Idrossido di cobalto (II): proprietà, sintesi, reazioni
L’idrossido di cobalto (II) è un composto inorganico avente formula Co(OH)2 in cui il cobalto ha numero di ossidazione +2.
È un idrossido poco solubile e ha un prodotto di solubilità pari a 1.6 · 10-15
L’idrossido di cobalto (II) dà luogo all’equilibrio di dissociazione:
Co(OH)2 ⇄ Co2+ + 2 OH–
L’espressione del prodotto di solubilità è:
Kps = [Co2+][OH–]2
Detta x la sua solubilità molare all’equilibrio si ha:
[Co2+] = x e [OH–] = 2x
Sostituendo questi valori nell’espressione del prodotto di solubilità si ha:
1.6 · 10-15 = (x)(2x)2 = 4x3
Da cui x = ∛1.6 · 10-15/4 = 7.4 · 10-6 M
Pertanto la sua solubilità è pari a 7.4 · 10-6 mol/L · 92.948 g/mol = 6.9 · 10-4 g/L
Proprietà
Lo ione Co2+ in soluzione ha un colore da rosso a rosa brillante ed è abbastanza stabile. Per aggiunta di una base precipita come idrossido e si forma un precipitato blu brillante.
Una proprietà molto notevole dell’idrossido di cobalto (II) è che il suo colore cambia rapidamente dal blu al rosa sporco. A seconda della concentrazione dell’idrossido in eccesso la variazione di colore può richiedere tempi diversi ma alla fine tutto il precipitato diventa rosa.
La forma rosa è infatti la più stabile delle due. Ha due forme polimorfiche: α- e β-Co(OH) 2 . La fase α è metastabile e subisce facilmente una trasformazione di fase nella fase β più stabile in mezzi fortemente alcalini. Pertanto, β-Co(OH) 2 viene spesso utilizzato come additivo per le batterie secondarie alcaline a causa della stabilità negli elettroliti alcalini e della conduttività migliorata quando caricato a β-CoOOH.
Sintesi
L’idrossido di cobalto (II) si ottiene quando un idrossido alcalino è aggiunto a una soluzione acquosa di un sale di cobalto(II) secondo una reazione di doppio scambio:
CoCl2(aq) + 2 NaOH(aq) → Co(OH)2(s) + 2 NaCl(aq)
Co(NO3)2(aq) + 2 KOH(aq) → Co(OH)2(s) + 2 NaNO3(aq)
Per la preparazione di nanostrutture di idrossido di cobalto (II) sono stati sviluppati vari metodi tra cui precipitazione chimica, idrotermale, solvotermica. Oltre a questi metodi, è stata applicata anche l’elettrodeposizione catodica
Reazioni
L’idrossido di cobalto (II) è un idrossido anfotero.
Reagisce quindi con gli acidi come l’acido nitrico per dare nitrato di cobalto (II):
Co(OH)2 + 2 HNO3 → Co(NO3)2 + 2 H2O
In ambiente basico dà luogo alla formazione del tertraidrosso cobaltato (II) secondo la reazione netta:
Co(OH)2 + 2 OH– → [Co(OH)4]2-
Alla temperatura di 168°C sotto vuoto dà luogo a decomposizione termica con formazione dell’ossido di cobalto (II)
Co(OH)2 → CoO + H2O
È ossidato dall’ossigeno formando idrossido di cobalto (III):
4 Co(OH)2 + O2 + 2 H2O → 4 Co(OH)3
Usi
È utilizzato come agente essiccante per vernici e inchiostri, per la preparazione di altri composti di cobalto e viene aggiunto agli inchiostri da stampa litografica per migliorarne le proprietà di essiccazione. Può essere utilizzato quale promotore di adesione della gomma, nei pigmenti speciali e nei materiali organometallici.
È usato come catalizzatore nella produzione di batterie o elettrodi. L’idrossido di cobalto è un materiale per elettrodi ampiamente studiato per supercondensatori e batterie alcaline a ioni di zinco. I supercondensatori, in quanto dispositivi di accumulo di energia sostenibile, possono contribuire all’ambiente ecologico naturale e alla società.
Inoltre l’idrossido di cobalto (II) ha una buona stabilità ciclica, il che significa che può mantenere le sue prestazioni su un gran numero di cicli di carica/scarica. La sua struttura a strati offre diverse proprietà vantaggiose, tra cui un’eccellente reversibilità, una spaziatura interstrato superiore, un’elevata capacità e un’attività redox elettrochimica ben definita.
Chimicamo la chimica online perché tutto è chimica
il 17 Ottobre 2021