- Structure en cristal
- Configuration électronique
- Nomenclature
- Propriétés
- État physique
- Solubilité
- Autres propriétés
- Applications
- Dans les batteries au nickel
- En électrocatalyse comme catalyseur régénérable
- Dans les supercondensateurs
- En oxydation des ions métalliques
- Des risques
- Références
L' hydroxyde de nickel (III) est un composé inorganique dans lequel le nickel métallique a un indice d'oxydation de 3+. Sa formule chimique est Ni (OH) 3. Selon les sources consultées, jusqu'à présent il n'a pas été possible de vérifier l'existence de l'hydroxyde de nickel (III) Ni (OH) 3, mais il a été possible d'obtenir l'oxo-hydroxyde de nickel (III), NiO (OH).
L'oxohydroxyde de nickel (III) NiO (OH) est un solide cristallin noir qui cristallise sous deux formes: les formes bêta et gamma. La forme cristalline la plus courante de NiO (OH) est bêta.
Structure de l'oxohydroxyde de nickel (III), NiO (OH). Bleu = nickel, rouge = oxygène, blanc = hydrogène. Auteur: Smokefoot. Source: Travail personnel. Source: Wikipédia Commons
NiO (OH) peut être obtenu par oxydation de solutions de nitrate de nickel (II) (Ni (NO 3) 2) avec du chlore (Cl 2) ou du brome (Br 2) en présence d'hydroxyde de potassium (KOH). L'oxohydroxyde de nickel (III) est très soluble dans les acides. Il trouve une application dans les batteries au nickel, dans les supercondensateurs et comme catalyseur régénérable.
L'oxo-hydroxyde de nickel (III) NiO (OH) et l'hydroxyde de nickel (II) Ni (OH) 2 se retrouvent ensemble dans le fonctionnement de la plupart de leurs applications, car tous deux font partie de la même équation d'oxyde. réduction.
Étant un composé de nickel, NiO (OH) présente les mêmes risques que les autres sels de nickel, c'est-à-dire une irritation cutanée ou une dermatite et un cancer.
Structure en cristal
L'oxohydroxyde de nickel (III) cristallise sous deux formes: bêta et gamma. La forme bêta β-NiO (OH) a une structure très similaire à β-Ni (OH) 2, ce qui semble logique puisque la première provient de l'oxydation de la seconde.
La forme gamma γ-NiO (OH) est le produit d'oxydation de l'hydroxyde de nickel (II) sous sa forme alpha, α-Ni (OH) 2. Comme ce dernier, gamma a une structure en couches avec des ions de métaux alcalins, des anions et de l'eau intercalés entre les couches.
Configuration électronique
Dans NiO (OH), le nickel est à l'état d'oxydation 3+, ce qui signifie que ses couches les plus externes manquent de 3 électrons, c'est-à-dire qu'il manque deux électrons de la couche 4 s et un électron de la couche 3 d. La configuration électronique de Ni 3+ dans NiO (OH) est: 3 j 7, où est la configuration électronique de l'argon gaz rare.
Nomenclature
- NiO (OH): oxohydroxyde de nickel (III)
- Noir nickel
Propriétés
État physique
Solide cristallin noir.
Solubilité
L'oxohydroxyde de NiO (OH) est très soluble dans les acides. La phase gamma se dissout dans l'acide sulfurique avec dégagement d'oxygène.
Autres propriétés
Dans l'eau chaude, il devient un oxohydroxyde de nickel (II) et (III), Ni 3 O 2 (OH) 4.
Il se décompose à 140 ° C en oxyde de nickel (II) (NiO), en eau et en oxygène.
La phase gamma (γ-NiO (OH)) peut être obtenue de diverses manières, par exemple en traitant le nickel avec un mélange fondu de peroxyde de sodium (Na 2 O 2) et d'hydroxyde de sodium (NaOH) à 600 ºC et en refroidissant dans eau gelée.
La phase gamma se décompose en chauffant à 138 ° C.
Applications
Dans les batteries au nickel
La batterie nickel-fer d'Edison, dans laquelle le KOH est utilisé comme électrolyte, est basée sur la réaction de l'oxohydroxyde de nickel (III) avec le fer:
Télécharger:
Fe + 2NiO (OH) + H 2 O ⇔ Fe (OH) 2 + 2Ni (OH) 2
Charge:
C'est une réaction d'oxydoréduction réversible.
