- מבנה כימי
- קוולנטי
- יחידות תיאום
- נכסים
- קובלט (II) הידרוקסיד
- קובלט (III) הידרוקסיד
- הפקה
- יישומים
- סינתזה של ננו-חומרים
- הפניות
הידרוקסיד קובלט הוא שם גנרי עבור כל תרכובות שבו קטיונים קובלט האניון מעורב OH - . כולם טבעיים לא אורגניים, ויש להם את הנוסחה הכימית Co (OH) n , כאשר n שווה לערכיותו או המטען החיובי של מרכז המתכת קובלט.
מכיוון שקובלט הוא מתכת מעבר עם אורביטלים אטומיים מלאים למחצה, על ידי מנגנון אלקטרוני כלשהו, ההידרוקסיד שלו משקפים צבעים עזים בגלל אינטראקציות Co-O. צבעים אלה, כמו גם המבנים, תלויים מאוד במטען שלהם ובמין האניוני המתחרה ב- OH - .
מקור: מאת Chemicalinterest, מ- Wikimedia Commons
הצבעים והמבנים אינם זהים עבור Co (OH) 2 , Co (OH) 3 או עבור CoO (OH). הכימיה שמאחורי כל התרכובות הללו עוברת לסינתזה של חומרים המיושמים בקטליזה.
מצד שני, למרות שהם יכולים להיות מורכבים, היווצרות חלק גדול מהם מתחילה מסביבה בסיסית; כפי שמסופק על ידי הבסיס החזק NaOH. מכאן שמצבים כימיים שונים יכולים לחמצן קובלט או חמצן.
מבנה כימי
מהם המבנים של קובלט הידרוקסיד? הנוסחה הכללית שלה Co (OH) n מתפרשת באופן יוני כדלקמן: בסריג גביש שנכבש על ידי מספר Co n + , תהיה n פעמים כמות זו של אניוני OH - שמתקשרים איתם אלקטרוסטסטית. לפיכך, עבור Co (OH) 2 יהיו שני OH - לכל קטיון Co 2+ .
אבל זה לא מספיק כדי לחזות איזו מערכת גבישית יונים אלו יאמצו. על ידי הנמקה של כוחות קולומביים, Co 3+ מושכים OH בעוצמה גבוהה יותר - לעומת Co 2+ .
עובדה זו גורמת להתקצר המרחקים או לקישור ה- Co-OH (אפילו עם אופיו היוני הגבוה). כמו כן, מכיוון שהאינטראקציות חזקות יותר, האלקטרונים בשכבות החיצוניות של Co 3+ עוברים שינוי אנרגטי שמאלץ אותם לקלוט פוטונים באורכי גל שונים (המוצק מתכהה).
עם זאת, גישה זו אינה מספיקה בכדי להבהיר את תופעת השינוי בצבעיהם בהתאם למבנה.
הדבר נכון גם לגבי קובלט אוקסי-הידרוקסיד. הנוסחה שלה CoO · OH מתפרשת כקטיון Co 3+ הקיים אינטראקציה עם אניון תחמוצת, O 2– , ו- OH - . תרכובת זו מייצגת את הבסיס לסינתזה של תחמוצת קובלט מעורבת: Co 3 O 4 .
קוולנטי
ניתן לדמיין גם קובלט הידרוקסיד, אם כי פחות מדויק, כמולקולות אינדיבידואליות. לאחר מכן ניתן לצייר Co (OH) 2 כמולקולת OH - Co - OH ליניארית, ו- Co (OH) 3 כמשולש שטוח.
ביחס ל- CoO (OH), המולקולה שלה מגישה זו תצייר כ- O = Co-OH. האניון O 2 - יוצר קשר כפול עם האטום הקובלט, וקשר יחיד נוסף עם ה- OH - .
עם זאת, האינטראקציות בין מולקולות אלה אינן חזקות מספיק כדי "להתחמש" במבנים המורכבים של ההידרוקסידים הללו. לדוגמא, Co (OH) 2 יכול ליצור שני מבנים פולימריים: אלפא ובטא.
שתיהן למינריות אך עם סדר שונה של היחידות, והן גם מסוגלות לשלב בין אניונים קטנים, כמו CO 3 2– , בין שכבותיהם; וזה מעניין מאוד לתכנן חומרים חדשים מהידרוקסיד קובלט.
יחידות תיאום
ניתן להסביר טוב יותר מבנים פולימריים על ידי התחשבות באוקטאהדרון בתיאום סביב מרכזי קובלט. עבור Co (OH) 2 , מכיוון שיש לו שני אניוני OH - אינטראקציה עם Co 2+ , הוא זקוק לארבע מולקולות מים (אם נעשה שימוש במים NaOH מימיים) כדי להשלים את האוקטאהדרון.
