Hidróxido de cobalto: estrutura, propriedades e usos - Ciência - 2023

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Hidróxido de cobalto: estrutura, propriedades e usos - Ciência
Hidróxido de cobalto: estrutura, propriedades e usos - Ciência

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o hidróxido de cobalto é o nome genérico para todos os compostos onde os cátions cobalto e o ânion OH participam–. 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 cobalto metálico.

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 Co-O. Essas cores, assim como as estruturas, são altamente dependentes de sua carga e das espécies aniônicas que competem com o OH–.

Cores e estruturas não são iguais para Co (OH)2, Co (OH)3 ou para CoO (OH). A química por trás de todos esses compostos vai para a síntese de materiais aplicados à catálise.


Por outro lado, embora possam ser complexos, a formação de grande parte deles parte de um ambiente básico; como fornecido pela base forte NaOH. Conseqüentemente, diferentes condições químicas podem oxidar cobalto ou oxigênio.

Estrutura química

Quais são as estruturas do hidróxido de cobalto? Sua fórmula geral Co (OH)n é interpretado ionicamente da seguinte forma: em uma rede cristalina ocupada por uma série de Con +, haverá n vezes essa quantidade de ânions OH– interagindo com eles eletrostaticamente. Assim, para Co (OH)2 haverá dois OH– para cada cação2+.

Mas isso não é suficiente para prever qual sistema cristalino esses íons irão adotar. Por raciocínio de forças coulômbicas, o Co3+ atrai OH mais fortemente– em comparação com Co2+.

Este fato faz com que as distâncias ou a ligação Co-OH (mesmo com seu alto caráter iônico) encurtem. Além disso, como as interações são mais fortes, os elétrons nas camadas externas de Co3+ eles sofrem uma mudança energética que os força a absorver fótons com diferentes comprimentos de onda (o sólido escurece).


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

O mesmo é verdade para o oxihidróxido de cobalto. Sua fórmula CoO OH é interpretada como um Co cation3+ interagindo com um ânion óxido, O2–, e um OH–. Este composto representa a base para a síntese de um óxido de cobalto misto: Co3OU4 [CoO · Co2OU3].

Covalente

Os hidróxidos de cobalto também podem ser visualizados, embora com menos precisão, 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 ao CoO (OH), sua molécula a partir desta abordagem seria desenhada como O = Co - OH. Anion O2– 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 ordenações diferentes das unidades, e também são capazes de intercalar pequenos ânions, como o CO32–, entre suas camadas; que é de grande interesse para o projeto 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, pois tem dois ânions OH– interagindo com Co2+, você precisa de quatro moléculas de água (se NaOH aquoso foi usado) para completar o octaedro.

Assim, Co (OH)2 é na verdade Co (H2OU)4(OH)2. Para este octaedro formar polímeros, ele precisa ser ligado por pontes de oxigênio: (OH) (H2OU)4Co - O - Co (H2OU)4(OH). A complexidade estrutural aumenta para o caso do CoO (OH), e ainda mais para o Co (OH)3.

Propriedades

Hidróxido de cobalto (II)

-Fórmula: Co (OH)2.

- Massa molar: 92,948 g / mol.

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

-Densidade: 3,597 g / cm3.

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

-Solúvel em ácidos e amônia. Insolúvel em álcali diluído.

-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 formas.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 azul-violeta que, quando aquecido, torna-se Co (OH)2, isto é, hidróxido de cobalto (II).

Co (OH)2 precipita quando um hidróxido de metal alcalino é adicionado a uma solução aquosa de um sal de Co2+

Co2+ + 2 NaOH => Co (OH)2 + 2 Na+

Formulários

-É utilizado na produção de catalisadores para uso no refino de petróleo e na indústria petroquímica. Além disso, Co (OH) é usado2 na preparação de sais de cobalto.

-Hidróxido de cobalto (II) é utilizado na fabricação de secadores de tinta e na fabricação de eletrodos de bateria.

Síntese de nanomateriais

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

- Tem-se procurado implementar nanobastões de hidróxido de carbonato com carbonato intercalado em suas camadas. Neles, a reação oxidativa do Co2+ para Co3+, provando ser um material com potenciais aplicações eletroquímicas.

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

Barras, discos e flocos de hidróxido de cobalto com estruturas em escalas nanométricas, abrem as portas para melhorias no mundo da catálise e, também, de todas as aplicações relativas à eletroquímica e ao máximo aproveitamento de energia elétrica em aparelhos modernos.

Referências

  1. Clark J. (2015). Cobalto. Retirado de: chemguide.co.uk
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  5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao e X. P. Gao. (2008). Desempenho eletroquímico de nanobastões de carbonato de hidróxido de cobalto. Letras eletroquímicas e de estado sólido, 11 12 A215-A218.
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