Nickelhydroxid (ii) struktur, egenskaper, användningar, risker

han nickelhydroxid (ii) Det är ett grönt kristallint oorganiskt fast ämne där nickelmetallen har ett oxidationsnummer på 2+. Dess kemiska formel är Ni (OH)₂. Det kan erhållas genom att tillsätta alkaliska lösningar av kaliumhydroxid (KOH), natriumhydroxid (NaOH) eller ammoniumhydroxid (NH₄OH), släpp en lacklösningar av nickelsalter (ii), som nickelklorid (II) (NICL₂) eller nickelnitrat (ii) (Ni (NO₃)₂).

Under sådana omständigheter fälls ut i form av en voluminös grön gel som kristalliseras efter att ha återstått för att vila länge. Dess kristaller har strukturen i brucita eller magnesio hydroxid (OH)₂.

Nickelhydroxidkristaller, Ni (OH)₂, I ett provrör. Av Ondřej Mangl - Vlastní sbirka, pubdomän, https: // commons.Wikimedia.org/w/index.Php?Curid = 2222697. Källa: Wikipedia Commons.

I naturen, Ni (OH)₂ Det finns i Teofrastite Mineral (engelska Teophrastite), som först rapporterades 1981 när det hittades norr om Grekland.

Ni (OH)₂ kristalliserar i två polymorfa faser, fas a och p, vilket beror på hur det har kristalliserats.

Det är lösligt i syror och tonen i dess grönaktiga färg beror på nickelavgångsaltet.

Det har länge använts som laddningsbart alkaliskt batterikatod. Den har tillämpning i elektrokatalys, vilket gör det till ett mycket användbart material i bränsleceller och elektrosíntes, bland flera tillämpningar.

Det presenterar hälsorisker som ska inhaleras, intas eller om det kommer i kontakt med hud eller ögon. Det betraktas också som ett cancerframkallande medel.

[TOC]

Kristallstruktur

Nickel (ii) hydroxid kan kristallisera på två olika sätt: α-Ni (OH)₂ och ß-NI (OH)₂.

Ni (OH) Crystal₂ Den har den hexagonala strukturen i Brucita (MG (OH)₂). Den perfekta formen är av niolager₂ I ett hexagonalt arrangemang plan av katjoner eller i oktaedral samordning med syre.

Α-Ni-formen (OH)₂ Det kännetecknas av att vara en ganska amorf rörig struktur, med en variabel interlamin. Detta förklaras eftersom det presenterar i dess struktur flera ispedd arter mellan skikten, såsom h₂Eller, åh^-, Sw₄^2- och co₃^2-, Beroende på nickeljonen av avgång.

Kan tjäna dig: kokpunkt: koncept, beräkning och exempel

P-NI (OH)₂ Det presenterar också en lagerstruktur, men mycket enklare, mer ordnad och kompakt. Interlaminutrymmet är 4,60 till. Åh grupper är "fria", det vill säga de bildar inte vätebindningar.

Elektronisk konfiguration

I NI (OH)₂ Nickeln finns i oxidationstillståndet 2+, vilket innebär att 2 elektroner saknar sitt yttersta skikt. NI: s elektroniska konfiguration²⁺ Es: [ar] 3d⁸, Där [ar] är den elektroniska konfigurationen av ädla argongas.

I NI (OH)₂, Elektronerna-d av atomerna av Nor är belägna i mitten av en liten octaedro förvrängd eller. Varje atom av eller tar en elektron av en H och 1/3 av atomerna i Ni, vilket orsakar varje atom av Ni som förlorar 2 elektroner-d.

Ett enkelt sätt att representera det är som följer:

H-o^- Varken^{2+ -}ÅH

Nomenklatur

- Nickelhydroxid (ii)

- Nickelihydroxid

- Nickeloxidmonohydrat (II)

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Blåaktig grön kristallin fast eller gulaktig grön.

Molekylvikt

92 708 g/mol.

Smältpunkt

230 ºC (smälter med nedbrytning).

Densitet

4,1 g/cm³ vid 20 ºC.

Löslighet

Praktiskt taget olöslig i vatten (0,00015 g/100 g h₂ANTINGEN). Det är lätt surt lösligt. Det är också mycket lösligt i ammoniaklösningar (NH₃), Ja, med denna blå violetta komplexa form.

Andra egenskaper

Det är inte en amfoterförening. Detta innebär att det inte kan fungera som syra och som bas.

När Ni (OH)₂ Det erhålls från nickelkloridlösningar (NICL₂) presenterar en grönblå färg, medan om den fälls ut nickelnitratlösningar (eller (nej (nej₃)₂) presenterar en gröngul färg.

Alpha-fasen (a-Ni (OH)₂) har elektrokemiska egenskaper större än beta -fasen. Detta beror på att i ALFA finns ett större antal elektroner tillgängliga för varje nickelatom.

Betaformen (ß-Ni (OH)₂) har presenterat egenskaper hos en halvledare-p.

Ansökningar

I batterier

Den längsta användningen av Ni (OH)₂ Det är i batterier. 1904 använde Thomas Edison det tillsammans med sin NIO (OH) oxid som material för den alkaliska batterikatoden.

Kan tjäna dig: beryllium: historia, struktur, egenskaper, användningarNickel-kadmiumbatterier. © Raimond Spekking. Källa: Wikipedia Commons.

