НИКАЛ (ИИИ) ХИДРОКСИД: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБА, РИЗИЦИ - ХЕМИЈА - 2025

Хидроксид никл (ИИИ) је неорганско једињење назначен тиме што метал никл има оксидације број 3+. Његова хемијска формула је Ни (ОХ) ₃ . Према изворима који су консултовани, до сада није било могуће верификовати постојање никл (ИИИ) хидроксида Ни (ОХ) ₃ , али било је могуће добити никл (ИИИ) оксо-хидроксид, НиО (ОХ).

Никал (ИИИ) оксохидроксид НиО (ОХ) је црна кристална чврста супстанца која се кристализује у два облика: бета и гама. Најчешћи кристални облик НиО (ОХ) је бета.

Структура никсовог (ИИИ) оксохидроксида, НиО (ОХ). Плава = никл, црвена = кисеоник, бела = водоник. Аутор: Смокефоот. Извор: Властити рад. Извор: Википедиа Цоммонс

НиО (ОХ) могу се добити оксидацијом никл (ИИ) нитрат решења (Ни (НО ₃ ) ₂ ) са хлором (ЦИ ₂ ) или брома (Бр ₂ ) у присуству калијум хидроксида (КОХ). Никелов (ИИИ) оксохидроксид је веома растворљив у киселинама. Примјена је у никл-батеријама, у суперкондензаторима и као обновљиви катализатор.

Никад (ИИИ) оксо-хидроксид НиО (ОХ) и никл (ИИ) хидроксид Ни (ОХ) ₂ налазе се заједно у раду већине њихових примена, јер су оба део исте оксидне једначине. смањење.

Будући да је једињење никла, НиО (ОХ) представља исте ризике као и друге никл соли, односно иритација коже или дерматитис и рак.

Кристална структура

Никелов (ИИИ) оксохидроксид кристализира у два облика: бета и гама. Бета облик β-НиО (ОХ) има врло сличну структуру као β-Ни (ОХ) ₂ , што изгледа логично јер први долази од оксидације другог.

Облик гама γ-НиО (ОХ) је производ оксидације никл (ИИ) хидроксида у свом алфа облику, α-Ни (ОХ) ₂ . Као и други, гама има слојевиту структуру са јонима алиона метала, анионима и водом који су измештени међу слојевима.

Електронска конфигурација

У НиО (ОХ) никл је у оксидационом стању 3+, што значи да му најудаљенији слојеви недостају 3 електрона, односно два електрона недостају слоју 4 с, а један електрон из слоја 3 д . Електронска конфигурација Ни ³⁺ у НиО (ОХ) је: 3 д ⁷ , где је електронска конфигурација племенитог гасног аргона.

Номенклатура

- НиО (ОХ): никл (ИИИ) оксохидроксид

- Никељ црни

Својства

Физичко стање

Црна кристална чврста супстанца.

Растворљивост

НиО (ОХ) оксохидроксид је врло растворљив у киселинама. Гама фаза се раствара у сумпорној киселини уз еволуцију кисеоника.

Остала својства

У топлој води она постаје никла (ИИ) и (ИИИ) окохидрокиде, Ни ₃ О ₂ (ОХ) ₄ .

Разлаже се на 140 ° Ц у никл (ИИ) оксид (НиО), воду и кисеоник.

Фаза гама (γ-НИО (ОХ)) могу се добити на различите начине, на пример, лечење никл са отопљене мешавине натријум пероксид (На ₂ О ₂ ) и натријум хидроксида (НаОХ) на 600 ° Ц и хлађење у залеђена вода.

Гама фаза се разграђује загревањем до 138 ° Ц.

Апликације

У никалним батеријама

Едисонова батерија од никла-гвожђа, у којој се КОХ користи као електролит, заснива се на реакцији никл (ИИИ) оксохидроксида са гвожђем:

Преузимање:

Фе + 2НиО (ОХ) + Х ₂ О ⇔ Фе (ОХ) ₂ + 2Ни (ОХ) ₂

Оптерећење:

То је реверзибилна реакција редукције оксидације.

На аноди ових батерија одвија се низ хемијских и електрохемијских процеса. Ево општег описа:

Преузимање

β-Ни (ОХ) ₂ β-НиО (ОХ) + Х ⁺ + е ^-

Оптерећење

Старење ↑ ↓ Преоптерећење

Преузимање

α-Ни (ОХ) ₂ γ-НиО (ОХ) + Х ⁺ + е ^-

Оптерећење

У технологији никл батерија, никал (ИИИ) оксохидроксид НиО (ОХ) се назива „никл активна маса“.

Нике пуњиве батерије. Аутор: Суперусергенериц. Извор: Властити рад. Извор: Википедиа Цоммонс.

