NIKEN (III) HYDROXIT: CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, SỬ DỤNG, RỦI RO - HÓA HỌC - 2025

Các hydroxit niken (III) là một hợp chất vô cơ trong đó kim loại niken có một số quá trình oxy hóa của 3+. Công thức hóa học của nó là Ni (OH) ₃ . Theo các nguồn được tư vấn, cho đến nay vẫn chưa thể xác minh được sự tồn tại của niken (III) hydroxit Ni (OH) ₃ , nhưng có thể thu được niken (III) oxo-hydroxit, NiO (OH).

Niken (III) oxohydroxit NiO (OH) là một chất rắn kết tinh màu đen, kết tinh ở hai dạng: dạng beta và dạng gamma. Dạng tinh thể phổ biến nhất của NiO (OH) là dạng beta.

Cấu tạo của niken (III) oxohydroxit, NiO (OH). Xanh lam = niken, đỏ = oxy, trắng = hydro. Tác giả: Smokefoot. Nguồn: Tác phẩm riêng. Nguồn: Wikipedia Commons

NiO (OH) có thể thu được bằng cách oxi hóa dung dịch niken (II) nitrat (Ni (NO ₃ ) ₂ ) bằng clo (Cl ₂ ) hoặc brom (Br ₂ ) với sự có mặt của kali hydroxit (KOH). Niken (III) oxohydroxit rất dễ tan trong axit. Nó có ứng dụng trong pin niken, trong siêu tụ điện và như một chất xúc tác có thể tái sinh.

Niken (III) oxo-hydroxit NiO (OH) và niken (II) hydroxit Ni (OH) ₂ được tìm thấy cùng nhau trong hoạt động của hầu hết các ứng dụng của chúng, vì cả hai đều là một phần của cùng một phương trình oxit. sự giảm bớt.

Là một hợp chất niken, NiO (OH) có những rủi ro tương tự như các muối niken khác, đó là kích ứng da hoặc viêm da và ung thư.

Cấu trúc tinh thể

Niken (III) oxohydroxit kết tinh ở hai dạng: beta và gamma. Dạng beta β-NiO (OH) có cấu trúc rất giống với dạng β-Ni (OH) ₂ , có vẻ hợp lý vì dạng trước sinh ra từ quá trình oxy hóa dạng sau.

Dạng gamma γ-NiO (OH) là sản phẩm oxy hóa của niken (II) hydroxit ở dạng alpha, α-Ni (OH) ₂ . Giống như thứ hai, gamma có cấu trúc phân lớp với các ion kim loại kiềm, anion và nước nằm xen kẽ giữa các lớp.

Cấu hình điện tử

Trong NiO (OH), niken ở trạng thái oxi hóa 3+, nghĩa là các lớp ngoài cùng của nó thiếu 3 electron, nghĩa là thiếu 2 electron ở lớp 4 s và một electron ở lớp 3 d . Cấu hình điện tử của Ni ³⁺ trong NiO (OH) là: 3 d ⁷ , đâu là cấu hình điện tử của khí argon.

Danh pháp

- NiO (OH): Niken (III) oxohydroxit

- Màu đen niken

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn kết tinh màu đen.

Độ hòa tan

NiO (OH) oxohydroxit rất dễ tan trong axit. Pha gamma hòa tan trong axit sunfuric với sự tiến hóa của oxy.

Các tài sản khác

Trong nước nóng, nó trở thành niken (II) và (III) oxohydroxit, Ni ₃ O ₂ (OH) ₄ .

Nó phân hủy ở 140 ° C thành niken (II) oxit (NiO), nước và oxy.

Pha gamma (γ-NiO (OH)) có thể thu được theo nhiều cách khác nhau, ví dụ, xử lý niken bằng hỗn hợp nóng chảy của natri peroxit (Na ₂ O ₂ ) và natri hydroxit (NaOH) ở 600 ° C và làm lạnh trong nước đóng băng.

Pha gamma bị phân hủy khi đun nóng đến 138 ° C.

Các ứng dụng

Trong pin niken

Pin niken-sắt của Edison, trong đó KOH được sử dụng làm chất điện phân, dựa trên phản ứng của niken (III) oxohydroxit với sắt:

Tải xuống:

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

Tải:

Đó là một phản ứng oxi hóa - khử thuận nghịch.

Một loạt các quá trình hóa học và điện hóa diễn ra ở cực dương của những viên pin này. Đây là một phác thảo chung:

Tải xuống

β-Ni (OH) ₂ ⇔ β-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Tải

Lão hóa ↑ ↓ Quá tải

Tải xuống

α-Ni (OH) ₂ ⇔ γ-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Tải

Trong công nghệ pin niken, niken (III) oxohydroxit NiO (OH) được gọi là “khối lượng hoạt động của niken”.

Pin sạc niken. Tác giả: Superusergeneric. Nguồn: Tác phẩm riêng. Nguồn: Wikipedia Commons.

Trong xúc tác điện như một chất xúc tác có thể tái sinh

NiO (OH) đã được sử dụng thành công trong quá trình điện tổng hợp các azopyrazol, thông qua quá trình oxy hóa xúc tác điện của các aminopyrazol. Tính hữu ích của nó trong quá trình tổng hợp axit cacboxylic bắt đầu từ rượu hoặc các hợp chất cacbonyl cũng đã được chứng minh.

