Il idrossido di cobalto è il nome generico di tutti i composti in cui partecipano i cationi 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, i suoi idrossidi riflettono i colori intensi a causa delle interazioni Co-O per alcuni meccanismi elettronici. Questi colori, così come le strutture, dipendono fortemente dalla loro carica e dalle specie anioniche che competono con l'OH-.
I colori e le strutture non sono gli stessi per Co (OH)Due, Co (OH)3 o per CoO (OH). La chimica alla base di tutti questi composti è destinata alla sintesi di 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..
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Quali sono le strutture dell'idrossido di cobalto? La sua formula generale Co (OH)n è interpretato ionicamente come segue: in un reticolo cristallino occupato da un numero di Con+, ci sarà n volte quella quantità di anioni OH- interagendo con loro elettrostaticamente. Quindi, per Co (OH)Due ci saranno due OH- per ogni co cazioneDue+.
Ma questo non è sufficiente per prevedere quale sistema cristallino adotteranno questi ioni. Ragionando sulle forze coulombiche, il Co3+ attrae più fortemente OH- rispetto a CoDue+.
Questo fatto provoca l'accorciamento delle distanze o del legame Co-OH (anche con il suo alto carattere ionico). Inoltre, poiché le interazioni sono più forti, gli elettroni nei gusci esterni di Co3+ subiscono un cambiamento energetico che li costringe ad assorbire fotoni con diverse lunghezze d'onda (il solido si scurisce).
Tuttavia, questo approccio è insufficiente per chiarire il fenomeno del cambiamento di colore a seconda della struttura..
Lo stesso vale per l'ossiidrossido di cobalto. La sua formula CoO OH è interpretata come un catione3+ interagendo con un anione ossido, ODue-, e un OH-. Questo composto rappresenta la base per la sintesi di un ossido di cobalto misto: Co3O4 [CoO · CoDueO3].
Gli idrossidi di cobalto possono anche essere visualizzati, anche se in modo meno preciso, come singole molecole. Co (OH)Due può quindi essere disegnato come una molecola OH-Co-OH lineare e il Co (OH)3 come un triangolo piatto.
Rispetto a CoO (OH), la sua molecola da questo approccio sarebbe disegnata come O = Co-OH. Anion ODue- forma un doppio legame con l'atomo di cobalto e un altro legame singolo con l'OH-.
Tuttavia, le interazioni tra queste molecole non sono abbastanza forti per "armare" le strutture complesse di questi idrossidi. Ad esempio, Co (OH)Due può formare due strutture polimeriche: alfa e beta.
Entrambi sono laminari ma con diversi ordinamenti delle unità e sono anche in grado di intercalare piccoli anioni, come CO3Due-, tra i suoi strati; che è di grande interesse per la progettazione di nuovi materiali da idrossidi di cobalto.
Le strutture polimeriche possono essere meglio spiegate considerando un ottaedro di coordinazione attorno ai centri del cobalto. Per Co (OH)Due, poiché ha due anioni OH- interagendo con CoDue+, sono necessarie quattro molecole d'acqua (se è stato utilizzato NaOH acquoso) per completare l'ottaedro.
Quindi, Co (OH)Due è in realtà Co (H.DueO)4(OH)Due. Affinché questo ottaedro formi polimeri, deve essere collegato da ponti di ossigeno: (OH) (H.DueO)4Co-O-Co (HDueO)4(OH). La complessità strutturale aumenta per il caso di CoO (OH), e ancora di più per Co (OH)3.
-Formula: Co (OH)Due.
-Massa molare: 92,948 g / mol.
-Aspetto: polvere rosso-rosata o polvere rossa. Esiste una forma blu instabile della formula α-Co (OH)Due
-Densità: 3,597 g / cm3.
-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.
-Formula: Co (OH)3
-Massa molecolare: 112,98 g / mol.
-Aspetto: due modi. Una forma stabile nero-marrone e una forma instabile verde scuro con tendenza a scurirsi.
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)Due, cioè idrossido di cobalto (II).
Co (OH)Due precipita quando un idrossido di metallo alcalino viene aggiunto a una soluzione acquosa di un sale CoDue+
CoDue+ + 2 NaOH => Co (OH)Due + 2 Na+
-Viene utilizzato nella produzione di catalizzatori da utilizzare nella raffinazione del petrolio e nell'industria petrolchimica. Inoltre, viene utilizzato Co (OH)Due 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.
-Gli idrossidi di cobalto sono la materia prima per la sintesi di nanomateriali con nuove strutture. Ad esempio, da Co (OH)Due nanocopi di questo composto sono stati progettati con un'ampia superficie per partecipare come catalizzatore alle reazioni ossidative. Questi nanocopi sono impregnati su elettrodi di nichel poroso o carbonio cristallino.
-Si è cercato di implementare nanotubi di idrossido di carbonato con carbonato inserito nei loro strati. Sfruttano la reazione ossidativa del CoDue+ a Co3+, dimostrando di essere un materiale con potenziali applicazioni elettrochimiche.
-Studi hanno sintetizzato e caratterizzato, utilizzando 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, inoltre, di tutte le applicazioni riguardanti l'elettrochimica e il massimo utilizzo dell'energia elettrica nei dispositivi moderni.
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