Hidróxido de cobalto: estrutura, propriedades e usos

O hidróxido de cobalto é o nome genérico para todos os compostos em que os catiões de cobalto e o anião OH envolvidos . Todos são de natureza inorgânica e têm a fórmula química Co (OH) n , onde n é igual à valência ou carga positiva do centro de metal cobalto.

Como o cobalto é um metal de transição com orbitais atômicos meio cheios, por algum mecanismo eletrônico, seus hidróxidos refletem cores intensas devido às interações de Co-O. Essas cores, assim como as estruturas, dependem muito de sua carga e das espécies aniônicas que competem com o OH .

Hidróxido de cobalto: estrutura, propriedades e usos 1

Fonte: Por Chemicalinterest [Domínio público], do Wikimedia Commons

As cores e estruturas não são as mesmas para Co (OH) 2 , Co (OH) 3 ou para CoO (OH). A química por trás de todos esses compostos é destinada à síntese de materiais aplicados à catálise.

Por outro lado, embora possam ser complexas, a formação de grande parte delas parte de um meio básico; conforme fornecido pela forte base de NaOH . Portanto, diferentes condições químicas podem oxidar cobalto ou oxigênio.

Estrutura quimica

Quais são as estruturas do hidróxido de cobalto? Sua fórmula geral Co (OH) n é interpretada ionicamente da seguinte forma: em uma rede cristalina ocupada por um número de Co n + , haverá n vezes essa quantidade de ânions OH interagindo com eles eletrostaticamente. Assim, para Co (OH) 2 , haverá dois OH para cada cátion Co 2+ .

Mas isso não é suficiente para prever qual sistema cristalino esses íons adotarão. Devido ao raciocínio das forças culómbicas, o Co 3+ atrai o OH com maior intensidade em comparação ao Co 2+ .

Esse fato faz com que as distâncias ou a ligação Co – OH (mesmo com seu alto caráter iônico) sejam encurtadas. Além disso, como as interações são mais fortes, os elétrons nas camadas externas de Co 3+ sofrem uma mudança energética que os força a absorver fótons com diferentes comprimentos de onda (o sólido escurece).

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No entanto, essa abordagem é insuficiente para esclarecer o fenômeno de mudança de cores, dependendo da estrutura.

O mesmo vale para o oxidróxido de cobalto. Sua fórmula CoO · OH é interpretada como um cátion Co 3+ interagindo com um ânion óxido, O 2– e um OH . Este composto representa a base para sintetizar um óxido de cobalto misto: Co 3 O 4 [CoO · Co 2 O 3 ].

Covalente

Os hidróxidos de cobalto também podem ser visualizados, embora menos precisos, como moléculas individuais. Co (OH) 2 pode então ser desenhado como uma molécula linear OH – Co – OH e Co (OH) 3 como um triângulo plano.

Com relação à CoO (OH), sua molécula a partir dessa abordagem seria desenhada como O = Co – OH. O ânion O 2 – forma uma ligação dupla com o átomo de cobalto e outra ligação simples com o OH .

No entanto, as interações entre essas moléculas não são fortes o suficiente para “armar” as estruturas complexas desses hidróxidos . Por exemplo, Co (OH) 2 pode formar duas estruturas poliméricas: alfa e beta.

Ambos são laminares, mas com diferentes ordens das unidades, e também são capazes de intercalar pequenos ânions, como CO 3 2– , entre suas camadas; que é de grande interesse para o design de novos materiais a partir de hidróxidos de cobalto.

Unidades de Coordenação

Estruturas poliméricas podem ser melhor explicadas considerando um octaedro de coordenação em torno dos centros de cobalto. Para Co (OH) 2 , uma vez que possui dois ânions OH interagindo com Co 2+ , ele precisa de quatro moléculas de água (se NaOH aquoso foi usado) para completar o octaedro.

Assim, o Co (OH) 2 é, na verdade, Co (H 2 O) 4 (OH) 2 . Para esta polímeros formam octaedro requer ligação através de pontes de oxigénio (OH) (H 2 O) 4 Co-Co-O (H 2 O) 4 (OH). A complexidade estrutural aumenta no caso de CoO (OH), e ainda mais no caso de Co (OH) 3 .

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Propriedades

Hidróxido de cobalto (II)

-Fórmula: Co (OH) 2 .

Massa molar: 92,948 g / mol.

– Aparência: pó rosa-vermelho ou pó vermelho. Existe uma forma azul instável da fórmula α-Co (OH) 2

-Density: 3,597 g / cm 3 .

-Solubilidade em água: 3,2 mg / l (ligeiramente solúvel).

-Solúvel em ácidos e em amônio. Insolúvel em álcalis diluídos.

– Ponto de fusão: 168º C.

-Sensibilidade: sensível ao ar.

-Estabilidade: é estável.

Hidróxido de cobalto (III)

-Fórmula: Co (OH) 3

Massa molecular: 112,98 g / mol.

Aparência: duas maneiras. Uma forma marrom-escura estável e uma forma verde escura instável com tendência a escurecer.

Produção

A adição de hidróxido de potássio a uma solução de nitrato de cobalto (II) resulta no aparecimento de um precipitado de cor azul-violeta que, quando aquecido, se transforma em Co (OH) 2 , ou seja, hidróxido de cobalto (II). )

O Co (OH) 2 precipita quando um hidróxido de metal alcalino é adicionado a uma solução aquosa de um sal de Co 2+

Co 2+ + 2 NaOH => Co (OH) 2 + 2 Na +

Usos

-É utilizado na preparação de catalisadores para refino de petróleo e na indústria petroquímica. Além disso, o Co (OH) 2 é utilizado na preparação de sais de cobalto.

-O hidróxido de cobalto (II) é usado na produção de secadores de tinta e na fabricação de eletrodos de bateria.

Síntese de nanomateriais

Hidróxidos de cobalto são a matéria-prima para a síntese de nanomateriais com novas estruturas. Por exemplo, nanocopos deste composto foram projetados a partir de Co (OH) 2 , com uma grande área de superfície para participar como catalisador em reações oxidativas. Esses nanocópios são impregnados em eletrodos porosos de níquel ou carbono cristalino.

-Ele procurou implementar nanobares de hidróxidos de carbonato com carbonato intercalado em suas camadas. Eles aproveitam a reação oxidativa de Co 2+ a Co 3+ , provando ser um material com potenciais aplicações eletroquímicas.

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-Os estudos sintetizaram e caracterizaram, através de técnicas de microscopia, nanodiscos de óxido de cobalto e oxi-hidróxido mistos, a partir da oxidação dos hidróxidos correspondentes a baixas temperaturas.

Barras, discos e flocos de hidróxido de cobalto com estruturas em escala nanométrica abrem as portas para melhorias no mundo da catálise e, também, de todas as aplicações relacionadas à eletroquímica e ao uso máximo de energia elétrica em dispositivos modernos.

Referências

  1. Clark J. (2015). Cobalto Retirado de: chemguide.co.uk
  2. Wikipedia (2018). Hidróxido de cobalto (II). Retirado de: en.wikipedia.org
  3. PubChem (2018). Cobaltic Hidróxido. Retirado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rovetta AAS & col. (11 de julho de 2017). Nanofolhas de hidróxido de cobalto e sua aplicação como supercapacitores e catalisadores de evolução de oxigênio. Recuperado de: ncbi.nlm.nih.gov
  5. D. Wu, S. Liu, SM Yao e XP Gao. (2008). Desempenho eletroquímico de nanorods de carbonato de hidróxido de cobalto. Cartas eletroquímicas e de estado sólido, 11 12 A215-A218.
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