У електрокатализи као обновљивом катализатору

НиО (ОХ) се успешно користи у електросинтези азопиразола, електрокаталитичком оксидацијом аминопиразолима. Доказана је и његова корисност у синтези карбоксилних киселина почевши од алкохола или карбонилних једињења.

Добијање карбоксилне киселине оксидацијом алкохола који катализује НиО (ОХ). Извор: Изворно из ен.википедиа. Аутор оригиналног учитавача био је В8рик на ен.википедиа. Извор: Википедиа Цоммонс

Други пример је квантитативна конверзија хидроксиметилпиридина у пиридинкарбоксилну киселину. У овом случају, челична или никална електрода која одговара аноди прекривена је слојем НиО (ОХ). Медијум у коме се одвија електролиза је алкални.

У овим реакцијама, НиО (ОХ) делује као медијатор редукције-оксидације или „редокс“ медијатор.

Електролиза се врши у ћелији са никловом анодом и катодом титанијума, у алкалном медијуму. Током процеса, на површини никл-аноде _{настаје} Ни (ОХ) ₂ , који се брзо оксидује у НиО (ОХ):

Ни (ОХ) ₂ + ОХ ^- - е ^- ⇔ НиО (ОХ) + Х ₂ О

НиО (ОХ) реагује са органским супстратом и добија се жељени органски производ, регенеришући Ни (ОХ) ₂ :

НиО (ОХ) + органско једињење → Ни (ОХ) ₂ + производ

Како се Ни (ОХ) ₂ регенерише, реакција катализе се наставља.

Употреба НиО (ОХ) као електрокатализатора омогућава добијање органских једињења са малим трошковима и на еколошки прихватљив начин.

У суперкапациторима

НиО (ОХ) заједно с Ни (ОХ) ₂ су одлични материјали за електроде суперкапацитета (суперкапацитатори ).

Ни (ОХ) ₂ + ОХ ^- ⇔ НиО (ОХ) + Х ₂ О + е ^-

Имају висок капацитет, ниску цену и, према неким референцама, низак утицај на животну средину.

Кондензатори у електронском кругу. Аутор: ПДПхотос. Извор: Пикабаи.

Међутим, имају ниску проводљивост. Ово се решава коришћењем наночестица наведених једињења, јер се тиме повећава површина и смањује удаљеност потребна за дифузију, што обезбеђује велику брзину преноса електрона и / или јона.

При оксидацији јона метала

Једна од комерцијалних примена никсовог (ИИИ) оксохидроксида заснива се на његовој способности оксидације јона кобалта (ИИ) у раствору кобалт (ИИИ) јона.

Ризици

У раствору је никал стабилнији као ион Ни ²⁺ , па није уобичајено доћи у контакт са растворима Ни ³⁺ . Међутим, мере предострожности су исте, јер никл, било металик, у раствору или у облику његових чврстих соли, може проузроковати преосјетљивост коже.

Препоручљиво је користити заштитну опрему и одећу, као што су штитник за лице, рукавице и заштитна обућа. Све ово мора се користити кад год постоји могућност контакта са растворима никла.

Ако се појави дерматитис, треба га лечити код лекара који ће искључити да га узрокује никл.

Што се тиче могућности удисања, добра пракса је да се у ваздуху концентрације праха никла соли задрже у веома ниским количинама, кроз локалну вентилацију, и да се по потреби користи заштита дисајних путева.

Међународна агенција за истраживање рака или ИАРЦ сва једињења никла класификују у категорију канцерогених организама за људе.

Ово се заснива на епидемиолошким и експерименталним подацима.

Референце

1. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
2. Лиалин, БВ и др. Електросинтеза азопиразолима оксидацијом Н-алкиламинопиразолима на НиО (ОХ) аноди у воденој алкали - Зелена метода за НН хомопарирање. Тетрахедрон Леттерс. 59 (2018) 2741-2744. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
3. Лиуианг, Зханг и др. (2018). Материјали на бази никла за суперкондензаторе. Материјали данас. Опоравак од сциенцедирецт.цом
4. Еттел, ВА и Мосолу, МА (1977). Припрема никл црне боје. УС патент бр. 4,006,216. 1. фебруара 1977.
5. Сцхарберт, Б. (1993). Поступак за оксидацију деривата хидроксиметилпиридина до деривата пиридинкарбоксилне киселине на анодама никл оксид хидроксида. УС патент бр. 5,259,933. 9. новембра 1993.
6. Кирк-Отхмер (1994). Енциклопедија хемијске технологије. Свезак 17. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
7. Уллманнова енциклопедија индустријске хемије. (1990). Пето издање. Том А 17. ВЦХ Верлагсгеселлсцхафт мбХ.
8. МцБреен, Јамес. (1997). Хидроксиди никла. У Приручнику за батерије. ВЦХ Публисхер. Опоравак од ости.гов.