NIKEL (III) HIDROKSIDA: STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, RISIKO - KIMIA - 2025

The hidroksida nikel (III) merupakan senyawa anorganik dimana logam nikel memiliki jumlah oksidasi 3+. Rumus kimianya adalah Ni (OH) ₃ . Menurut sumber yang dikonsultasikan, hingga saat ini belum dapat dilakukan verifikasi keberadaan nikel (III) hidroksida Ni (OH) ₃ , tetapi masih dimungkinkan untuk memperoleh nikel (III) okso-hidroksida, NiO (OH).

Nikel (III) oksohidroksida NiO (OH) adalah padatan kristal hitam yang mengkristal dalam dua bentuk: beta dan bentuk gamma. Bentuk kristal NiO (OH) yang paling umum adalah beta.

Struktur nikel (III) oksohidroksida, NiO (OH). Biru = nikel, merah = oksigen, putih = hidrogen. Penulis: Smokefoot. Sumber: Karya sendiri. Sumber: Wikipedia Commons

NiO (OH) dapat diperoleh dengan oksidasi larutan nikel (II) nitrat (Ni (NO ₃ ) ₂ ) dengan klor (Cl ₂ ) atau brom (Br ₂ ) dengan adanya kalium hidroksida (KOH). Nikel (III) oksohidroksida sangat larut dalam asam. Ini memiliki aplikasi dalam baterai nikel, superkapasitor dan sebagai katalis yang dapat diregenerasi.

Nikel (III) okso-hidroksida NiO (OH) dan nikel (II) hidroksida Ni (OH) ₂ ditemukan bersama dalam operasi sebagian besar aplikasinya, karena keduanya merupakan bagian dari persamaan oksida yang sama. pengurangan.

Sebagai senyawa nikel, NiO (OH) memiliki risiko yang sama dengan garam nikel lainnya, yaitu iritasi kulit atau dermatitis dan kanker.

Struktur kristal

Nikel (III) oksohidroksida mengkristal dalam dua bentuk: beta dan gamma. Bentuk beta β-NiO (OH) memiliki struktur yang sangat mirip dengan β-Ni (OH) ₂ , yang nampaknya logis karena bentuk beta berasal dari oksidasi yang terakhir.

Bentuk gamma γ-NiO (OH) adalah hasil oksidasi nikel (II) hidroksida dalam bentuk alfa, α-Ni (OH) ₂ . Seperti yang terakhir, gamma memiliki struktur berlapis dengan ion logam alkali, anion, dan air yang tersebar di antara lapisan tersebut.

Konfigurasi elektronik

Pada NiO (OH), nikel berada dalam bilangan oksidasi 3+, yang berarti lapisan terluarnya kehilangan 3 elektron, yaitu dua elektron hilang dari lapisan 4 s dan satu elektron dari lapisan 3 d . Konfigurasi elektronik Ni ³⁺ dalam NiO (OH) adalah: 3 d ⁷ , dimana konfigurasi elektronik dari gas mulia argon.

Tata nama

- NiO (OH): Nikel (III) oksohidroksida

- Nikel hitam

Properti

Keadaan fisik

Padatan kristal hitam.

Kelarutan

NiO (OH) oxohydroxide sangat larut dalam asam. Fase gamma larut dalam asam sulfat dengan evolusi oksigen.

Sifat lainnya

Dalam air panas ia menjadi nikel (II) dan (III) oksohidroksida, Ni ₃ O ₂ (OH) ₄ .

Ini terurai pada 140 ° C menjadi nikel (II) oksida (NiO), air dan oksigen.

Fase gamma (γ-NiO (OH)) dapat diperoleh dengan berbagai cara, misalnya mengolah nikel dengan campuran lelehan natrium peroksida (Na ₂ O ₂ ) dan natrium hidroksida (NaOH) pada 600 ° C dan pendinginan dalam air beku.

Fase gamma terurai pada pemanasan hingga 138 ° C.

Aplikasi

Dalam baterai nikel

Baterai nikel-besi Edison, di mana KOH digunakan sebagai elektrolit, didasarkan pada reaksi nikel (III) oksohidroksida dengan besi:

Unduh:

Fe + 2NiO (OH) + H ₂ O ⇔ Fe (OH) ₂ + 2Ni (OH) ₂

Beban:

Ini adalah reaksi reduksi oksidasi yang dapat dibalik.

Serangkaian proses kimia dan elektrokimia terjadi di anoda baterai ini. Berikut ini garis besarnya:

Unduh

β-Ni (OH) ₂ ⇔ β-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Beban

Penuaan ↑ ↓ Kelebihan beban

Unduh

α-Ni (OH) ₂ ⇔ γ-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Beban

Dalam teknologi baterai nikel, nikel (III) oksohidroksida NiO (OH) disebut sebagai “massa aktif nikel”.

Baterai isi ulang nikel. Penulis: Superusergeneric. Sumber: Karya sendiri. Sumber: Wikipedia Commons.

Dalam elektrokatalisis sebagai katalis yang dapat diregenerasi

NiO (OH) telah berhasil digunakan dalam elektrosintesis azopyrazoles, melalui oksidasi elektrokatalitik aminopyrazoles. Kegunaannya dalam sintesis asam karboksilat mulai dari alkohol atau senyawa karbonil juga telah terbukti.

