KOBALT HIDROKSIDA: STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The kobalt hidroksida adalah nama generik untuk semua sebatian mana kation kobalt dan anion OH terlibat ^- . Semuanya bersifat tidak organik, dan mempunyai formula kimia Co (OH) _n , di mana n sama dengan valensi atau cas positif pusat logam kobalt.

Oleh kerana kobalt adalah logam peralihan dengan orbital atom separuh penuh, oleh beberapa mekanisme elektronik hidroksida memantulkan warna yang kuat kerana interaksi Co-O. Warna-warna ini, dan juga strukturnya, sangat bergantung pada casnya dan pada spesies anionik yang bersaing dengan OH ^- .

Sumber: Oleh Chemicalinterest, dari Wikimedia Commons

Warna dan strukturnya tidak sama untuk Co (OH) ₂ , Co (OH) ₃ atau untuk CoO (OH). Kimia di sebalik semua sebatian ini masuk ke dalam sintesis bahan yang digunakan untuk pemangkinan.

Sebaliknya, walaupun mereka boleh menjadi rumit, pembentukan sebahagian besar daripadanya bermula dari persekitaran asas; seperti yang dibekalkan oleh NaOH asas yang kuat. Oleh itu, keadaan kimia yang berbeza dapat mengoksidakan kobalt atau oksigen.

Struktur kimia

Apakah struktur kobalt hidroksida? Formula amnya Co (OH) _n ditafsirkan secara ionik seperti berikut: dalam kisi kristal yang ditempati oleh sebilangan Co ^{n +} , akan ada jumlah kali anion OH ^- berinteraksi dengan mereka secara elektrostatik. Oleh itu, untuk Co (OH) ₂ akan ada dua OH ^- untuk setiap kation Co ²⁺ .

Tetapi ini tidak cukup untuk meramalkan sistem kristal mana yang akan diamalkan oleh ion-ion ini. Dengan memberi alasan kekuatan coulombic, Co ³⁺ menarik OH dengan intensiti yang lebih besar ^- berbanding Co ²⁺ .

Fakta ini menyebabkan jarak atau ikatan Co-OH (walaupun dengan sifat ionik tinggi) menjadi pendek. Juga, kerana interaksi lebih kuat, elektron di lapisan luar Co ³⁺ mengalami perubahan yang bertenaga yang memaksa mereka menyerap foton dengan panjang gelombang yang berbeza (pepejal menjadi gelap).

Walau bagaimanapun, pendekatan ini tidak mencukupi untuk menjelaskan fenomena perubahan warna mereka bergantung pada strukturnya.

Perkara yang sama berlaku untuk oxyhydroxide kobalt. Rumusnya CoO · OH ditafsirkan sebagai kation Co ^{3+ yang} berinteraksi dengan anion oksida, O ^2– , dan OH ^- . Sebatian ini mewakili asas untuk mensintesis kobalt oksida campuran: Co ₃ O ₄ .

Kovalen

Hidroksida kobalt juga dapat dipvisualisasikan, walaupun kurang tepat, sebagai molekul individu. Co (OH) ₂ kemudian dapat dilukis sebagai molekul OH - Co - OH linear, dan Co (OH) ₃ sebagai segitiga rata.

Berkenaan dengan CoO (OH), molekulnya dari pendekatan ini akan digambarkan sebagai O = Co - OH. Anion O ^2– membentuk ikatan berganda dengan atom kobalt, dan ikatan tunggal lain dengan OH ^- .

Walau bagaimanapun, interaksi antara molekul ini tidak cukup kuat untuk "mempersenjatai" struktur kompleks hidroksida ini. Contohnya, Co (OH) ₂ dapat membentuk dua struktur polimer: alpha dan beta.

Kedua-duanya adalah laminar tetapi dengan susunan unit yang berbeza, dan mereka juga mampu menyatukan anion kecil, seperti CO ₃ ^2– , di antara lapisannya; yang sangat menarik untuk reka bentuk bahan baru dari kobalt hidroksida.

