NIKEL (III) HYDROXIDE: ISTRAKTURA, KATANGIAN, GAMIT, PANGANIB - CHEMISTRY - 2025

Ang nickel hydroxide (III) ay isang inorganic compound kung saan ang nickel metal ay mayroong isang oksihenasyon na 3+. Ang formula ng kemikal nito ay Ni (OH) ₃ . Ayon sa mga mapagkukunan na sumangguni, hanggang ngayon ay hindi pa posible upang mapatunayan ang pagkakaroon ng nickel (III) hydroxide Ni (OH) ₃ , ngunit posible na makakuha ng nickel (III) oxo-hydroxide, NiO (OH).

Ang Nickel (III) oxohydroxide NiO (OH) ay isang itim na crystalline solid na nag-crystallize sa dalawang anyo: ang beta at ang gamma form. Ang pinakakaraniwang kristal na form ng NiO (OH) ay beta.

Istraktura ng nikel (III) oxohydroxide, NiO (OH). Blue = nikel, pula = oxygen, puti = hydrogen. May-akda: Smokefoot. Pinagmulan: Sariling gawain. Pinagmulan: Wikipedia Commons

Ang NiO (OH) ay maaaring makuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng mga solusyon sa nikel (II) nitrate (Ni (HINDI ₃ ) ₂ ) na may klorin (Cl ₂ ) o bromine (Br ₂ ) sa pagkakaroon ng potassium hydroxide (KOH). Nikel (III) ang oxohydroxide ay napaka natutunaw sa mga acid. Mayroon itong application sa mga baterya ng nikel, sa supercapacitors at bilang isang nababagong muli na katalista.

Ang nikel (III) oxo-hydroxide NiO (OH) at nickel (II) hydroxide Ni (OH) ₂ ay natagpuan nang magkasama sa pagpapatakbo ng karamihan sa kanilang mga aplikasyon, dahil ang pareho ay bahagi ng magkatulad na okasyon na oxide-equation. pagbawas

Ang pagiging isang compound ng nikel, ang NiO (OH) ay nagtatanghal ng parehong mga panganib tulad ng iba pang mga asing-gamot ng nikel, iyon ay, pangangati ng balat o dermatitis at kanser.

Istraktura ng Crystal

Ang Nickel (III) na oxohydroxide ay nag-crystallize sa dalawang anyo: beta at gamma. Ang beta form na β-NiO (OH) ay may katulad na istraktura sa β-Ni (OH) ₂ , na tila lohikal dahil ang dating ay nagmula sa oksihenasyon ng huli.

Ang form na gamma γ-NiO (OH) ay ang produktong oksihenasyon ng nickel (II) hydroxide sa form na alpha nito, α-Ni (OH) ₂ . Tulad ng huli, ang gamma ay may isang layered na istraktura na may mga alkali na metal ion, anion at tubig na napasok sa pagitan ng mga layer.

Pagsasaayos ng electronic

Sa NiO (OH), ang nikel ay nasa estado ng 3+ na oksihenasyon, na nangangahulugang ang mga panlabas na layer nito ay nawawala ng 3 electron, iyon ay, dalawang elektron ang nawawala mula sa layer 4 s at isang elektron mula sa layer 3 d . Ang elektronikong pagsasaayos ng Ni ³⁺ sa NiO (OH) ay: 3 d ⁷ , kung saan ang elektronikong pagsasaayos ng marangal na argona ng gas.

Pangngalan

- NiO (OH): Nikel (III) oxohydroxide

- Itim na itim

Ari-arian

Pisikal na estado

Itim na kristal na solid.

Solubility

Ang NiO (OH) na oxohydroxide ay napaka natutunaw sa mga acid. Ang phase ng gamma ay natunaw sa sulpuriko acid na may ebolusyon ng oxygen.

Iba pang mga pag-aari

Sa mainit na tubig ito ay nagiging isang nikel (II) at (III) oxohydroxide, Ni ₃ O ₂ (OH) ₄ .

Nabubulok ito sa 140 ° C sa nikel (II) oxide (NiO), tubig at oxygen.

Ang phase ng gamma (γ-NiO (OH)) ay maaaring makuha sa iba't ibang paraan, halimbawa, pagpapagamot ng nikel na may isang tinunaw na halo ng sodium peroxide (Na ₂ O ₂ ) at sodium hydroxide (NaOH) sa 600 º C at paglamig sa Yelo.

Ang phase ng gamma ay nabulok sa pag-init hanggang sa 138 ° C.

Aplikasyon

Sa mga baterya ng nikel

Ang baterya ng nickel na bakal ni Edison, kung saan ginamit ang KOH bilang electrolyte, ay batay sa reaksyon ni nickel (III) oxohydroxide na may iron:

I-download:

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

Mag-load:

Ito ay isang mababalik na reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon.

Ang isang serye ng mga proseso ng kemikal at electrochemical ay naganap sa anode ng mga baterya na ito. Narito ang isang pangkalahatang balangkas:

Pag-download

β-Ni (OH) ₂ ⇔ β-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Mag-load

Pag-iipon ↓ ↓ Sobra

Pag-download

α-Ni (OH) ₂ ⇔ γ-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Mag-load

Sa teknolohiya ng nickel na baterya, ang nikel (III) oxohydroxide NiO (OH) ay tinatawag na "nickel active mass".

Mga baterya ng rechargeable na nikel. May-akda: Superusergeneric. Pinagmulan: Sariling gawain. Pinagmulan: Wikipedia Commons.

Sa electrocatalysis bilang isang nabagong katalista

Ang NiO (OH) ay matagumpay na ginamit sa electrosynthesis ng azopyrazoles, sa pamamagitan ng electrocatalytic oxidation ng aminopyrazoles. Ang pagiging kapaki-pakinabang nito sa synthesis ng mga carboxylic acid na nagsisimula sa mga alkohol o mga compound ng carbonyl ay napatunayan din.

