Nickel (II) -hydroxidstruktur, Eigenschaften, Verwendungen, Risiken

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Jonah Lester
Nickel (II) -hydroxidstruktur, Eigenschaften, Verwendungen, Risiken

Das Nickel (II) -hydroxid Es ist ein grüner kristalliner anorganischer Feststoff, bei dem das Nickelmetall eine Oxidationszahl von 2+ aufweist. Seine chemische Formel lautet Ni (OH)zwei. Es kann durch Zugabe von alkalischen Lösungen von Kaliumhydroxid (KOH), Natriumhydroxid (NaOH) oder Ammoniumhydroxid (NH) erhalten werden4OH) tropfenweise zu wässrigen Lösungen von Nickel (II) -Salzen wie Nickel (II) -chlorid (NiCl)zwei) oder Nickel (II) -nitrat (Ni (NO3)zwei).

Unter solchen Umständen fällt es als voluminöses grünes Gel aus, das nach langem Stehen kristallisiert. Seine Kristalle haben die Struktur von Brucit oder Magnesiumhydroxid Mg (OH)zwei.

Nickelhydroxidkristalle, Ni (OH)zwei, in einem Reagenzglas. Von Ondřej Mangl - Vlastní sbírka, gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2222697. Quelle: Wikipedia Commons.

In der Natur ist Ni (OH)zwei wird im Mineral Theophrastit gefunden (aus dem Englischen Theophrastit), über die erstmals 1981 berichtet wurde, als sie in Nordgriechenland gefunden wurde.

Ni (OH)zwei kristallisiert in zwei polymorphe Phasen, die α- und β-Phase, die von der Art und Weise abhängt, wie sie kristallisiert haben.

Es ist säurelöslich und der Farbton seiner grünlichen Farbe hängt vom Nickelsalz ab.

Es wird seit langem als Kathode in wiederaufladbaren Alkalibatterien verwendet. Es findet Anwendung in der Elektrokatalyse, was es unter mehreren Anwendungen zu einem sehr nützlichen Material für Brennstoffzellen und Elektrosynthese macht.

Es birgt Gesundheitsrisiken beim Einatmen, Verschlucken oder bei Kontakt mit Haut oder Augen. Es wird auch als krebserregend angesehen.

Artikelverzeichnis

  • 1 Kristallstruktur
  • 2 Elektronische Konfiguration
  • 3 Nomenklatur
  • 4 Eigenschaften
    • 4.1 Physikalischer Zustand
    • 4.2 Molekulargewicht
    • 4.3 Schmelzpunkt
    • 4.4 Dichte
    • 4.5 Löslichkeit
    • 4.6 Andere Eigenschaften
  • 5 Verwendungen
    • 5.1 In Batterien
    • 5.2 In analytischen Anwendungen
    • 5.3 Bei der Elektrokatalyse von Reaktionen
    • 5.4 In verschiedenen Anwendungen
  • 6 Risiken
  • 7 Referenzen

Kristallstruktur

Nickel (II) -hydroxid kann auf zwei verschiedene Arten kristallisieren: α-Ni (OH)zwei und β-Ni (OH)zwei.

Ni (OH) -Kristallzwei hat die hexagonale Struktur von Brucit (Mg (OH)zwei). Die ideale Form sind NiO-Schichtenzwei in einer planaren hexagonalen Anordnung von Ni-Kationen in oktaedrischer Koordination mit Sauerstoff.

Die α-Ni (OH) -Formzwei Es zeichnet sich durch eine eher amorphe ungeordnete Struktur mit einem variablen interlaminaren Raum aus, der jedoch größer ist als in der β-Phase. Dies wird erklärt, weil es innerhalb seiner Struktur mehrere Arten aufweist, die zwischen den Schichten verteilt sind, wie z. B. H.zweiO, OH-, SW4zwei- und CO3zwei-, abhängig vom Ausgangs-Nickelsalzanion.

