Struktur, sifat, dan penggunaan hidroksida kobalt

itu kobalt hidroksida adalah nama generik untuk semua senyawa tempat kation kobalt dan anion OH berpartisipasi^-. Semuanya bersifat anorganik, dan memiliki rumus kimia Co (OH)_n, di mana n sama dengan valensi atau muatan positif dari pusat logam kobalt.

Karena kobalt adalah logam transisi dengan orbital atom setengah penuh, dengan beberapa mekanisme elektroniknya hidroksida memantulkan warna yang kuat karena interaksi Co-O. Warna-warna ini, serta strukturnya, sangat bergantung pada muatannya dan pada spesies anionik yang bersaing dengan OH^-.

Warna dan struktur tidak sama untuk Co (OH)₂, the Co (OH)₃ atau untuk CoO (OH). Kimia di balik semua senyawa ini dimaksudkan untuk sintesis bahan yang diterapkan pada katalisis.

Di sisi lain, meskipun mereka bisa kompleks, pembentukan sebagian besar dari mereka dimulai dari lingkungan dasar; seperti yang disediakan oleh basis NaOH yang kuat. Oleh karena itu, berbagai kondisi kimia dapat mengoksidasi kobalt atau oksigen.

Indeks

• 1 Struktur kimia
  • 1.1 Covalent
  • 1.2 Unit koordinasi
• 2 Properti
  • 2.1 Cobalt hydroxide (II)
  • 2.2 Cobalt hydroxide (III)
• 3 Produksi
• 4 Penggunaan
  • 4.1 Sintesis bahan nano
• 5 Referensi

Struktur kimia

Bagaimana struktur hidroksida kobalt? Formula umum Co (OH)_n ditafsirkan secara ionik sebagai berikut: dalam kisi kristal yang ditempati oleh nomor Coⁿ⁺, akan ada n kali jumlah anion OH^- berinteraksi dengan mereka secara elektrostatik. Jadi, untuk Co (OH)₂ akan ada dua OH^- untuk setiap kation Co²⁺.

Tapi, ini tidak cukup untuk memprediksi sistem kristal mana yang akan diadopsi ion-ion ini. Dengan alasan kekuatan culómbicas, Co³⁺ menarik OH dengan intensitas yang lebih besar^- dibandingkan dengan Co²⁺.

Fakta ini menyebabkan jarak atau ikatan Co-OH (bahkan dengan karakter ionik tinggi) memendek. Juga, karena interaksinya yang lebih kuat, elektron di lapisan luar Co³⁺ mereka mengalami perubahan energik yang memaksa mereka untuk menyerap foton dengan panjang gelombang yang berbeda (padatan gelap).

Namun, pendekatan ini tidak cukup untuk menjelaskan fenomena perubahan warna tergantung pada strukturnya.

Hal yang sama berlaku untuk cobalt oxyhydroxide. Rumusnya CoO · OH diartikan sebagai kation Co³⁺ berinteraksi dengan anion karat, ATAU^2-, dan OH^-. Senyawa ini merupakan dasar untuk mensintesis oksida kobalt campuran: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

Covalent

Hidroksida kobal juga dapat divisualisasikan, meskipun kurang tepat, sebagai molekul individu. The Co (OH)₂ kemudian dapat ditarik sebagai molekul linear OH-Co-OH, dan Co (OH)₃ seperti segitiga datar.

Sehubungan dengan CoO (OH), molekulnya dari pendekatan ini akan digambarkan sebagai O = Co-OH. Anion O^2- membentuk ikatan rangkap dengan atom kobalt, dan ikatan sederhana lainnya dengan OH^-.

Namun, interaksi antara molekul-molekul ini tidak cukup kuat untuk "mempersenjatai" struktur kompleks hidroksida ini. Misalnya, Co (OH)₂ dapat membentuk dua struktur polimer: alfa dan beta.

Keduanya laminar tetapi dengan urutan unit yang berbeda, dan juga mampu untuk anion intercalar kecil, seperti CO₃^2-, antara lapisannya; yang sangat menarik untuk desain bahan baru dari hidroksida kobalt.