Une série de processus chimiques et électrochimiques ont lieu à l'anode de ces batteries. Voici un aperçu général:
Télécharger
β-Ni (OH) 2 ⇔ β-NiO (OH) + H + + e -
Charge
Vieillissement ↑ ↓ Surcharge
Télécharger
α-Ni (OH) 2 ⇔ γ-NiO (OH) + H + + e -
Charge
Dans la technologie des batteries au nickel, l'oxohydroxyde de nickel (III) NiO (OH) est appelé «masse active de nickel».
Piles rechargeables au nickel. Auteur: Superusergeneric. Source: Travail personnel. Source: Wikipédia Commons.
En électrocatalyse comme catalyseur régénérable
NiO (OH) a été utilisé avec succès dans l'électrosynthèse des azopyrazoles, grâce à l'oxydation électrocatalytique des aminopyrazoles. Son utilité dans la synthèse d'acides carboxyliques à partir d'alcools ou de composés carbonylés a également été prouvée.
Obtention d'un acide carboxylique par oxydation d'un alcool catalysé par NiO (OH). Source: à l'origine de en.wikipedia. Auteur Le téléchargement original était V8rik à fr.wikipedia. Source: Wikipédia Commons
Un autre exemple est la conversion quantitative de l'hydroxyméthylpyridine en un acide pyridinecarboxylique. Dans ce cas, l'électrode en acier ou en nickel correspondant à l'anode est recouverte d'une couche de NiO (OH). Le milieu dans lequel l'électrolyse a lieu est alcalin.
Dans ces réactions, NiO (OH) agit comme un médiateur de réduction-oxydation, ou médiateur «redox».
L'électrolyse est réalisée dans une cellule à anode en nickel et cathode en titane, en milieu alcalin. Au cours du processus, Ni (OH) 2 se forme à la surface de l'anode en nickel, qui s'oxyde rapidement en NiO (OH):
Ni (OH) 2 + OH - - e - ⇔ NiO (OH) + H 2 O
NiO (OH) réagit avec le substrat organique et le produit organique souhaité est obtenu, régénérant Ni (OH) 2:
NiO (OH) + composé organique → Ni (OH) 2 + produit
Lorsque Ni (OH) 2 se régénère, la réaction de catalyse se poursuit.
L'utilisation de NiO (OH) comme électrocatalyseur permet d'obtenir des composés organiques à faible coût et de manière écologique.
Dans les supercondensateurs
NiO (OH) avec Ni (OH) 2 sont d'excellents matériaux pour les électrodes de supercondensateur (supercondensateurs).
Ni (OH) 2 + OH - ⇔ NiO (OH) + H 2 O + e -
Ils ont une capacité élevée, un faible coût et, selon certaines références, un faible impact environnemental.
Condensateurs dans un circuit électronique. Auteur: PDPhotos. Source: Pixabay.
Cependant, ils ont une faible conductivité. Ceci est résolu en utilisant des nanoparticules desdits composés, car cela augmente la surface et diminue la distance nécessaire à la diffusion, ce qui assure une grande vitesse de transfert d'électrons et / ou d'ions.
En oxydation des ions métalliques
L'une des applications commerciales de l'oxohydroxyde de nickel (III) est basée sur sa capacité à oxyder les ions cobalt (II) en solution en ions cobalt (III).
Des risques
En solution, le nickel est plus stable en tant qu'ion Ni 2+, il n'est donc pas habituel d'entrer en contact avec des solutions Ni 3+. Cependant, les précautions sont les mêmes, car le nickel, qu'il soit métallique, en solution ou sous forme de ses sels solides, peut provoquer une sensibilisation cutanée.
Il est conseillé d'utiliser des équipements et des vêtements de protection, tels qu'un écran facial, des gants et des chaussures de sécurité. Tout cela doit être utilisé chaque fois qu'il y a une possibilité d'entrer en contact avec des solutions de nickel.
Si une dermatite survient, elle doit être traitée avec un médecin pour exclure qu'elle soit causée par le nickel.
En ce qui concerne la possibilité d'inhalation, il est recommandé de maintenir les concentrations atmosphériques de poussière de sels de nickel très faibles, grâce à une ventilation locale, et d'utiliser une protection respiratoire si nécessaire.
Tous les composés de nickel sont classés par le Centre international de recherche sur le cancer, ou CIRC, dans la catégorie des cancérogènes pour l'homme.
Ceci est basé sur des données épidémiologiques et expérimentales.
Références
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- Scharbert, B. (1993). Procédé d'oxydation de dérivés d'hydroxyméthylpyridine en dérivés d'acide pyridinecarboxylique sur des anodes d'hydroxyde d'oxyde de nickel. Brevet américain n ° 5 259 933. 9 novembre 1993.
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- Encyclopédie Ullmann de chimie industrielle. (1990). Cinquième édition. Volume A 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
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