- Struttura chimica
- Covalent
- Unità di coordinamento
- Proprietà
- Idrossido di cobalto (II)
- Idrossido di cobalto (III)
- Produzione
- applicazioni
- Sintesi di nanomateriali
- Riferimenti
L' idrossido di cobalto è il nome generico di tutti i composti in cui sono coinvolti i cationi di cobalto e l'anione OH - . Tutti sono di natura inorganica e hanno la formula chimica Co (OH) n , dove n è uguale alla valenza o carica positiva del centro del metallo cobalto.
Poiché il cobalto è un metallo di transizione con orbitali atomici semipieni, per alcuni meccanismi elettronici i suoi idrossidi riflettono colori intensi a causa delle interazioni Co-O. Questi colori, così come le strutture, sono fortemente dipendenti dalla loro carica e sulle specie anionici che competono con l'OH - .
Fonte: di Chemicalinterest, da Wikimedia Commons
I colori e le strutture non sono gli stessi per Co (OH) 2 , Co (OH) 3 o per CoO (OH). La chimica alla base di tutti questi composti va alla sintesi dei materiali applicati alla catalisi.
D'altra parte, sebbene possano essere complessi, la formazione di gran parte di essi parte da un ambiente di base; come fornito dalla base forte NaOH. Quindi, diverse condizioni chimiche possono ossidare il cobalto o l'ossigeno.
Struttura chimica
Quali sono le strutture dell'idrossido di cobalto? La sua formula generale Co (OH) n è interpretata ionicamente come segue: in un reticolo cristallino occupato da un numero di Co n + , ci sarà n volte quella quantità di anioni OH - interagendo con essi elettrostaticamente. Quindi, per Co (OH) 2 ci saranno due OH - per ogni catione Co 2+ .
Ma questo non è sufficiente per prevedere quale sistema cristallino adotteranno questi ioni. Ragionando sulle forze coulombiche, Co 3+ attrae OH con maggiore intensità , rispetto a Co 2+ .
Questo fatto fa accorciare le distanze o il legame Co-OH (anche con il suo alto carattere ionico). Inoltre, poiché le interazioni sono più forti, gli elettroni negli strati esterni di Co 3+ 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'ossiidrossido di cobalto. La sua formula CoO · OH è interpretata come un catione Co 3+ che interagisce con un anione ossido, O 2– e un OH - . Questo composto rappresenta la base per sintetizzare un ossido di cobalto misto: Co 3 O 4 .
Covalent
Gli idrossidi di cobalto possono anche essere visualizzati, anche se in modo meno preciso, come singole molecole. Co (OH) 2 può quindi essere disegnato come una molecola lineare OH - Co - OH e Co (OH) 3 come un triangolo piatto.
Rispetto a CoO (OH), la sua molecola da questo approccio sarebbe disegnata come O = Co - OH. L'O 2- anione forma un doppio legame con l'atomo di cobalto, e un altro singolo legame con l'OH - .
Tuttavia, le interazioni tra queste molecole non sono abbastanza forti per "armare" le complesse strutture di questi idrossidi. Ad esempio, Co (OH) 2 può formare due strutture polimeriche: alfa e beta.
Entrambi sono laminari ma con diverso ordinamento delle unità, e sono anche in grado di intercalare piccoli anioni, come CO 3 2– , tra i loro 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 considerando un ottaedro di coordinazione attorno ai centri del cobalto. Per Co (OH) 2 , poiché ha due anioni OH - interagendo con Co 2+ , ha bisogno di quattro molecole d'acqua (se è stato usato NaOH acquoso) per completare l'ottaedro.
Quindi, Co (OH) 2 è effettivamente Co (H 2 O) 4 (OH) 2 . Affinché questo ottaedro formi polimeri deve essere collegato da ponti di ossigeno: (OH) (H 2 O) 4 Co - O - Co (H 2 O) 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 .
-Massa molare: 92,948 g / mol.
-Aspetto: polvere rosso-rosata o polvere rossa. Esiste una forma blu instabile della formula α-Co (OH) 2
-Densità: 3.597 g / cm 3 .
-Solubilità in acqua: 3,2 mg / l (leggermente solubile).
-Solubile in acidi e ammoniaca. Insolubile in alcali diluiti.
-Punto di fusione: 168º C.
-Sensibilità: sensibile all'aria.
-Stabilità: è stabile.
Idrossido di cobalto (III)
-Formula: Co (OH) 3
-Massa molecolare: 112,98 g / mol.
-Aspetto: due forme. Una forma stabile nero-marrone e una forma instabile verde scuro con tendenza a scurirsi.
Produzione
L'aggiunta di idrossido di potassio a una soluzione di nitrato di cobalto (II), provoca la comparsa di un precipitato blu-violetto che, se riscaldato, diventa Co (OH) 2 , cioè idrossido di cobalto (II) ).
Il Co (OH) 2 precipita quando un idrossido di metallo alcalino viene aggiunto a una soluzione acquosa di un sale di Co 2+
Co 2+ + 2 NaOH => Co (OH) 2 + 2 Na +
applicazioni
-Viene utilizzato nella produzione di catalizzatori da utilizzare nella raffinazione del petrolio e nell'industria petrolchimica. Inoltre, Co (OH) 2 viene utilizzato nella preparazione di sali di cobalto.
-L'idrossido di cobalto (II) è utilizzato nella produzione di essiccatori per vernici e nella produzione di elettrodi per batterie.
Sintesi di nanomateriali
-Gli idrossidi di cobalto sono la materia prima per la sintesi di nanomateriali con nuove strutture. Ad esempio, da Co (OH) sono stati progettati 2 nanocopi di questo composto, con un'ampia superficie per partecipare come catalizzatore alle reazioni ossidative. Questi nanocopi sono impregnati su elettrodi di nichel poroso o carbonio cristallino.
-È stato cercato di implementare nanobar di idrossido di carbonato con carbonato inserito nei loro strati. In essi viene utilizzata la reazione ossidativa di Co 2+ a Co 3+ , dimostrando di essere un materiale con potenziali applicazioni elettrochimiche.
-Gli studi hanno sintetizzato e caratterizzato, mediante tecniche di microscopia, nanodischi di ossido di cobalto misto e ossidrossido, dall'ossidazione dei corrispondenti idrossidi a basse temperature.
Barre, dischi e scaglie di idrossido di cobalto con strutture a scala nanometrica, aprono le porte a miglioramenti nel mondo della catalisi e, anche, a tutte le applicazioni riguardanti l'elettrochimica e il massimo utilizzo dell'energia elettrica nei moderni dispositivi.
Riferimenti
- Clark J. (2015). Cobalto. Tratto da: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2018). Idrossido di cobalto (II). Tratto da: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Cobaltico. Idrossido. Tratto da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rovetta AAS & col. (11 luglio 2017). Nanoflakes di idrossido di cobalto e loro applicazione come supercondensatori e catalizzatori di evoluzione dell'ossigeno. Estratto da: ncbi.nlm.nih.gov
- D. Wu, S. Liu, SM Yao e XP Gao. (2008). Prestazioni elettrochimiche dei nanotubi di carbonato di idrossido di cobalto. Lettere elettrochimiche e allo stato solido, 11 12 A215-A218.
- Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens e Ray L. Frost. (2010). Sintesi e caratterizzazione di nanodischi di idrossido di cobalto, ossidrossido di cobalto e ossido di cobalto. Estratto da: pubs.acs.org