Ni (OH) -katodernas elektrokemi₂ är direkt relaterad till morfologin och storleken på dess partiklar. Nanopartiklar av Ni (OH)₂ På grund av deras lilla storlek har de ett högre elektrokemiskt beteende och en större protons diffusionskoefficient än de största partiklarna.

Det har haft en stor användning som katodmaterial i många laddningsbara alkaliska batterier som nickel-kadmium, nickelhydrogen, nickelhydrogen, bland andra, bland andra. Det har också använts i superhöga prestanda kondensatorer.

Nickel-kadmiumbatteri för bilar. Författare: Claus Cabliter. Källa: eget arbete. Källa: Wikipedia Commons

Reaktionen i dessa enheter innebär oxidation av Ni (OH)₂ Under belastningsfasen och minskningen av barnet (OH) under urladdningsfasen i den alkaliska elektrolyten:

Ni (OH)₂ + Åh^- - och^- ⇔ nio (oh) + h₂ANTINGEN

Denna ekvation är reversibel och kallas redoxövergång.

I analytiska applikationer

Α-Ni (OH)₂ Det har använts för utveckling av elektrokemiska sensorer för vitamin D₃, O Coleciferol, en form av vitamin D som kan erhållas genom exponering av huden i solljus eller genom vissa livsmedel (äggula, komjölk, färsk lax och torskleverolja).

Livsmedel som ger oss vitamin D. Källa: Pixabay

Användningen av hybridsensorer som innehåller a-Ni (OH)₂, Tillsammans med grafen och kiseldioxidoxid tillåter det att D -vitamin₃ direkt i biologiska matriser.

Dessutom den oordningliga laminära strukturen hos a-Ni (OH)₂ Det underlättar in- och utgången av joner i tomma strukturella utrymmen, vilket gynnar sensorns elektrokemiska reversibilitet.

I reaktioner elektrokatalys

Redoxövergången mellan Ni (OH)₂ och barnet (OH) har också använts i den katalytiska oxidationen av många små organiska föreningar i alkalisk elektrolyt. Mekanismen för denna elektrokatalytiska oxidation är som följer:

Kan tjäna dig: sulfaminsyra: struktur, egenskaper, syntes, användning

Ni (OH)₂ + Åh^- - och^- ⇔ nio (oh) + h₂ANTINGEN

NIO (OH) + organisk förening → Ni (OH) 2 + produkt

Den organiska föreningen kan till exempel vara glukos- och glykolaktonprodukt.

Elektrokatalys av oxidationsreaktioner i små molekyler har applicering i bränsleceller, elektroanalys, elektrosíntes och elektrodegradation.

Elbilar med bränslecell i en väte -surad station. Författare: Bex. Källa: eget arbete. Källa: Wikipedia Commons.

I flera användningsområden

Dess elektrokatalytiska egenskaper har fångat uppmärksamhet för användning vid fotokatalys, elektrokromisk, adsorbent och föregångare till nanostrukturföregångare.

Dessutom har den en potentiell användning som pigment på grund av dess höga reflektion.

Risker

Om du värmer upp till dess sönderdelning avger giftiga gaser. Exponering för Ni (OH)₂ presenterar en serie risker. Om det andas in är det irriterande för slemhinnan i övre luftvägarna, kan producera astma och kan generera lungfibros.

Om du kommer i kontakt med dina ögon irriterar det konjunktiva membranet. I huden orsakar det medvetenhet, eld eller klåda och erytem, ​​vilket orsakar svår dermatit och kutanallergier.

Det kan också påverka njurarna, gastrointestinala kanalen, det neurologiska systemet och kan orsaka hjärtskador. Det kan orsaka skador på fostret hos gravida kvinnor.

Ni (OH)₂ Det är cancerframkallande. Har förknippats med risken för utveckling av näscancer och lungor. Dödsfall av cancerarbetare har rapporterats i nickel-kadmiumbatterifabriker.

Det har klassificerats som mycket giftigt för vattenlevande liv, med långvariga skadliga effekter.

När det gäller växter finns det en viss motsägelse, för även om nickel är giftigt för växtlivet, är det också ett viktigt mikronäringsämne för dess utveckling. Det krävs i extremt små mängder för optimal växttillväxt.

Referenser

1. Bomull, f. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
2. Andrade, T.M. et al. (2018). Effekt av utfällningsmedel på de strukturella, morfologiska och kolorimetriska egenskaperna hos nickelhydroxidpartiklar. Kolloid- och gränssnittsvetenskapskommunikation. 23 (2019) 6-13. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
3. Haoran Wang och Changjiang Song. (2019). Elektronisk och fononstruktur av nickelhydroxid: First-Principles beräkningsstudie. Eur. Fysik. J. B (2019) 92:37. Länk återhämtat sig.Kandare.com.
4. National Library of Medicine. (2019). Nickelhydroxyd. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov.
5. Canevari, t.C. (2014). Syntes och karakterisering av alfa-nickel (ii) hydroxidpartiklar på organisk-oorganisk matris och dess tillämpning i en elektokemisk känslig sensor för vitamin D-bestämning. Electrochimica Act 147 (2014) 688-695. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
6. Miao och. et al. (2014). Elektrokatalys och elektroanalys av nickel, STIS -oxider, hydroxider och oxyhydroxider mot små molekyler. Biosensorer och bioelektronik. 53 (2014) 428-439. Återhämtat sig från Scientedirect.com.