水酸化ニッケル(III)は、ニッケル金属が3+の酸化数を有する無機化合物です。その化学式はNi(OH)3です。調べた情報筋によると、これまでは水酸化ニッケル(III)Ni(OH)3の存在を確認することはできませんでしたが、ニッケル(III)オキソ水酸化物、NiO(OH)を入手することは可能でした。
ニッケル(III)オキソ水酸化物NiO(OH)は、2つの形態で結晶化する黒色の結晶性固体です。ベータおよびガンマ形態です。NiO(OH)の最も一般的な結晶形はベータです。
ニッケル(III)オキソ水酸化物、NiO(OH)の構造。青=ニッケル、赤=酸素、白=水素。著者:スモークフット。出典:自分の仕事。ソース:ウィキペディアコモンズ
NiO(OH)は、水酸化カリウム(KOH)の存在下で、塩素(Cl 2)または臭素(Br 2)による硝酸ニッケル(II)溶液(Ni(NO 3)2)の酸化によって得られます。水酸化ニッケル(III)は酸に非常に溶けやすい。ニッケル電池、スーパーキャパシター、再生可能な触媒としての用途があります。
ニッケル(III)オキソ水酸化物NiO(OH)および水酸化ニッケル(II)水酸化ニッケル(OH)2は、どちらも同じ酸化物方程式の一部であるため、ほとんどのアプリケーションの動作で一緒に見られます。削減。
NiO(OH)はニッケル化合物であるため、他のニッケル塩と同じリスク、つまり皮膚刺激性または皮膚炎および癌を引き起こします。
結晶構造
水酸化ニッケル(III)は、ベータとガンマの2つの形態で結晶化します。ベータ型のβ-NiO(OH)はβ-Ni(OH)2と非常によく似た構造を持っています。
ガンマγ-NiO(OH)フォームは、アルファフォームの水酸化ニッケル(II)、α-Ni(OH)2の酸化生成物です。後者と同様に、ガンマは層状構造を有し、アルカリ金属イオン、陰イオン、水が層間に散在しています。
電子構成
NiO(OH)では、ニッケルは3+酸化状態にあります。つまり、ニッケルの最外層には3つの電子がありません。つまり、層4 sには2つの電子があり、層3 dには1つの電子があります。 。NiO(OH)中のNi 3+の電子配置は3 d 7です。ここで、希ガスアルゴンの電子配置です。
命名法
-NiO(OH):オキソ水酸化ニッケル(III)
-ニッケルブラック
プロパティ
体調
黒色の結晶性固体。
溶解度
NiO(OH)オキソ水酸化物は酸に非常によく溶けます。ガンマ相は硫酸に溶解し、酸素が発生します。
その他の特性
熱水中では、ニッケル(II)および(III)オキソ水酸化物、Ni 3 O 2(OH)4になります。
それは140°Cで酸化ニッケル(II)、水と酸素に分解します。
ガンマ相(γ-NiO(OH))は、さまざまな方法で取得できます。たとえば、ニッケルを過酸化ナトリウム(Na 2 O 2)と水酸化ナトリウム(NaOH)の溶融混合物で600°Cで処理し、凍った水。
ガンマ相は138°Cに加熱すると分解します。
用途
ニッケル電池
KOHを電解質として使用するエジソンのニッケル鉄電池は、オキソ水酸化ニッケル(III)と鉄の反応に基づいています。
ダウンロード:
FE + 2NiO(OH)+ H 2 O⇔のFe(OH)2 + 2NI(OH)2
負荷:
可逆的な酸化還元反応です。
一連の化学的および電気化学的プロセスは、これらのバッテリーのアノードで行われます。一般的な概要は次のとおりです。
ダウンロード
β-のNi(OH)2 ⇔β-のNiO(OH)+ H + + E -
負荷
老化↑↓過負荷
ダウンロード
α-のNi(OH)2 ⇔γ-のNiO(OH)+ H + + E -
負荷
ニッケル電池技術では、オキソ水酸化ニッケル(III)NiO(OH)を「ニッケル活性物質」と呼びます。
ニッケル充電式電池。著者:スーパーユーザージェネリック。出典:自分の仕事。出典:ウィキペディアコモンズ。
再生可能な触媒としての電気触媒作用
NiO(OH)は、アミノピラゾールの電気触媒酸化を通じて、アゾピラゾールの電気合成に使用され、成功しています。アルコールまたはカルボニル化合物から出発するカルボン酸の合成におけるその有用性も証明されている。
NiO(OH)を触媒とするアルコールの酸化によりカルボン酸を得る。出典:元はen.wikipediaから。著者オリジナルのアップローダーはen.wikipediaのV8rikでした。ソース:ウィキペディアコモンズ
別の例は、ヒドロキシメチルピリジンのピリジンカルボン酸への定量的変換である。この場合、アノードに対応する鋼またはニッケル電極は、NiO(OH)の層で覆われています。電気分解が行われる媒体はアルカリ性です。
これらの反応では、NiO(OH)は還元酸化メディエーター、または「レドックス」メディエーターとして機能します。
電気分解は、アルカリ性媒体中で、ニッケル陽極とチタン陰極を備えたセル内で実行されます。プロセス中に、ニッケルアノードの表面にNi(OH)2が形成され、NiO(OH)に急速に酸化されます。
Ni(OH)2 + OH - - E - ⇔のNiO(OH)+ H 2 O
NiO(OH)は有機基質と反応し、目的の有機生成物が得られ、Ni(OH)2が再生されます。
NiO(OH)+有機化合物→Ni(OH)2 +製品
Ni(OH)2が再生すると、触媒反応が継続します。
電極触媒としてNiO(OH)を使用すると、低コストで環境にやさしい方法で有機化合物を得ることができます。
スーパーコンデンサー
NiO(OH)とNi(OH)2は、スーパーキャパシタ電極(スーパーキャパシタ)の優れた材料です。
Ni(OH)2 + OH - ⇔のNiO(OH)+ H 2 O + E -
容量が大きく、コストが低く、一部の参考文献によると、環境への影響が少ないとされています。
電子回路のコンデンサ。著者:PDPhotos。出典:Pixabay。
ただし、導電率は低くなります。これは、前記化合物のナノ粒子を使用することにより解決され、これにより、表面積が増加し、拡散に必要な距離が減少し、電子および/またはイオンの高速移動を確実にする。
金属イオンの酸化に
ニッケル(III)オキソヒドロキシドの商業用途の1つは、溶液中のコバルト(II)イオンをコバルト(III)イオンに酸化する能力に基づいています。
リスク
溶液中では、ニッケルはNi 2+イオンとしてより安定しているため、Ni 3+溶液と接触することは通常ありません。ただし、予防策は同じです。ニッケルは、金属であっても、溶液であっても、その固体塩の形であっても、皮膚感作を引き起こす可能性があります。
顔面シールド、手袋、安全靴などの保護具と衣服を使用することをお勧めします。ニッケル溶液と接触する可能性がある場合は常に、これらすべてを使用する必要があります。
皮膚炎が発生した場合、それがニッケルによって引き起こされていることを除外するために医師に治療する必要があります。
吸入の可能性に関しては、局所換気により、ニッケル塩ダストの空中濃度を非常に低く保ち、必要に応じて呼吸保護具を使用することをお勧めします。
すべてのニッケル化合物は、国際がん研究機関(IARC)により、ヒトに対する発がん性物質のカテゴリーに分類されています。
これは疫学および実験データに基づいています。
参考文献
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