Memperoleh asam karboksilat dengan oksidasi alkohol yang dikatalisis oleh NiO (OH). Sumber: Berasal dari en.wikipedia. Penulis Pengunggah asli adalah V8rik di en.wikipedia. Sumber: Wikipedia Commons

Contoh lain adalah konversi kuantitatif hidroksimetilpiridin menjadi asam piridin karboksilat. Dalam hal ini, baja atau elektroda nikel yang sesuai dengan anoda ditutup dengan lapisan NiO (OH). Media tempat elektrolisis berlangsung adalah basa.

Dalam reaksi ini, NiO (OH) bertindak sebagai mediator reduksi-oksidasi, atau mediator "redoks".

Elektrolisis dilakukan di dalam sel dengan anoda nikel dan katoda titanium, dalam medium basa. Selama proses, Ni (OH) _{2 terbentuk} di permukaan anoda nikel, yang dengan cepat teroksidasi menjadi NiO (OH):

Ni (OH) ₂ + OH ^- - e ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O

NiO (OH) bereaksi dengan substrat organik dan produk organik yang diinginkan diperoleh, meregenerasi Ni (OH) ₂ :

NiO (OH) + senyawa organik → Produk Ni (OH) ₂ +

Saat Ni (OH) ₂ beregenerasi, reaksi katalisis dilanjutkan.

Penggunaan NiO (OH) sebagai elektrokatalis memungkinkan diperolehnya senyawa organik dengan biaya rendah dan dengan cara yang ramah lingkungan.

Dalam superkapasitor

NiO (OH) bersama dengan Ni (OH) ₂ adalah bahan yang sangat baik untuk elektroda superkapasitor (superkapasitor).

Ni (OH) ₂ + OH ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O + e ^-

Mereka memiliki kapasitansi tinggi, biaya rendah dan, menurut beberapa referensi, dampak lingkungan yang rendah.

Kapasitor di sirkuit elektronik. Penulis: PDPhotos. Sumber: Pixabay.

Namun, konduktivitasnya rendah. Ini diselesaikan dengan menggunakan partikel nano dari senyawa tersebut, karena ini meningkatkan luas permukaan dan mengurangi jarak yang diperlukan untuk difusi, yang memastikan kecepatan tinggi transfer elektron dan / atau ion.

Dalam oksidasi ion logam

Salah satu aplikasi komersial nikel (III) oksohidroksida didasarkan pada kemampuannya mengoksidasi ion kobalt (II) dalam larutan menjadi ion kobalt (III).

Resiko

Dalam larutan, nikel lebih stabil sebagai ion Ni ²⁺ , oleh karena itu tidak biasa bersentuhan dengan larutan Ni ³⁺ . Akan tetapi, kewaspadaannya sama, karena nikel, baik berupa logam, dalam larutan maupun dalam bentuk garam padatnya, dapat menyebabkan sensitisasi kulit.

Dianjurkan untuk menggunakan alat pelindung dan pakaian, seperti pelindung wajah, sarung tangan dan sepatu keselamatan. Semua ini harus digunakan setiap kali ada kemungkinan bersentuhan dengan larutan nikel.

Jika terjadi dermatitis, maka harus dirawat dengan dokter untuk menyingkirkan bahwa itu disebabkan oleh nikel.

Mengenai kemungkinan terhirup, merupakan praktik yang baik untuk menjaga konsentrasi udara dari debu garam nikel sangat rendah, melalui ventilasi lokal, dan menggunakan pelindung pernapasan bila diperlukan.

Semua senyawa nikel diklasifikasikan oleh Badan Internasional untuk Penelitian Kanker, atau IARC, dalam kategori karsinogen bagi manusia.

Ini didasarkan pada data epidemiologi dan eksperimental.

Referensi

1. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. Edisi keempat. John Wiley & Sons.
2. Lyalin, BV dkk. Elektrosintesis azopyrazoles melalui oksidasi N-alkylaminopyrazoles pada anoda NiO (OH) dalam alkali berair - Sebuah metode hijau untuk homocoupling NN. Surat Tetrahedron. 59 (2018) 2741-2744. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Liuyang, Zhang, dkk. (2018). Bahan berbasis nikel untuk superkapasitor. Bahan Hari Ini. Dipulihkan dari sciencedirect.com
4. Ettel, VA dan Mosolu, MA (1977). Persiapan Nikel Hitam. Paten AS No. 4.006.216. 1 Februari 1977.
5. Scharbert, B. (1993). Proses untuk mengoksidasi turunan hidroksimetilpiridin menjadi turunan asam piridin karboksilat pada anoda nikel oksida hidroksida. Paten AS No. 5.259.933. 9 November 1993.
6. Kirk-Othmer (1994). Ensiklopedia Teknologi Kimia. Volume 17. Edisi Keempat. John Wiley & Sons.
7. Ensiklopedia Kimia Industri Ullmann. (1990). Edisi Kelima. Volume A 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
8. McBreen, James. (1997). Nikel Hidroksida. Dalam Buku Pegangan Bahan Baterai. Penerbit VCH. Dipulihkan dari osti.gov.