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

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o hidróxido de níquel (III) É um composto inorgânico onde o metal níquel tem um número de oxidação de 3+. Sua fórmula química é Ni (OH)3. Segundo fontes consultadas, até o momento não foi possível verificar a existência de hidróxido de níquel (III) Ni (OH)3, mas foi possível obter oxo-hidróxido de níquel (III), NiO (OH).

Oxohidróxido de níquel (III) NiO (OH) é um sólido cristalino preto que cristaliza em duas formas: as formas beta e gama. A forma cristalina mais comum de NiO (OH) é beta.

NiO (OH) pode ser obtido por oxidação de soluções de nitrato de níquel (II) (Ni (NO3)2) com cloro (Cl2) ou bromo (Br2) na presença de hidróxido de potássio (KOH). O oxo-hidróxido de níquel (III) é muito solúvel em ácidos. Tem aplicação em baterias de níquel, em supercapacitores e como catalisador regenerável.


Níquel (III) oxo-hidróxido NiO (OH) e níquel (II) hidróxido Ni (OH)2 eles estão unidos na operação da maioria de suas aplicações, pois ambos fazem parte da mesma equação óxido-redução.

Por ser um composto de níquel, o NiO (OH) apresenta os mesmos riscos de outros sais de níquel, ou seja, irritação cutânea ou dermatite e câncer.

Estrutura de cristal

O oxo-hidróxido de níquel (III) cristaliza em duas formas: beta e gama. A forma beta β-NiO (OH) tem uma estrutura muito semelhante a β-Ni (OH)2, o que parece lógico, uma vez que o primeiro vem da oxidação do último.

A forma gama γ-NiO (OH) é o produto da oxidação do hidróxido de níquel (II) em sua forma alfa, α-Ni (OH)2. Como o último, gama tem uma estrutura em camadas com íons de metais alcalinos, ânions e água intercalados entre as camadas.

Configuração eletronica

No NiO (OH), o níquel está no estado de oxidação 3+, o que significa que suas camadas mais externas estão sem 3 elétrons, ou seja, faltam dois elétrons na camada 4s e um elétron da camada 3d. A configuração eletrônica do Ni3+ em NiO (OH) é: [Ar] 3d7, onde [Ar] é a configuração eletrônica do gás nobre argônio.


Nomenclatura

- NiO (OH): Oxohidróxido de níquel (III)

- Níquel preto

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino preto.

Solubilidade

O oxo-hidróxido de NiO (OH) é muito solúvel em ácidos. A fase gama se dissolve em ácido sulfúrico com evolução de oxigênio.

Outras propriedades

Em água quente, torna-se níquel (II) e (III) oxo-hidróxido, Ni3OU2(OH)4.

Decompõe-se a 140 ºC em óxido de níquel (II) (NiO), água e oxigênio.

A fase gama (γ-NiO (OH)) pode ser obtida de várias maneiras, por exemplo, tratando o níquel com uma mistura fundida de peróxido de sódio (Na2OU2) e hidróxido de sódio (NaOH) a 600ºC e resfriamento em água gelada.

A fase gama se decompõe ao aquecer a 138 ° C.

Formulários

Em baterias de níquel

A bateria de níquel-ferro de Edison, na qual KOH é usado como eletrólito, é baseada na reação do oxo-hidróxido de níquel (III) com o ferro:


Baixar:

Fe + 2NiO (OH) + H2O ⇔ Fe (OH)2 + 2Ni (OH)2

Carga:

É uma reação reversível de oxidação-redução.

Uma série de processos químicos e eletroquímicos ocorrem no ânodo dessas baterias. Aqui está um esboço geral:

Baixar

β-Ni (OH)2 ⇔ β-NiO (OH) + H+ + e–

Carga

Envelhecimento ↑ ↓ Sobrecarga

Baixar

α-Ni (OH)2 ⇔ γ-NiO (OH) + H+ + e–

Carga

Na tecnologia de bateria de níquel, o oxo-hidróxido de níquel (III) NiO (OH) é chamado de “massa ativa de níquel”.

Em eletrocatálise como um catalisador regenerável

O NiO (OH) tem sido utilizado com sucesso na eletrossíntese de azopirazóis, por meio da oxidação eletrocatalítica de aminopirazóis. Sua utilidade na síntese de ácidos carboxílicos a partir de álcoois ou compostos carbonílicos também foi comprovada.

Outro exemplo é a conversão quantitativa de hidroximetilpiridina em um ácido piridinocarboxílico. Neste caso, o eletrodo de aço ou níquel correspondente ao ânodo é coberto com uma camada de NiO (OH). O meio no qual a eletrólise ocorre é alcalino.

Nessas reações, o NiO (OH) atua como um mediador de redução-oxidação, ou mediador "redox".

A eletrólise é realizada em uma célula com ânodo de níquel e cátodo de titânio, em meio alcalino. Ni (OH) é formado durante o processo2 na superfície do ânodo de níquel, que é rapidamente oxidado a NiO (OH):

Ni (OH)2 + OH–– e– ⇔ NiO (OH) + H2OU

NiO (OH) reage com o substrato orgânico e o produto orgânico desejado é obtido, regenerando Ni (OH)2:

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

Conforme Ni (OH) se regenera2, a reação de catálise é continuada.

A utilização do NiO (OH) como eletrocatalisador permite a obtenção de compostos orgânicos com baixo custo e de forma ecologicamente correta.

Em supercapacitores

NiO (OH) junto com Ni (OH)2 eles são excelentes materiais para eletrodos supercapacitores. supercapacitores).

Ni (OH)2 + OH– ⇔ NiO (OH) + H2O + e–

Possuem alta capacitância, baixo custo e, segundo algumas referências, baixo impacto ambiental.

No entanto, eles têm baixa condutividade. Isso é resolvido com a utilização de nanopartículas dos referidos compostos, visto que aumenta a área superficial e diminui a distância necessária para a difusão, o que garante uma alta velocidade de transferência de elétrons e / ou íons.

Na oxidação de íons metálicos

Uma das aplicações comerciais do oxo-hidróxido de níquel (III) é baseada em sua capacidade de oxidar íons cobalto (II) em solução para íons cobalto (III).

Riscos

Em solução, o níquel é mais estável como íon Ni2+, portanto, não é comum entrar em contato com soluções de Ni3+. Porém, os cuidados são os mesmos, pois o níquel, seja metálico, em solução ou na forma de seus sais sólidos, pode causar sensibilização da pele.

É aconselhável o uso de equipamentos e vestimentas de proteção, como protetor facial, luvas e calçados de segurança. Tudo isso deve ser usado sempre que houver a possibilidade de entrar em contato com soluções de níquel.

Se ocorrer dermatite, ela deve ser tratada com um médico para descartar as causas relacionadas ao níquel.

Com relação à possibilidade de inalação, é boa prática manter as concentrações de pó de sal de níquel no ar muito baixas, por meio de ventilação local, e usar proteção respiratória quando necessário.

Todos os compostos de níquel são classificados pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer, ou IARC. Agência Internacional de Pesquisa sobre Câncer), na categoria de carcinógenos para humanos.

Isso é baseado em dados epidemiológicos e experimentais.

Referências

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