Structure de l'hydroxyde de nickel (III), propriétés, utilisations, risques

le hydroxyde de nickel (III) C'est un composé inorganique où 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 d'hydroxyde de nickel (III) Ni (OH)₃, mais il a été possible d'obtenir un 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.

NiO (OH) peut être obtenu par oxydation de solutions de nitrate de nickel (II) (Ni (NO₃)_deux) avec du chlore (Cl_deux) ou de brome (Br_deux) en présence d'hydroxyde de potassium (KOH). L'oxohydroxyde de nickel (III) est très soluble dans les acides. Il a une application dans les batteries au nickel, dans les supercondensateurs et comme catalyseur régénérable.

Oxo-hydroxyde de nickel (III) NiO (OH) et hydroxyde de nickel (II) Ni (OH)_deux sont unis dans le fonctionnement de la plupart de leurs applications, car les deux font partie de la même équation de réduction des oxydes.

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.

Index des articles

• 1 Structure cristalline
• 2 Configuration électronique
• 3 Nomenclature
• 4 propriétés
  • 4.1 État physique
  • 4.2 Solubilité
  • 4.3 Autres propriétés
• 5 utilisations
  • 5.1 Dans les batteries au nickel
  • 5.2 En électrocatalyse comme catalyseur régénérable
  • 5.3 Dans les supercondensateurs
  • 5.4 Lors de l'oxydation des ions métalliques
• 6 risques
• 7 Références

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)_deux, ce qui semble logique puisque le premier provient de l'oxydation du second.

La forme gamma γ-NiO (OH) est le produit d'oxydation de l'hydroxyde de nickel (II) sous sa forme alpha, α-Ni (OH)_deux. 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 4s et un électron de la coque 3ré. La configuration électronique de Ni³⁺ dans NiO (OH) c'est: [Ar] 3ré⁷, où [Ar] est la configuration électronique de l'argon de gaz rare.

Nomenclature

- NiO (OH): oxohydroxyde de nickel (III)

- Nickel noir

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 oxohydroxyde de nickel (II) et (III), Ni₃OU ALORS_deux(OH)₄.

Il se décompose à 140 ºC en oxyde de nickel (II) (NiO), eau et 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_deuxOU ALORS_deux) et de l'hydroxyde de sodium (NaOH) à 600 ºC et refroidissement dans de l'eau glacée.

La phase gamma se décompose en chauffant à 138 ºC.

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:

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Fe + 2NiO (OH) + H_deuxO ⇔ Fe (OH)_deux + 2Ni (OH)_deux

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:

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β-Ni (OH)_deux       ⇔ β-NiO (OH) + H⁺ + et^-

                                                 Charge

Vieillissement ↑ ↓ Surcharge

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α-Ni (OH)_deux       ⇔ γ-NiO (OH) + H⁺ + et^-

                                                Charge

Dans la technologie des batteries au nickel, l'oxohydroxyde de nickel (III) NiO (OH) est appelé «masse de nickel actif».

En électrocatalyse comme catalyseur régénérable

NiO (OH) a été utilisé avec succès dans l'électrosynthèse des azopyrazoles, par 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..

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 est effectuée 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. Ni (OH) se forme pendant le processus_deux à la surface de l'anode en nickel, qui s'oxyde rapidement en NiO (OH):

Ni (OH)_deux + Oh^- - et^- ⇔ NiO (OH) + H_deuxOU ALORS

Le NiO (OH) réagit avec le substrat organique et le produit organique souhaité est obtenu, régénérant le Ni (OH)_deux:

NiO (OH) + composé organique → Ni (OH)_deux + produit

Au fur et à mesure que Ni (OH) se régénère_deux, 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)_deux font d'excellents matériaux pour les électrodes de supercondensateur. supercondensateurs).

Ni (OH)_deux + Oh^-  ⇔ NiO (OH) + H_deuxO + e^-

Ils ont une capacité élevée, un faible coût et, selon certaines références, un faible impact environnemental.

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..

Dans l'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

Le nickel en solution est plus stable que l'ion Ni^deux+, il n'est donc pas habituel d'entrer en contact avec des solutions de Ni³⁺. 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 la 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, au moyen d'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. Agence internationale pour la recherche sur le cancer), dans la catégorie des cancérogènes pour l'homme.

Ceci est basé sur des données épidémiologiques et expérimentales.

Les références

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