Unit koordinasi

Struktur polimer dapat dijelaskan dengan lebih baik dengan mempertimbangkan satu oktahedron koordinasi di sekitar pusat kobalt. Untuk Co (OH)₂, karena memiliki dua anion OH^- berinteraksi dengan Co²⁺, Dibutuhkan empat molekul air (jika NaOH berair digunakan) untuk melengkapi octahedron.

Dengan demikian, Co (OH)₂ sebenarnya Co (H₂O)₄(OH)₂. Agar octahedron ini membentuk polimer, ia harus dihubungkan melalui jembatan oksigen: (OH) (H₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH) Kompleksitas struktural meningkat untuk kasus CoO (OH), dan bahkan lebih untuk Co (OH)₃.

Properti

Cobalt hydroxide (II)

-Formula: Co (OH)₂.

-Massa molar: 92.948 g / mol.

-Penampilan: bubuk merah-coklat atau bubuk merah. Ada bentuk biru yang tidak stabil dari rumus α-Co (OH)₂

-Kepadatan: 3,597 g / cm³.

-Kelarutan dalam air: 3,2 mg / l (kurang larut).

-Larut dalam asam dan dalam amonium. Tidak larut dalam alkali encer.

-Titik lebur: 168º C.

-Sensitivitas: peka terhadap udara.

-Stabilitas: stabil.

Cobalt hydroxide (III)

-Formula: Co (OH)₃

-Massa molekul: 112,98 g / mol.

-Penampilan: dua bentuk. Bentuk hitam-cokelat yang stabil dan bentuk hijau gelap yang tidak stabil dengan kecenderungan menjadi gelap.

Produksi

Penambahan kalium hidroksida ke dalam larutan kobalt (II) nitrat, menghasilkan munculnya endapan biru-violet yang, ketika dipanaskan, menjadi Co (OH)₂, yaitu, cobalt hydroxide (II).

The Co (OH)₂ mengendap ketika logam alkali hidroksida ditambahkan ke larutan garam Co²⁺

Co²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

Penggunaan

-Ini digunakan dalam pembuatan katalis untuk digunakan dalam pemurnian minyak bumi dan dalam industri petrokimia. Selain itu, Co (OH) digunakan₂ dalam persiapan garam kobalt.

-Cobalt hydroxide (II) digunakan dalam pembuatan pengering cat dan pembuatan elektroda baterai.

Sintesis bahan nano

-Hidroksida kobalt adalah bahan baku untuk sintesis bahan nano dengan struktur baru. Misalnya, dari Co (OH)₂ nanocope dari senyawa ini telah dirancang, dengan luas permukaan yang besar untuk berpartisipasi sebagai katalis dalam reaksi oksidatif. Nanocope ini diimpregnasi pada elektroda berpori dari nikel atau karbon kristal.

-Telah diusahakan untuk mengimplementasikan nanobars karbonat hidroksida dengan karbonat diselingi di lapisannya. Mereka mengambil keuntungan dari reaksi oksidatif Co²⁺ untuk Co³⁺, terbukti menjadi bahan dengan aplikasi elektrokimia potensial.

-Penelitian telah mensintesis dan mengkarakterisasi, menggunakan teknik mikroskopi, campuran cobalt oxide dan oxyhydroxide nanodiscs, dari oksidasi hidroksida yang bersesuaian pada suhu rendah..

Batang, cakram, dan serpihan hidroksida kobalt dengan struktur pada skala nanometrik, membuka pintu bagi peningkatan dalam dunia katalisis dan, juga, semua aplikasi terkait elektrokimia dan penggunaan maksimum energi listrik pada perangkat modern.

Referensi

1. Clark J. (2015). Cobalt. Diambil dari: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Cobalt (II) hydroxide. Diambil dari: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Kobaltik. Hidroksida. Diambil dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11 Juli 2017). Nanoflakes kobalt hidroksida dan aplikasinya sebagai superkapasitor dan katalis evolusi oksigen. Diperoleh dari: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao, dan X. P. Gao. (2008). Kinerja Elektrokimia dari Nanorod Cobalt Hydroxide Carbonate. Surat Elektrokimia dan Solid-State, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens dan Ray L. Frost. (2010). Sintesis dan Karakterisasi Cobalt Hydroxide, Cobalt Oxyhydroxide, dan Cobalt Oxide Nanodiscs. Diperoleh dari: pubs.acs.org