NIKEL (III) HIDROKSIDA: STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, RISIKO - KIMIA - 2025

The hidroksida nikel (III) adalah sebatian bukan organik di mana logam nikel mempunyai nombor pengoksidaan 3+. Formula kimianya ialah Ni (OH) ₃ . Menurut sumber-sumber yang dikonsultasikan, hingga saat ini belum mungkin untuk memastikan keberadaan nikel (III) hidroksida Ni (OH) ₃ , tetapi mungkin untuk mendapatkan nikel (III) okso-hidroksida, NiO (OH).

Nikel (III) oxohydroxide NiO (OH) adalah pepejal kristal hitam yang mengkristal dalam dua bentuk: bentuk beta dan gamma. Bentuk kristal NiO (OH) yang paling biasa adalah beta.

Struktur nikel (III) oksohidroksida, NiO (OH). Biru = nikel, merah = oksigen, putih = hidrogen. Pengarang: Smokefoot. Sumber: Karya sendiri. Sumber: Wikipedia Commons

NiO (OH) dapat diperoleh dengan pengoksidaan larutan nitrat (II) nitrat (Ni (NO ₃ ) ₂ ) dengan klorin (Cl ₂ ) atau bromin (Br ₂ ) dengan adanya kalium hidroksida (KOH). Nikel (III) oksohidroksida sangat larut dalam asid. Ini memiliki aplikasi dalam baterai nikel, dalam superkapasitor dan sebagai pemangkin yang dapat diperbaharui.

Nikel (III) okso-hidroksida NiO (OH) dan nikel (II) hidroksida Ni (OH) ₂ ditemukan bersama dalam operasi kebanyakan aplikasi mereka, kerana kedua-duanya merupakan bahagian dari persamaan oksida yang sama. pengurangan.

Menjadi sebatian nikel, NiO (OH) mempunyai risiko yang sama dengan garam nikel lain, iaitu, kerengsaan kulit atau dermatitis dan barah.

Struktur kristal

Nikel (III) oksohidroksida mengkristal dalam dua bentuk: beta dan gamma. Bentuk beta β-NiO (OH) mempunyai struktur yang sangat mirip dengan β-Ni (OH) ₂ , yang kelihatan logik kerana yang pertama berasal dari pengoksidaan yang terakhir.

Bentuk gamma γ-NiO (OH) adalah produk pengoksidaan nikel (II) hidroksida dalam bentuk alfa, α-Ni (OH) ₂ . Seperti yang terakhir, gamma mempunyai struktur berlapis dengan ion logam alkali, anion dan air yang tersebar di antara lapisan.

Konfigurasi elektronik

Di NiO (OH), nikel berada dalam keadaan pengoksidaan 3+, yang bermaksud bahawa lapisan terluarnya hilang 3 elektron, iaitu dua elektron hilang dari lapisan 4 s dan satu elektron dari lapisan 3 d . Konfigurasi elektronik Ni ³⁺ di NiO (OH) adalah: 3 d ⁷ , di mana konfigurasi elektronik argon gas mulia.

Tatanama

- NiO (OH): Nikel (III) oxohydroxide

- Nikel hitam

Hartanah

Keadaan fizikal

Pepejal kristal hitam.

Keterlarutan

NiO (OH) oxohydroxide sangat larut dalam asid. Fasa gamma larut dalam asid sulfurik dengan evolusi oksigen.

Harta lain

Dalam air panas ia menjadi nikel (II) dan (III) oksohidroksida, Ni ₃ O ₂ (OH) ₄ .

Ia terurai pada 140 ° C menjadi nikel (II) oksida (NiO), air dan oksigen.

Fasa gamma (γ-NiO (OH)) dapat diperoleh dengan pelbagai cara, misalnya, merawat nikel dengan campuran cair natrium peroksida (Na ₂ O ₂ ) dan natrium hidroksida (NaOH) pada suhu 600 ºC dan disejukkan dalam air sejuk beku.

Fasa gamma terurai pada pemanasan hingga 138 ° C.

Permohonan

Dalam bateri nikel

Baterai besi nikel Edison, di mana KOH digunakan sebagai elektrolit, didasarkan pada reaksi nikel (III) oksohidroksida dengan besi:

Muat turun:

Fe + 2NiO (OH) + H ₂ O ⇔ Fe (OH) ₂ + 2Ni (OH) ₂

Beban:

Ia adalah tindak balas pengurangan pengoksidaan yang boleh diterbalikkan.

Serangkaian proses kimia dan elektrokimia berlaku di anoda bateri ini. Berikut adalah garis besar umum:

Muat turun

β-Ni (OH) ₂ ⇔ β-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Beban

Penuaan ↑ ↓ Lebihan

Muat turun

α-Ni (OH) ₂ ⇔ γ-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Beban

Dalam teknologi bateri nikel, nikel (III) oxohydroxide NiO (OH) disebut "massa aktif nikel".

Bateri boleh dicas semula nikel. Pengarang: Superusergeneric. Sumber: Karya sendiri. Sumber: Wikipedia Commons.

Dalam elektrokatalisis sebagai pemangkin yang boleh diperbaharui

NiO (OH) telah berjaya digunakan dalam elektrosintesis azopyrazoles, melalui pengoksidaan elektrokatalitik aminopyrazoles. Kegunaannya dalam sintesis asid karboksilik bermula dari alkohol atau sebatian karbonil juga telah terbukti.

