Hidróxido de níquel (II): estrutura, propriedades, usos, riscos - Ciência - 2023

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o hidróxido de níquel (II) É um sólido inorgânico cristalino verde onde o metal níquel tem um número de oxidação de 2+. Sua fórmula química é Ni (OH)2. Pode ser obtido pela adição de soluções alcalinas de hidróxido de potássio (KOH), hidróxido de sódio (NaOH) ou hidróxido de amônio (NH4OH), gota a gota para soluções aquosas de sais de níquel (II), como cloreto de níquel (II) (NiCl2), ou nitrato de níquel (II) (Ni (NO3)2).

Sob tais circunstâncias, ele precipita como um gel verde volumoso que cristaliza após um longo período de repouso. Seus cristais possuem estrutura de brucita ou hidróxido de magnésio Mg (OH)2.

Na natureza, Ni (OH)2 é encontrado no mineral teofrastita (do inglês teofrastita), que foi relatado pela primeira vez em 1981, quando foi encontrado no norte da Grécia.


Ni (OH)2 Ele se cristaliza em duas fases polimórficas, a fase α e a fase β, que depende da forma como se cristalizou.

É solúvel em ácidos e o tom de sua cor esverdeada depende do sal de níquel de partida.

Há muito que é usado como cátodo em baterias alcalinas recarregáveis. Tem aplicação em eletrocatálise, o que o torna um material muito útil em células a combustível e eletrossíntese, entre diversas aplicações.

Apresenta riscos para a saúde quando inalado, ingerido ou se entrar em contato com a pele ou os olhos. Também é considerado um agente cancerígeno.

Estrutura de cristal

O hidróxido de níquel (II) pode se cristalizar de duas maneiras diferentes: α-Ni (OH)2 e β-Ni (OH)2.

Cristal de Ni (OH)2 tem a estrutura hexagonal de brucita (Mg (OH)2) A forma ideal são camadas de NiO2 em um arranjo hexagonal planar de cátions Ni em coordenação octaédrica com oxigênio.


A forma α-Ni (OH)2 caracteriza-se por ser uma estrutura desordenada bastante amorfa, com espaço interlaminar variável, mas maior do que na fase β. Isso se explica por apresentar em sua estrutura várias espécies intercaladas entre as camadas, como H2O, OH–, TÃO42- e companhia32-, dependendo do ânion do sal de níquel de partida.

Β-Ni (OH)2 Também possui uma estrutura em camadas, mas muito mais simples, ordenada e compacta. O espaço interlaminar é 4,60 A. Os grupos OH são "livres", ou seja, não formam ligações de hidrogênio.

Configuração eletronica

No Ni (OH)2 O níquel está no estado de oxidação 2+, o que significa que sua camada mais externa está sem 2 elétrons. A configuração eletrônica do Ni2+ é: [Ar] 3d8, onde [Ar] é a configuração eletrônica do gás nobre argônio.


No Ni (OH)2, elétrons-d dos átomos de Ni estão localizados no centro de um pequeno octaedro distorcido de O. Cada átomo de O leva um elétron de um H e 1/3 dos átomos de Ni, fazendo com que cada átomo de Ni perca 2 elétrons-d.

Uma maneira simples de representá-lo é a seguinte:

H-O– Nem2+–O-H

Nomenclatura

- Hidróxido de níquel (II)

- Dihidróxido de níquel

- Monohidrato de óxido de níquel (II)

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino verde-azulado ou verde-amarelado.

Peso molecular

92,708 g / mol.

Ponto de fusão

230 ºC (derrete com decomposição).

Densidade

4,1 g / cm3 a 20 ° C.

Solubilidade

Praticamente insolúvel em água (0,00015 g / 100 g H2OU). É facilmente solúvel em ácidos. Também é muito solúvel em soluções de amônia (NH3), porque com esta forma complexos de cor violeta azulada.

Outras propriedades

Não é um composto anfotérico. Isso significa que ele não pode atuar tanto como ácido quanto como base.

Quando o Ni (OH)2 é obtido a partir de soluções de cloreto de níquel (NiCl2) apresenta uma cor verde-azulada, enquanto se precipita a partir de soluções de nitrato de níquel (Ni (NO3)2) tem uma cor verde-amarela.

