legame con l'atomo di cobalto e un altro legame semplice con l'OH^-.

Tuttavia, le interazioni tra queste molecole non sono abbastanza forti da "armare" le complesse strutture di questi idrossidi. Ad esempio, la Co (OH)₂ Può formare due strutture polimeriche: alfa e beta.

Entrambi sono laminari ma con diversi ordini delle unità e sono anche capaci di anioni intercalari di piccole dimensioni, come ad esempio CO₃^2-, tra i suoi strati; che è di grande interesse per la progettazione di nuovi materiali da idrossidi di cobalto.

Unità di coordinamento

Le strutture polimeriche possono essere meglio spiegate se si considera un ottaedro di coordinazione attorno ai centri del cobalto. Per la Co (OH)₂, come ha due anioni OH^- interagendo con Co²⁺, ha bisogno di quattro molecole di acqua (se è stato usato NaOH acquoso) per completare l'ottaedro.

Quindi, la Co (OH)₂ è in realtà Co (H₂O)₄(OH)₂. Per questo ottaedro per formare polimeri è necessario un legame mediante ponti di ossigeno: (OH) (H₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH). La complessità strutturale aumenta per il caso di CoO (OH), e ancora di più per Co (OH)₃.

proprietà

Idrossido di cobalto (II)

-Formula: Co (OH)₂.

- Tasso molare: 92.948 g / mol.

-Apparenza: polvere rosso-marrone o polvere rossa. Esiste una forma blu instabile della formula α-Co (OH)₂

-Densità: 3,597 g / cm³.

-Solubilità in acqua: 3,2 mg / l (scarsamente solubile).

-Solubile in acidi e in ammonio. Insolubile in alcali diluito.

-Punto di fusione: 168º C.

-Sensibilità: sensibile all'aria.

-Stabilità: è stabile.

Idrossido di cobalto (III)

-Formula: Co (OH)₃

- Mobilità molecolare: 112,98 g / mol.

-Apparenza: due forme. Una forma nero-marrone stabile e una forma verde scuro instabile con una tendenza a scurire.

produzione

L'aggiunta di idrossido di potassio a una soluzione di nitrato di cobalto (II) provoca la comparsa di un precipitato blu-violetto che, una volta riscaldato, diventa Co (OH)₂, cioè idrossido di cobalto (II).

The Co (OH)₂ precipita quando viene aggiunto un idrossido di metallo alcalino ad una soluzione acquosa di un Co-sale²⁺

co²⁺ + 2 NaOH => Co (OH)₂ + 2 Na⁺

applicazioni

-Esso viene utilizzato nella preparazione di catalizzatori per il suo utilizzo nella raffinazione del petrolio e nell'industria petrolchimica. Inoltre, viene utilizzato Co (OH)₂ nella preparazione di sali di cobalto.

-Il cobalto idrossido (II) viene utilizzato nella produzione di essiccatoi per vernici e nella produzione di elettrodi per batterie.

Sintesi di nanomateriali

-I idrossidi di cobalto sono la materia prima per la sintesi di nanomateriali con nuove strutture. Ad esempio, da Co (OH)₂ sono stati progettati nanocopi di questo composto, con una grande area di superficie da partecipare come catalizzatore nelle reazioni ossidative. Questi nanocopi sono impregnati su elettrodi porosi di nichel o carbonio cristallino.

-Abbiamo cercato di implementare nanobar di idrati di carbonato con carbonato intercalato nei loro strati. Approfittano della reazione ossidativa del Co²⁺ a Co³⁺, dimostrando di essere un materiale con potenziali applicazioni elettrochimiche.

-studi stati sintetizzati e caratterizzati mediante tecniche di microscopia, nanodiscs ossidano oxyhydroxide mista e cobalto dall'ossidazione dei corrispondenti idrossidi a basse temperature.

Barre, dischi e fiocchi idrossido di cobalto con strutture in nanoscala, aprire le porte a miglioramenti nel mondo di catalisi e anche tutte le applicazioni relative alla elettrochimica e l'ottimizzazione di potenza in dispositivi moderni.

riferimenti

1. Clark J. (2015). Cobalt. Tratto da: chemguide.co.uk
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