Unit penyelarasan

Struktur polimer dapat dijelaskan dengan lebih baik dengan mempertimbangkan oktahedron koordinasi di sekitar pusat kobalt. Untuk Co (OH) ₂ , kerana ia mempunyai dua anion OH ^- berinteraksi dengan Co ²⁺ , ia memerlukan empat molekul air (jika NaOH berair digunakan) untuk menyelesaikan oktahedron.

Oleh itu, Co (OH) ₂ sebenarnya Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂ . Untuk oktahedron ini untuk membentuk polimer, ia perlu dihubungkan oleh jambatan oksigen: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Kerumitan struktur meningkat untuk kes CoO (OH), dan lebih banyak lagi untuk Co (OH) ₃ .

Hartanah

Kobalt (II) hidroksida

-Formula: Co (OH) ₂ .

-Jisim molar: 92.948 g / mol.

-Penampilan: serbuk merah jambu atau serbuk merah. Terdapat bentuk biru yang tidak stabil dari formula α-Co (OH) ₂

-Ketumpatan: 3,597 g / cm ³ .

-Kelarutan dalam air: 3.2 mg / l (sedikit larut).

-Larut dalam asid dan ammonia. Tidak larut dalam alkali cair.

-Kata lebur: 168ºC.

-Sensitiviti: sensitif terhadap udara.

-Kestabilan: ia stabil.

Kobalt (III) hidroksida

-Formula: Co (OH) ₃

-Jisim molekul: 112.98 g / mol.

-Rupa: dua bentuk. Bentuk coklat hitam yang stabil dan bentuk hijau gelap yang tidak stabil dengan kecenderungan untuk menggelapkan.

Pengeluaran

Penambahan kalium hidroksida ke larutan kobalt (II) nitrat, mengakibatkan munculnya endapan biru-ungu yang, ketika dipanaskan, menjadi Co (OH) ₂ , yaitu kobalt (II) hidroksida ).

Co (OH) ₂ mengendap apabila hidroksida logam alkali ditambahkan ke larutan berair garam Co ²⁺

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Permohonan

-Ia digunakan dalam pembuatan pemangkin untuk digunakan dalam penapisan minyak dan dalam industri petrokimia. Juga, Co (OH) _{2 digunakan} dalam penyediaan garam kobalt.

-Kobalt (II) hidroksida digunakan dalam pembuatan pengering cat dan dalam pembuatan elektrod bateri.

Sintesis nanomaterials

-Kobalt hidroksida adalah bahan mentah untuk sintesis nanomaterial dengan struktur baru. Sebagai contoh, dari Co (OH) ₂ nanokopi sebatian ini telah dirancang, dengan luas permukaan yang besar untuk turut serta sebagai pemangkin dalam tindak balas oksidatif. Nanokop ini diresapi pada elektrod karbon nikel berliang atau kristal.

- Ia telah dicuba untuk menerapkan nanobar karbonat hidroksida dengan lapisan karbonat di lapisannya. Di dalamnya, reaksi oksidatif Co ²⁺ ke Co ^{3+ digunakan} , terbukti menjadi bahan dengan aplikasi elektrokimia yang berpotensi.

-Pelajar telah mensintesis dan dicirikan, dengan teknik mikroskopi, nanodisk oksida kobalt campuran dan oxyhydroxide, dari pengoksidaan hidroksida yang sesuai pada suhu rendah.

Batang, cakera dan serpihan kobalt hidroksida dengan struktur pada skala nanometrik, membuka pintu kepada peningkatan dalam dunia pemangkinan dan, juga, dari semua aplikasi mengenai elektrokimia dan penggunaan maksimum tenaga elektrik dalam peranti moden.

Rujukan

1. Clark J. (2015). Kobalt. Diambil dari: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Kobalt (II) hidroksida. Diambil dari: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Kobaltik. Hidroksida. Diambil dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & kol. (11 Julai 2017). Nanoflakes kobalt hidroksida dan aplikasinya sebagai superkapasitor dan pemangkin evolusi oksigen. Dipulihkan dari: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao, dan XP Gao. (2008). Prestasi Elektrokimia Kobalt Hidroksida Karbonat Nanorods. Surat Elektrokimia dan Keadaan Pepejal, 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. Dipulihkan dari: pubs.acs.org