- Estrutura química
- Covalente
- Unidades de coordenação
- Propriedades
- Hidróxido de cobalto (II)
- Hidróxido de cobalto (III)
- Produção
- Formulários
- Síntese de nanomateriais
- Referências
O hidróxido de cobalto é o nome genérico para todos os compostos onde os cátions cobalto e o ânion OH envolvidos -. Todos são de natureza inorgânica e possuem 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 -.
Fonte: Por Chemicalinterest, do Wikimedia Commons
As 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 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 irão adotar. Pelo raciocínio das forças coulômbicas, o Co 3+ atrai o OH com maior intensidade - em comparação com o Co 2+.
Esse 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 Co 3+ passam por 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 suas cores em função da estrutura.
O mesmo é verdadeiro para o oxihidróxido 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 a síntese de um óxido de cobalto misto: Co 3 O 4.
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 OH - Co - OH linear, 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. 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 ordenação diferente das unidades, sendo também capazes de intercalar pequenos ânions, como o CO 3 2–, entre suas camadas; que é de grande interesse para o projeto de novos materiais 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, como tem dois ânions OH - interagindo com Co 2+, ele precisa de quatro moléculas de água (se NaOH aquoso foi usado) para completar o octaedro.
Assim, Co (OH) 2 é na verdade Co (H 2 O) 4 (OH) 2. Para que esse octaedro forme polímeros, ele precisa ser ligado por pontes de oxigênio: (OH) (H 2 O) 4 Co - O - Co (H 2 O) 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
-Density: 3,597 g / cm 3.
-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, ou seja, hidróxido de cobalto (II))
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 +
Formulários
-É utilizado na produção de catalisadores para uso no refino de petróleo e na indústria petroquímica. Além disso, Co (OH) 2 é usado 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, a partir de Co (OH) 2 nanocópios deste composto foram projetados, com uma grande área de superfície para participar como catalisador nas reações oxidativas. Esses nanocópios são impregnados em níquel poroso ou eletrodos de carbono cristalino.
- Tem-se procurado implementar nanobares de hidróxido de carbonato com carbonato imprensado em suas camadas. Neles, é utilizada a reação oxidativa de Co 2+ a Co 3+, demonstrando 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 respectivos hidróxidos 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
- Clark J. (2015). Cobalto. Retirado de: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2018). Hidróxido de cobalto (II). Retirado de: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Cobáltico. Hidróxido. Retirado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rovetta AAS & col. (11 de julho de 2017). Nanoflocos de hidróxido de cobalto e sua aplicação como supercapacitores e catalisadores de evolução de oxigênio. Recuperado de: ncbi.nlm.nih.gov
- D. Wu, S. Liu, SM Yao e XP Gao. (2008). Desempenho eletroquímico de nanobastões de carbonato de hidróxido de cobalto. Letras eletroquímicas e de estado sólido, 11 12 A215-A218.
- Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens e Ray L. Frost. (2010). Síntese e caracterização de nanodiscos de hidróxido de cobalto, oxihidróxido de cobalto e óxido de cobalto. Recuperado de: pubs.acs.org