Mendapatkan asid karboksilik dengan pengoksidaan alkohol yang dikatalisis oleh NiO (OH). Sumber: Berasal dari en.wikipedia. Pengarang Pengunggah asal adalah V8rik di en.wikipedia. Sumber: Wikipedia Commons

Contoh lain ialah penukaran kuantitatif hidroksimetilpiridin menjadi asid piridinkarboksik. Dalam kes ini, elektrod keluli atau nikel yang sesuai dengan anod ditutup dengan lapisan NiO (OH). Medium di mana elektrolisis berlaku adalah alkali.

Dalam reaksi ini, NiO (OH) bertindak sebagai pengantara pengoksidaan pengurangan, atau mediator "redoks".

Elektrolisis dilakukan dalam sel dengan anod nikel dan katod titanium, dalam medium alkali. Semasa proses tersebut, Ni (OH) _{2 terbentuk} di permukaan anod nikel, yang cepat dioksidakan menjadi NiO (OH):

Ni (OH) ₂ + OH ^- - e ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O

NiO (OH) bertindak balas dengan substrat organik dan produk organik yang dikehendaki diperoleh, menjana semula Ni (OH) ₂ :

NiO (OH) + sebatian organik → Ni (OH) ₂ + produk

Ketika Ni (OH) ₂ tumbuh semula, reaksi katalisis dilanjutkan.

Penggunaan NiO (OH) sebagai elektrokatalis membolehkan memperoleh sebatian organik dengan kos yang rendah dan dengan cara yang mesra alam.

Dalam superkapasitor

NiO (OH) dan Ni (OH) ₂ adalah bahan yang sangat baik untuk elektrod supercapacitor (supercapacitors).

Ni (OH) ₂ + OH ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O + e ^-

Mereka mempunyai kapasitansi tinggi, kos rendah dan, menurut beberapa rujukan, kesan persekitaran rendah.

Kapasitor dalam litar elektronik. Pengarang: PDPhotos. Sumber: Pixabay.

Walau bagaimanapun, mereka mempunyai kekonduksian yang rendah. Ini diselesaikan dengan menggunakan nanopartikel sebatian tersebut, kerana ini meningkatkan luas permukaan dan mengurangkan jarak yang diperlukan untuk penyebaran, yang memastikan kecepatan pemindahan elektron dan / atau ion yang tinggi.

Dalam pengoksidaan ion logam

Salah satu aplikasi komersial nikel (III) oksohidroksida adalah berdasarkan kemampuannya mengoksidakan ion kobalt (II) dalam larutan untuk ion kobalt (III).

Risiko

Dalam larutan, nikel lebih stabil sebagai ion Ni ²⁺ , oleh itu tidak biasa bersentuhan dengan penyelesaian Ni ³⁺ . Walau bagaimanapun, langkah berjaga-jaga adalah sama, kerana nikel, sama ada logam, dalam larutan atau dalam bentuk garam padatnya, boleh menyebabkan kepekaan kulit.

Sebaiknya gunakan peralatan dan pakaian pelindung, seperti pelindung muka, sarung tangan dan kasut keselamatan. Semua ini mesti digunakan setiap kali ada kemungkinan bersentuhan dengan larutan nikel.

Sekiranya dermatitis berlaku, ia harus dirawat dengan doktor untuk menolak bahawa ia disebabkan oleh nikel.

Mengenai kemungkinan penyedutan, adalah praktik yang baik untuk memastikan kepekatan debu garam nikel di udara sangat rendah, melalui ventilasi tempatan, dan gunakan perlindungan pernafasan jika perlu.

Semua sebatian nikel diklasifikasikan oleh International Agency for Research on Cancer, atau IARC, dalam kategori karsinogen kepada manusia.

Ini berdasarkan data epidemiologi dan eksperimen.

Rujukan

1. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjutan. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
2. Lyalin, BV et al. Elektrosintesis azopyrazoles melalui pengoksidaan N-alkylaminopyrazoles pada anod NiO (OH) dalam alkali berair - Kaedah hijau untuk homocoupling NN. Surat Tetrahedron. 59 (2018) 2741-2744. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Liuyang, Zhang, et al. (2018). Bahan berasaskan nikel untuk superkapasitor. Bahan Hari Ini. Dipulihkan dari sciencedirect.com
4. Ettel, VA dan Mosolu, MA (1977). Penyediaan Nikel Hitam. Paten AS No. 4,006,216. 1 Februari 1977.
5. Scharbert, B. (1993). Proses untuk pengoksidaan derivatif hidroksimetilpiridin kepada turunan asid piridinecarboxylic pada anod nikel oksida hidroksida. Paten AS No. 5,259,933. 9 November 1993.
6. Kirk-Othmer (1994). Ensiklopedia Teknologi Kimia. Jilid 17. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
7. Ensiklopedia Kimia Industri Ullmann. (1990). Edisi Kelima. Jilid A 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
8. McBreen, James. (1997). Hidroksida Nikel. Dalam Buku Panduan Bahan Bateri. Penerbit VCH. Dipulihkan dari osti.gov.