的氢氧化镍(III)是一种无机化合物,其中,所述镍金属具有3+的氧化数。其化学式为Ni(OH)3。根据所咨询的消息来源,到目前为止,尚无法证实氢氧化镍(III)Ni(OH)3的存在,但有可能获得羟基氧化镍(III)NiO(OH)。
羟基氧化镍(III)NiO(OH)是一种黑色结晶固体,具有两种结晶形式:β和γ形式。NiO(OH)最常见的晶体形式是β。
羟基氧化镍(III),NiO(OH)的结构。蓝色=镍,红色=氧,白色=氢。作者:Smokefoot。资料来源:自己的作品。资料来源:Wikipedia Commons
NiO(OH)可以通过在氢氧化钾(KOH)存在下用氯(Cl 2)或溴(Br 2)氧化硝酸镍(II)溶液(Ni(NO 3)2)来获得。羟基氧化镍(III)非常易溶于酸。它可用于镍电池,超级电容器和可再生催化剂。
羟基镍(III)氢氧化镍(OH)和氢氧化镍(II)的镍(OH)2在大多数应用中都被发现,因为它们都是同一氧化物方程式的一部分。减少。
作为一种镍化合物,NiO(OH)具有与其他镍盐相同的风险,即皮肤刺激或皮炎和癌症。
晶体结构
羟基氧化镍(III)结晶为两种形式:β和γ。β形式的β-NiO(OH)与β-Ni(OH)2的结构非常相似,这似乎是合乎逻辑的,因为前者来自后者的氧化。
γ-NiO(OH)形式是其α形式的氢氧化镍(II)的氧化产物α-Ni(OH)2。像后者一样,γ具有层状结构,碱金属离子,阴离子和水散布在层之间。
电子配置
在NiO(OH)中,镍处于3+氧化态,这意味着其最外层缺少3个电子,即,第4s层缺少2个电子,第3d层缺少1个电子。 。NiO(OH)中Ni 3+的电子结构为:3 d 7,其中为稀有氩气的电子结构。
命名法
-NiO(OH):羟基氧化镍(III)
-镍黑
物产
物理状态
黑色结晶固体。
溶解度
NiO(OH)羟基氧化物极易溶于酸。γ相随着氧气的释放而溶于硫酸。
其他性质
在热水中,它变成镍(II)和(III)羟基氧化物Ni 3 O 2(OH)4。
在140°C时分解为氧化镍(II),水和氧气。
γ相(γ-NiO(OH))可以通过多种方式获得,例如,在600°C下用过氧化钠(Na 2 O 2)和氢氧化钠(NaOH)的熔融混合物处理镍,然后在冷冻水。
加热到138°C时,γ相分解。
应用领域
在镍电池中
爱迪生(Edison)的镍铁电池,其中KOH用作电解质,是基于羟基氧化镍(III)与铁的反应:
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Fe + 2NiO(OH)+ H 2 O⇔Fe(OH)2 + 2Ni(OH)2
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这是可逆的氧化还原反应。
这些电池的阳极发生一系列化学和电化学过程。以下是一般概述:
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的β-Ni(OH)2 ⇔β-的NiO(OH)+ H + + E -
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老化↑↓超载
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α-Ni系(OH)2 ⇔γ-的NiO(OH)+ H + + E -
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在镍电池技术中,羟基氧化镍(III)NiO(OH)被称为“镍活性物质”。
镍可充电电池。作者:超级用户。资料来源:自己的作品。资料来源:Wikipedia Commons。
在电催化中用作可再生催化剂
通过氨基吡唑的电催化氧化,NiO(OH)已成功用于偶氮吡唑的电合成中。还证明了其在从醇或羰基化合物开始的羧酸合成中的有用性。
通过NiO(OH)催化的醇的氧化获得羧酸。资料来源:最初来自en.wikipedia。作者原始上传者是en.wikipedia上的V8rik。资料来源:Wikipedia Commons
另一个例子是羟甲基吡啶向吡啶羧酸的定量转化。在这种情况下,对应于阳极的钢或镍电极被一层NiO(OH)覆盖。发生电解的介质是碱性的。
在这些反应中,NiO(OH)充当还原氧化介体或“氧化还原”介体。
电解在具有镍阳极和钛阴极的电池中在碱性介质中进行。在此过程中,Ni(OH)2在镍阳极的表面形成,并迅速被氧化为NiO(OH):
的Ni(OH)2 + OH - - ë - ⇔的NiO(OH)+ H 2 ö
NiO(OH)与有机底物反应,获得所需的有机产物,从而再生Ni(OH)2:
NiO(OH)+有机化合物→Ni(OH)2 +产物
随着Ni(OH)2的再生,催化反应继续进行。
通过使用NiO(OH)作为电催化剂,可以低成本且以环境友好的方式获得有机化合物。
在超级电容器中
NiO(OH)与Ni(OH)2一起是用于超级电容器电极(超级电容器)的优良材料。
的Ni(OH)2 + OH - ⇔的NiO(OH)+ H 2 O +ë -
它们具有高电容,低成本,并且根据一些参考资料,对环境的影响也很小。
电子电路中的电容器。作者:PDPhotos。资料来源:
但是,它们的电导率低。这通过使用所述化合物的纳米颗粒来解决,因为这增加了表面积并且减小了扩散所需的距离,这确保了电子和/或离子的高速传输。
在金属离子的氧化中
羟基氧化镍(III)的商业应用之一是基于其将溶液中的钴(II)离子氧化为钴(III)离子的能力。
风险性
在溶液中,镍作为Ni 2+离子更稳定,因此通常不与Ni 3+溶液接触。但是,预防措施是一样的,无论是金属的,溶液中的还是固态盐形式的镍,都会引起皮肤过敏。
建议使用防护设备和衣物,例如面罩,手套和安全鞋。只要有可能与镍溶液接触,就必须使用所有这些方法。
如果发生皮炎,应请医生治疗以排除它是由镍引起的。
关于吸入的可能性,优良作法是通过局部通风使空气中的镍盐粉尘浓度保持在非常低的水平,并在必要时使用呼吸保护装置。
国际癌症研究机构(IARC)将所有镍化合物归类为人类致癌物。
这是基于流行病学和实验数据。
参考文献
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