A fase alfa (α-Ni (OH)2) tem propriedades eletroquímicas maiores do que a fase beta. Isso ocorre porque em alfa há um maior número de elétrons disponíveis para cada átomo de níquel.

A forma beta (β-Ni (OH)2) apresentou características de um tipo de semicondutorp.

Formulários

Em baterias

Uso mais antigo de Ni (OH)2 está nas baterias. Em 1904, Thomas Edison usou-o junto com seu óxido NiO (OH) como um material para o cátodo de baterias alcalinas.

A capacidade eletroquímica dos cátodos de Ni (OH)2 está diretamente relacionado à morfologia e ao tamanho de suas partículas. Nanopartículas de Ni (OH)2 devido ao seu pequeno tamanho, eles têm um comportamento eletroquímico superior e um coeficiente de difusão de prótons mais alto do que as partículas maiores.

Tem sido amplamente utilizado como um material catódico em muitas baterias alcalinas recarregáveis, como níquel-cádmio, níquel-hidrogênio, níquel-ferro, entre outras. Também tem sido usado em supercapacitores de alto desempenho.

A reação nesses dispositivos envolve a oxidação de Ni (OH)2 durante a fase de carga e a redução de NiO (OH) durante a fase de descarga no eletrólito alcalino:

Ni (OH)2 + OH–– e– ⇔ NiO (OH) + H2OU

Essa equação é reversível e é chamada de transição redox.

Em aplicações analíticas

Α-Ni (OH)2 Tem sido usado para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos para a determinação de vitamina D3, ou colecalciferol, uma forma de vitamina D que pode ser obtida pela exposição da pele à luz solar ou por meio de alguns alimentos (gema de ovo, leite de vaca, salmão fresco e óleo de fígado de bacalhau).

O uso de sensores híbridos contendo α-Ni (OH)2, junto com óxido de grafeno e sílica, permite a quantificação de vitamina D3 diretamente em matrizes biológicas.

Além disso, a estrutura lamelar desordenada de α-Ni (OH)2 facilita a entrada e saída de íons em espaços estruturais vazios, o que favorece a reversibilidade eletroquímica do sensor.

Em eletrocatálise de reações

A transição redox entre Ni (OH)2 e NiO (OH) também tem sido usado na oxidação catalítica de muitos pequenos compostos orgânicos em eletrólitos alcalinos. O mecanismo desta oxidação eletrocatalítica é o seguinte:

Ni (OH)2 + OH–– e– ⇔ NiO (OH) + H2OU

NiO (OH) + composto orgânico → Ni (OH) 2 + produto

O composto orgânico pode ser, por exemplo, glicose e o produto glucolactona.

A eletrocatálise de reações de oxidação de pequenas moléculas tem aplicação em células a combustível, eletroanálise, eletrossíntese e eletrodegradação.

Em vários usos

Suas propriedades eletrocatalíticas têm chamado a atenção para usos em fotocatálise, dispositivos eletrocrômicos, adsorventes e precursores nanoestruturados.

Além disso, possui potencial de uso como pigmento devido à sua alta refletância.

Riscos

Se aquecido até a decomposição, emite gases tóxicos. Exposição ao Ni (OH)2 apresenta vários riscos. Se inalado, é irritante para a membrana mucosa do trato respiratório superior, pode causar asma e fibrose pulmonar.

Se entrar em contato com os olhos, irrita a membrana conjuntival. Na pele, causa sensibilização, ardor ou coceira e eritema, causando dermatites graves e alergias cutâneas.

Também pode afetar os rins, o trato gastrointestinal, o sistema neurológico e pode causar danos cardiovasculares. Pode causar danos ao feto de mulheres grávidas.

Ni (OH)2 é cancerígeno. Tem sido associada ao risco de desenvolver câncer nasal e pulmonar. Mortes de trabalhadores por câncer foram relatadas em fábricas de baterias de níquel-cádmio.

Foi classificado como muito tóxico para a vida aquática, com efeitos nocivos a longo prazo.

Em relação às plantas, há uma certa contradição, pois embora o níquel seja tóxico para a vida das plantas, é também um micronutriente essencial para o seu desenvolvimento. É necessário em quantidades extremamente pequenas para o crescimento ideal das plantas.

Referências

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