Β-Ni (OH)zwei Es hat auch eine geschichtete Struktur, ist aber viel einfacher, ordentlicher und kompakter. Der interlaminare Raum beträgt 4,60 A. OH-Gruppen sind "frei", dh sie bilden keine Wasserstoffbrücken..

Elektronische Konfiguration

Im Ni (OH)zwei Nickel befindet sich in der Oxidationsstufe 2+, was bedeutet, dass in seiner äußersten Hülle 2 Elektronen fehlen. Die Elektronenkonfiguration von Nizwei+ ist: [Ar] 3d8, wobei [Ar] die Elektronenkonfiguration des Edelgases Argon ist.

Im Ni (OH)zwei, Elektronen-d der Ni-Atome befinden sich im Zentrum eines kleinen verzerrten Oktaeders von O. Jedes O-Atom entnimmt einem H und 1/3 der Ni-Atome ein Elektron, wodurch jedes Ni-Atom 2 Elektronen verliert-d.

Eine einfache Art, es darzustellen, ist wie folgt:

H-O- Wederzwei+ -OH

Nomenklatur

- Nickel (II) -hydroxid

- Nickeldihydroxid

- Nickel (II) oxidmonohydrat

Eigenschaften

Körperlicher Status

Blaugrüner oder gelblich-grüner kristalliner Feststoff.

Molekulargewicht

92,708 g / mol.

Schmelzpunkt

230 ºC (schmilzt unter Zersetzung).

Dichte

4,1 g / cm3 bei 20 ºC.

Löslichkeit

In Wasser praktisch unlöslich (0,00015 g / 100 g H.zweiODER). Es ist leicht in Säuren löslich. Es ist auch in Ammoniaklösungen (NH) sehr gut löslich3), da bei dieser Form Komplexe von bläulich-violetter Farbe.

Andere Eigenschaften

Es ist keine amphotere Verbindung. Dies bedeutet, dass es nicht sowohl als Säure als auch als Base wirken kann..

Wenn das Ni (OH)zwei wird aus Lösungen von Nickelchlorid (NiCl) erhaltenzwei) zeigt eine bläulich-grüne Farbe, während es aus Lösungen von Nickelnitrat (Ni (NO3)zwei) hat eine grün-gelbe Farbe.

Die Alpha-Phase (α-Ni (OH)zwei) hat elektrochemische Eigenschaften, die größer als die Beta-Phase sind. Dies liegt daran, dass in Alpha eine größere Anzahl von Elektronen für jedes Nickelatom verfügbar ist..

Die Beta-Form (β-Ni (OH)zwei) hat Eigenschaften eines Halbleitertyps vorgestellt-p.

Anwendungen

In Batterien

Am längsten verwendete Verwendung von Ni (OH)zwei es ist in Batterien. 1904 verwendete Thomas Edison es zusammen mit seinem Oxid NiO (OH) als Material für die Kathode von Alkalibatterien..

Nickel-Cadmium-Batterien. © Raimond Spekking. Quelle: Wikipedia Commons.

Die elektrochemische Kapazität von Ni (OH) -Kathodenzwei es steht in direktem Zusammenhang mit der Morphologie und Größe seiner Partikel. Ni (OH) -Nanopartikelzwei Aufgrund ihrer geringen Größe haben sie ein überlegenes elektrochemisches Verhalten und einen höheren Protonendiffusionskoeffizienten als größere Partikel..

Es wurde häufig als Kathodenmaterial in vielen wiederaufladbaren Alkalibatterien wie Nickel-Cadmium, Nickel-Wasserstoff, Nickel-Eisen usw. verwendet. Es wurde auch in Hochleistungs-Superkondensatoren verwendet.

Nickel-Cadmium-Batterie für Automobile. Verfasser: Claus Ableiter. Quelle: Eigene Arbeit. Quelle: Wikipedia Commons

Die Reaktion in diesen Vorrichtungen beinhaltet die Oxidation von Ni (OH)zwei während der Ladephase und der Reduktion von NiO (OH) während der Entladungsphase im alkalischen Elektrolyten:

Ni (OH)zwei + Oh- - und- ⇔ NiO (OH) + H.zweiODER

Diese Gleichung ist reversibel und wird als Redoxübergang bezeichnet..