Thu được một axit cacboxylic bằng cách oxi hóa một ancol có xúc tác là NiO (OH). Nguồn: Nguyên văn từ en.wikipedia. Tác giả Người tải lên ban đầu là V8rik tại en.wikipedia. Nguồn: Wikipedia Commons

Một ví dụ khác là chuyển đổi định lượng hydroxymethylpyridine thành axit pyridinecarboxylic. Trong trường hợp này, điện cực thép hoặc niken tương ứng với cực dương được phủ một lớp NiO (OH). Môi trường diễn ra quá trình điện phân là môi trường kiềm.

Trong các phản ứng này, NiO (OH) hoạt động như một chất trung gian oxy hóa khử, hoặc chất trung gian "oxy hóa khử".

Quá trình điện phân được thực hiện trong một tế bào có cực dương niken và cực âm bằng titan, trong môi trường kiềm. Trong quá trình này, Ni (OH) _{2 được hình thành} trên bề mặt của anot niken, nhanh chóng bị oxi hóa thành NiO (OH):

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

NiO (OH) phản ứng với cơ chất hữu cơ và thu được sản phẩm hữu cơ mong muốn, tái sinh Ni (OH) ₂ :

Hợp chất hữu cơ NiO (OH) + → sản phẩm Ni (OH) ₂ +

Khi Ni (OH) ₂ tái sinh, phản ứng xúc tác được tiếp tục.

Việc sử dụng NiO (OH) làm chất xúc tác điện cho phép thu được các hợp chất hữu cơ với chi phí thấp và thân thiện với môi trường.

Trong siêu tụ điện

NiO (OH) cùng với Ni (OH) ₂ là những vật liệu tuyệt vời để làm điện cực siêu tụ điện (siêu tụ điện).

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

Chúng có điện dung cao, chi phí thấp và theo một số tài liệu tham khảo, tác động môi trường thấp.

Tụ điện trong một mạch điện tử. Tác giả: PDPhotos. Nguồn: Pixabay.

Tuy nhiên, chúng có độ dẫn điện thấp. Điều này được giải quyết bằng cách sử dụng các hạt nano của các hợp chất nói trên, vì điều này làm tăng diện tích bề mặt và giảm khoảng cách cần thiết cho sự khuếch tán, đảm bảo tốc độ truyền electron và / hoặc ion cao.

Trong quá trình oxy hóa các ion kim loại

Một trong những ứng dụng thương mại của niken (III) oxohydroxit là dựa trên khả năng oxy hóa ion coban (II) trong dung dịch thành ion coban (III).

Rủi ro

Trong dung dịch, niken bền hơn dưới dạng ion Ni ²⁺ , do đó không thường xuyên tiếp xúc với dung dịch Ni ³⁺ . Tuy nhiên, các biện pháp phòng ngừa đều giống nhau, vì niken, dù là kim loại, ở dạng dung dịch hay ở dạng muối rắn của nó, đều có thể gây mẫn cảm cho da.

Nên sử dụng các thiết bị và quần áo bảo hộ, chẳng hạn như tấm che mặt, găng tay và giày bảo hộ. Tất cả những điều này phải được sử dụng bất cứ khi nào có khả năng tiếp xúc với dung dịch niken.

Nếu viêm da xảy ra, cần được điều trị với bác sĩ để loại trừ nguyên nhân là do niken.

Về khả năng hít phải, thực hành tốt là giữ cho nồng độ bụi muối niken trong không khí rất thấp, thông qua hệ thống thông gió cục bộ và sử dụng thiết bị bảo vệ hô hấp khi cần thiết.

Tất cả các hợp chất niken đều được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế, hay IARC, xếp vào loại chất gây ung thư cho người.

Điều này dựa trên dữ liệu dịch tễ học và thực nghiệm.

Người giới thiệu

1. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
2. Lyalin, BV và cộng sự. Sự tổng hợp điện của azopyrazol thông qua quá trình oxy hóa N-alkylaminopyrazol trên cực dương NiO (OH) trong dung dịch kiềm nước - Một phương pháp màu xanh lá cây để đồng loại NN. Chữ cái tứ diện. 59 (2018) 2741-2744. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
3. Liuyang, Zhang, et al. (2018). Vật liệu dựa trên niken cho siêu tụ điện. Vật liệu Ngày nay. Được khôi phục từ sciricalirect.com
4. Ettel, VA và Mosolu, MA (1977). Điều chế Nickel đen. Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 4.006.216. 1 tháng 2 năm 1977.
5. Scharbert, B. (1993). Quy trình oxy hóa các dẫn xuất hydroxymethylpyridine thành dẫn xuất axit pyridinecarboxylic ở cực dương niken oxit hydroxit. Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 5,259,933. Ngày 9 tháng 11 năm 1993.
6. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Tập 17. Tái bản lần thứ tư. John Wiley và các con trai.
7. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Phiên bản thứ năm. Tập A 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
8. McBreen, James. (1997). Niken Hydroxit. Trong Sổ tay Vật liệu Pin. Nhà xuất bản VCH. Đã khôi phục từ osti.gov.