Pagkuha ng isang carboxylic acid sa pamamagitan ng oksihenasyon ng isang alkohol na na-catally ni NiO (OH). Pinagmulan: Orihinal na mula sa en.wikipedia. Ang may-akdang Orihinal na nag-upload ay si V8rik sa en.wikipedia. Pinagmulan: Wikipedia Commons

Ang isa pang halimbawa ay ang dami ng conversion ng hydroxymethylpyridine sa isang pyridinecarboxylic acid. Sa kasong ito, ang bakal o nikelado na elektrod na naaayon sa anode ay sakop ng isang layer ng NiO (OH). Ang daluyan kung saan nagaganap ang electrolysis ay alkalina.

Sa mga reaksyon na ito, ang NiO (OH) ay kumikilos bilang isang mediator ng pagbabawas-oksihenasyon, o "redox" mediator.

Ang elektrolisis ay isinasagawa sa isang cell na may nikel anode at titanium cathode, sa isang medium na alkalina. Sa panahon ng proseso, ang Ni (OH) _{2 ay nabuo} sa ibabaw ng node ng nikel, na mabilis na na-oxidized sa NiO (OH):

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

Ang NiO (OH) ay tumugon sa organikong substrate at ang ninanais na organikong produkto ay nakuha, na nagbabagong-buhay Ni (OH) ₂ :

NiO (OH) + organikong compound → Ni (OH) ₂ + produkto

Tulad ng pagbabagong-buhay ni Ni (OH) ₂ , ang reaksyon ng catalysis ay patuloy.

Ang paggamit ng NiO (OH) bilang isang electrocatalyst ay nagbibigay-daan sa pagkuha ng mga organikong compound na may mababang gastos at sa isang madaling paraan sa kapaligiran.

Sa mga supercapacitors

Ang NiO (OH) kasama ang Ni (OH) ₂ ay mahusay na mga materyales para sa mga supercapacitor electrodes (supercapacitors).

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

Mayroon silang mataas na kapasidad, mababang gastos at, ayon sa ilang mga sanggunian, mababang epekto sa kapaligiran.

Ang mga capacitor sa isang elektronikong circuit. May-akda: PDPhotos. Pinagmulan: Pixabay.

Gayunpaman, mayroon silang mababang kondaktibo. Malutas ito sa pamamagitan ng paggamit ng nanoparticles ng mga nasabing compound, dahil pinatataas nito ang lugar ng ibabaw at binabawasan ang distansya na kinakailangan para sa pagsasabog, na nagsisiguro ng isang mataas na bilis ng paglipat ng mga electron at / o mga ion.

Sa oksihenasyon ng mga metal ions

Ang isa sa mga komersyal na aplikasyon ng nikel (III) oxohydroxide ay batay sa kakayahan nitong mag-oxidize ng mga cobalt (II) ions sa solusyon sa mga cobalt (III) ion.

Mga panganib

Sa solusyon, ang nikel ay mas matatag bilang isang Ni ²⁺ ion , samakatuwid hindi karaniwang nakikipag-ugnay sa mga solusyon sa Ni ³⁺ . Gayunpaman, ang pag-iingat ay pareho, tulad ng nikel, metallic, sa solusyon o sa anyo ng mga solidong asing-gamot nito, ay maaaring maging sanhi ng pagkasensitibo sa balat.

Pinapayuhan na gumamit ng mga kagamitan sa proteksiyon at damit, tulad ng isang kalasag sa mukha, guwantes at sapatos na pangkaligtasan. Ang lahat ng ito ay dapat gamitin tuwing may posibilidad na makipag-ugnay sa mga solusyon sa nikel.

Kung nangyayari ang dermatitis, dapat itong tratuhin sa isang doktor upang mamuno na ito ay sanhi ng nikel.

Tungkol sa posibilidad ng paglanghap, mahusay na pagsasanay na mapanatili ang mga konsentrasyon ng hangin sa hangin ng alikabok ng nickel salts na napakababa, sa pamamagitan ng lokal na bentilasyon, at gumamit ng proteksyon sa paghinga kung kinakailangan.

Ang lahat ng mga compound ng nikel ay inuri ng International Agency for Research on cancer, o IARC, sa kategorya ng mga carcinogens sa mga tao.

Ito ay batay sa data ng epidemiological at pang-eksperimentong.

Mga Sanggunian

1. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. Pang-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
2. Lyalin, BV et al. Electrosynthesis ng azopyrazoles sa pamamagitan ng oksihenasyon ng N-alkylaminopyrazoles sa isang NiO (OH) anode sa may tubig na alkali - Isang berdeng pamamaraan para sa homocoupling NN. Tetrahedron Sulat. 59 (2018) 2741-2744. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
3. Liuyang, Zhang, et al. (2018). Mga materyales na nakabase sa nikel para sa supercapacitors. Mga Materyales Ngayon. Nabawi mula sa sciencedirect.com
4. Ettel, VA at Mosolu, MA (1977). Paghahanda ng Nickel Black. US Patent No. 4,006,216. Pebrero 1, 1977.
5. Scharbert, B. (1993). Proseso para sa oxidizing hydroxymethylpyridine derivatives sa pyridinecarboxylic acid derivatives sa nickel oxide hydroxide anod. US Patent No. 5,259,933. Nobyembre 9, 1993.
6. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia ng Chemical Technology. Dami 17. Ikaapat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
7. Ang Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Ikalimang Edisyon. Dami A 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
8. McBreen, James. (1997). Nickel Hydroxides. Sa Handbook ng Mga Materyales ng Baterya. Publisher ng VCH. Nabawi mula sa osti.gov.