COBALT HIDROKSIDA: STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The kobalt hidroksida adalah nama generik untuk semua senyawa di mana kation kobalt dan anion OH terlibat ^- . Semuanya bersifat anorganik, dan memiliki rumus kimia Co (OH) _n , di mana n sama dengan valensi atau muatan positif dari pusat logam kobalt.

Karena kobalt adalah logam transisi dengan orbital atom setengah penuh, dengan beberapa mekanisme elektronik hidroksidanya memantulkan warna yang intens karena interaksi Co-O. Warna-warna ini, serta struktur, sangat tergantung pada biaya mereka dan pada spesies anionik yang bersaing dengan OH ^- .

Sumber: Oleh Chemicalinterest, dari Wikimedia Commons

Warna dan struktur tidak sama untuk Co (OH) ₂ , Co (OH) ₃ atau untuk CoO (OH). Kimia di balik semua senyawa ini masuk ke dalam sintesis bahan yang digunakan untuk katalisis.

Di sisi lain, meskipun bisa jadi kompleks, sebagian besar pembentukannya dimulai dari lingkungan dasar; yang disuplai oleh basa kuat NaOH. Karenanya, kondisi kimiawi yang berbeda dapat mengoksidasi kobalt atau oksigen.

Struktur kimia

Bagaimana struktur kobalt hidroksida? Rumus umumnya Co (OH) _n diinterpretasikan secara ionik sebagai berikut: dalam kisi kristal yang ditempati oleh sejumlah Co ^{n +} , akan ada n kali jumlah anion OH ^- berinteraksi dengannya secara elektrostatis. Jadi, untuk Co (OH) ₂ akan ada dua OH ^- untuk setiap kation Co ²⁺ .

Tetapi ini tidak cukup untuk memprediksi sistem kristal mana yang akan digunakan ion-ion ini. Dengan alasan gaya coulomb, Co ³⁺ menarik OH dengan intensitas yang lebih besar ^- dibandingkan dengan Co ²⁺ .

Fakta ini menyebabkan jarak atau ikatan Co-OH (bahkan dengan karakter ioniknya yang tinggi) memendek. Juga, karena interaksinya lebih kuat, elektron di lapisan terluar Co ³⁺ mengalami perubahan energetik yang memaksa mereka untuk menyerap foton dengan panjang gelombang yang berbeda (padatan menjadi gelap).

Namun, pendekatan ini tidak cukup untuk memperjelas fenomena perubahan warnanya yang bergantung pada strukturnya.

Hal yang sama juga berlaku untuk kobalt oxyhydroxide. Rumusnya CoO · OH diinterpretasikan sebagai kation Co ^{3+ yang} berinteraksi dengan anion oksida, O ^2– , dan OH ^- . Senyawa ini merupakan dasar untuk mensintesis oksida kobalt campuran: Co ₃ O ₄ .

Kovalen

Hidroksida kobalt juga dapat divisualisasikan, meskipun kurang tepat, sebagai molekul individual. Co (OH) ₂ kemudian dapat ditarik sebagai molekul OH - Co - OH linier, dan Co (OH) ₃ sebagai segitiga datar.

Sehubungan dengan CoO (OH), molekulnya dari pendekatan ini akan digambarkan sebagai O = Co - OH. Anion O ^2– membentuk ikatan rangkap dengan atom kobalt, dan ikatan tunggal lainnya dengan OH ^- .

Namun, interaksi antara molekul-molekul ini tidak cukup kuat untuk "mempersenjatai" struktur kompleks hidroksida ini. Misalnya, Co (OH) ₂ dapat membentuk dua struktur polimer: alfa dan beta.

Keduanya adalah laminar tetapi dengan urutan unit yang berbeda, dan mereka juga mampu menginterkalasi anion kecil, seperti CO ₃ ^2– , di antara lapisannya; yang sangat menarik untuk desain material baru dari kobalt hidroksida.

Unit koordinasi

Struktur polimer dapat dijelaskan lebih baik dengan mempertimbangkan koordinasi oktahedron di sekitar pusat kobalt. Untuk Co (OH) ₂ , karena ia memiliki dua anion OH ^- berinteraksi dengan Co ²⁺ , dibutuhkan empat molekul air (jika NaOH berair digunakan) untuk melengkapi oktahedron.