לפיכך, Co (OH) 2 הוא למעשה Co (H 2 O) 4 (OH) 2 . כדי שאוקטאתרון זה יוצר פולימרים הוא צריך להיות מקושר על ידי גשרי חמצן: (OH) (H 2 O) 4 Co - O - Co (H 2 O) 4 (OH). המורכבות המבנית גוברת במקרה של CoO (OH), ועוד יותר עבור Co (OH) 3 .
נכסים
קובלט (II) הידרוקסיד
פורמולה: Co (OH) 2 .
-מסה טוחנת: 92.948 גרם / מול.
-מראה: אבקה בצבע ורדרד או אבקה אדומה. יש צורה כחולה לא יציבה של הנוסחה α-Co (OH) 2
צפיפות: 3,597 גרם / ס"מ 3 .
מסיסות במים: 3.2 מ"ג לליטר (מסיס מעט).
-מסיס בחומצות ובאמוניה. לא מסיסים באלקלי מדולל.
נקודת התכה: 168 מעלות צלזיוס.
רגישות: רגישה לאוויר.
יציבות: זה יציב.
קובלט (III) הידרוקסיד
פורמולה: Co (OH) 3
-מסה מולקולרית: 112.98 גרם למול.
מראה: שתי צורות. צורה שחורה-שחורה יציבה וצורה ירוקה-כהה לא יציבה עם נטייה להחשיך.
הפקה
תוספת של אשלגן הידרוקסיד לתמיסה של קובלט (II) חנקה, מביאה להופעת משקעים כחולים-סגולים שכאשר מחוממים הופכים ל- Co (OH) 2 , כלומר קובלט (II) הידרוקסיד. ).
Co (OH) 2 יורד כאשר מוסיפים הידרוקסיד מתכות אלקליות לתמיסה מימית של מלח Co 2+
Co 2+ + 2 NaOH => Co (OH) 2 + 2 Na +
יישומים
-משמש בייצור זרזים לשימוש בזיקוק נפט ובתעשייה הפטרוכימית. כמו כן, Co (OH) 2 משמש בהכנת מלחי קובלט.
-קובלט (II) הידרוקסיד משמש לייצור מייבשי צבע וייצור אלקטרודות סוללה.
סינתזה של ננו-חומרים
-הידרוקסיד קובלט הוא חומר הגלם לסינתזה של חומרים ננויים עם מבנים חדשים. לדוגמה, מ- Co (OH) 2 תוכננו ננוקופים של תרכובת זו, עם שטח פנים גדול שישתתף כזרז בתגובות חמצוניות. ננוקופים אלו ספוגים על אלקטרודות פחמן נקבוביות או גבישיות.
-הוא התבקש ליישם ננו-צינורות הידרוקסיד פחמתי עם פחמימות דחוסות בשכבות שלהם. בהם משתמשים בתגובה החמצונית של Co 2+ ל- Co 3+ , מה שמוכיח כחומר בעל יישומים אלקטרוכימיים פוטנציאליים.
המחקר סינתזה ואפיין באמצעות טכניקות מיקרוסקופיה ננו-דיסקים של תחמוצת קובלט מעורב ואוקסיד-הידרוקסיד, מחמצון ההידרוקסיד המתאים בטמפרטורות נמוכות.
סורגים, דיסקים ופתיתים של קובלט הידרוקסיד עם מבנים בקנה מידה ננומטרי, פותחים את הדלתות לשיפורים בעולם הקטליזה, וכן, לכל היישומים הנוגעים לאלקטרוכימיה ולשימוש מרבי באנרגיה חשמלית במכשירים מודרניים.
הפניות
- קלארק ג'יי (2015). קובלט. נלקח מ: chemguide.co.uk
- ויקיפדיה. (2018). קובלט (II) הידרוקסיד. נלקח מ: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). קובלטיים. הידרוקסיד. לקוח מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rovetta AAS & col. (11 ביולי 2017). ננו-פליקים של קובלט הידרוקסיד ויישומם כמטחי-על וזרזי התפתחות חמצן. התאושש מ: ncbi.nlm.nih.gov
- ד. וו, ס. ליו, סם יאו ו- XP גאו. (2008). ביצועים אלקטרוכימיים של קובלט הידרוקסיד פחמן ננוורודים. מכתבים אלקטרוכימיים ומוצקים מוצקים, 11 12 A215-A218.
- ג'ינג יאנג, Hongwei Liu, Wayde N. Martens ו- Ray L. Frost. (2010). סינתזה ואפיון של קובלט הידרוקסיד, קובלט אוקסי-הידרוקסיד ונובודיסקים קובלט. התאושש מ: pubs.acs.org