In analytischen Anwendungen

Α-Ni (OH)zwei Es wurde zur Entwicklung elektrochemischer Sensoren zur Bestimmung von Vitamin D verwendet3, oder Cholecalciferol, eine Form von Vitamin D, die erhalten werden kann, indem die Haut dem Sonnenlicht oder einigen Nahrungsmitteln (Eigelb, Kuhmilch, frischer Lachs und Lebertran) ausgesetzt wird..

Lebensmittel, die uns mit Vitamin D versorgen. Quelle: Pixabay

Verwendung von Hybridsensoren mit α-Ni (OH)zwei, ermöglicht zusammen mit Graphenoxid und Kieselsäure die Quantifizierung von Vitamin D.3 direkt in biologischen Matrizen.

Weiterhin ist die ungeordnete Lamellenstruktur von α-Ni (OH)zwei erleichtert den Ein- und Austritt von Ionen in leere Strukturräume, was die elektrochemische Reversibilität des Sensors begünstigt.

Bei der Elektrokatalyse von Reaktionen

Der Redoxübergang zwischen Ni (OH)zwei und NiO (OH) wurde auch bei der katalytischen Oxidation vieler kleiner organischer Verbindungen in alkalischem Elektrolyten verwendet. Der Mechanismus dieser elektrokatalytischen Oxidation ist wie folgt:

Ni (OH)zwei + Oh- - und- ⇔ NiO (OH) + H.zweiODER

NiO (OH) + organische Verbindung → Ni (OH) 2 + Produkt

Die organische Verbindung kann beispielsweise Glucose und das Produkt Glucolacton sein.

Die Elektrokatalyse von Oxidationsreaktionen kleiner Moleküle findet Anwendung in Brennstoffzellen, Elektroanalyse, Elektrosynthese und Elektroabbau.

Brennstoffzellen-Elektroautos an einer Wasserstofftankstelle. Verfasser: Bexim. Quelle: Eigene Arbeit. Quelle: Wikipedia Commons.

In verschiedenen Anwendungen

Seine elektrokatalytischen Eigenschaften haben die Aufmerksamkeit auf Anwendungen in der Photokatalyse, in elektrochromen Vorrichtungen, Adsorbentien und Vorläufern von Nanostrukturen gelenkt..

Darüber hinaus kann es aufgrund seines hohen Reflexionsvermögens als Pigment verwendet werden..

Risiken

Wenn es zur Zersetzung erhitzt wird, gibt es giftige Gase ab. Exposition gegenüber Ni (OH)zwei birgt eine Reihe von Risiken. Wenn es eingeatmet wird, reizt es die Schleimhaut der oberen Atemwege, kann Asthma verursachen und Lungenfibrose verursachen..

Wenn es mit den Augen in Kontakt kommt, reizt es die Bindehautmembran. In der Haut verursacht Sensibilisierung, Brennen oder Juckreiz und Erythem, was zu schwerer Dermatitis und Hautallergien führt.

Es kann auch die Nieren, den Magen-Darm-Trakt und das neurologische System betreffen und Herz-Kreislauf-Schäden verursachen. Kann den Fötus schwangerer Frauen schädigen.

Ni (OH)zwei es ist krebserregend. Es wurde mit dem Risiko der Entwicklung von Nasen- und Lungenkrebs in Verbindung gebracht. In Krebsfabriken mit Nickel-Cadmium-Batterien wurde über den Tod von Arbeitnehmern durch Krebs berichtet.

Es wurde als sehr giftig für Wasserlebewesen mit langfristigen schädlichen Wirkungen eingestuft..

In Bezug auf Pflanzen besteht ein gewisser Widerspruch, da Nickel zwar für das Pflanzenleben toxisch ist, aber auch ein wesentlicher Mikronährstoff für seine Entwicklung ist. Erforderlich in extrem kleinen Mengen für ein optimales Pflanzenwachstum.

Verweise

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