Jadi, Co (OH) ₂ sebenarnya adalah Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂ . Agar oktahedron ini membentuk polimer, ia perlu dihubungkan dengan jembatan oksigen: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Kompleksitas struktural meningkat untuk kasus CoO (OH), dan bahkan lebih untuk Co (OH) ₃ .

Properti

Kobalt (II) hidroksida

-Formula: Co (OH) ₂ .

-Massa molar: 92,948 g / mol.

-Penampilan: bubuk merah muda-merah atau bubuk merah. Ada bentuk biru yang tidak stabil dari rumus α-Co (OH) ₂

-Densitas: 3,597 g / cm ³ .

- Kelarutan dalam air: 3,2 mg / l (sedikit larut).

-Larut dalam asam dan amonia. Tidak larut dalam alkali encer.

-Titik leleh: 168º C.

-Sensitivitas: peka terhadap udara.

-Stabilitas: stabil.

Kobalt (III) hidroksida

-Formula: Co (OH) ₃

-Massa molekul: 112,98 g / mol.

-Penampilan: dua bentuk. Bentuk coklat hitam yang stabil dan bentuk hijau tua yang tidak stabil dengan kecenderungan untuk menjadi lebih gelap.

Produksi

Penambahan kalium hidroksida ke dalam larutan kobalt (II) nitrat, menghasilkan munculnya endapan biru-ungu yang bila dipanaskan menjadi Co (OH) ₂ , yaitu kobalt (II) hidroksida. ).

Co (OH) ₂ mengendap saat logam alkali hidroksida ditambahkan ke larutan berair dari garam Co ²⁺

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Aplikasi

-Ini digunakan dalam produksi katalis untuk digunakan dalam penyulingan minyak dan industri petrokimia. Selain itu, Co (OH) _{2 digunakan} dalam pembuatan garam kobalt.

-Cobalt (II) hidroksida digunakan dalam pembuatan pengering cat dan dalam pembuatan elektroda baterai.

Sintesis nanomaterial

-Cobalt hidroksida adalah bahan mentah untuk sintesis nanomaterial dengan struktur baru. Sebagai contoh, dari Co (OH) ₂ nanocopes senyawa ini telah dirancang, dengan luas permukaan yang besar untuk berpartisipasi sebagai katalisator dalam reaksi oksidatif. Nanocopes ini diresapi pada nikel berpori atau elektroda karbon kristal.

-Ini telah diupayakan untuk menerapkan nanobar karbonat hidroksida dengan karbonat yang diapit di lapisannya. Di dalamnya, reaksi oksidatif Co ²⁺ menjadi Co ^{3+ digunakan} , terbukti menjadi bahan dengan aplikasi elektrokimia potensial.

-Penelitian telah disintesis dan dikarakterisasi, menggunakan teknik mikroskop, nanodisk campuran oksida kobalt dan oxyhydroxide, dari oksidasi hidroksida yang sesuai pada suhu rendah.

Batang, cakram, dan serpihan kobalt hidroksida dengan struktur pada skala nanometrik, membuka pintu menuju peningkatan dunia katalisis dan, juga, dari semua aplikasi yang berkaitan dengan elektrokimia dan penggunaan maksimum energi listrik di perangkat modern.

Referensi

1. Clark J. (2015). Kobalt. Diambil dari: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Kobalt (II) hidroksida. Diambil dari: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Kobaltik. Hidroksida. Diambil dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11 Juli 2017). Nanoflakes kobalt hidroksida dan aplikasinya sebagai superkapasitor dan katalis evolusi oksigen. Diperoleh dari: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao, dan XP Gao. (2008). Kinerja Elektrokimia dari Cobalt Hydroxide Carbonate Nanorods. Elektrokimia dan Solid-State Letters, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens dan Ray L. Frost. (2010). Sintesis dan Karakterisasi Cobalt Hydroxide, Cobalt Oxyhydroxide, dan Cobalt Oxide Nanodiscs. Dipulihkan dari: pubs.acs.org