Niklu (II) Octan Tetrahydrat

Octan niklu(II) czterowodny

Inne nazwy: Octan niklu(II) czterowodny, Dioctan niklu(II) czterowodny, Czterowodna sól kwasu octowego niklu(II)
Wzór chemiczny: Ni(CH₃COO)₂ ·4H₂ O; C₄ H₁₄ NiO₈
Masa molowa: 248.84 g/mol
Numer CAS: 6018-89-9
Wygląd: Zielone, krystaliczne ciało stałe
Układ krystalograficzny: Jednoskośny
SMILES: CC(=O)[O-].CC(=O)[O-].O.O.O.O.[Ni+2]

Octan niklu(II) czterowodny jest uwodnioną solą niklu(II) kwasu octowego zawierającą jeden Ni²⁺ jon, dwa aniony octanowe oraz cztery cząsteczki wody na jednostkę wzoru. Badania dyfrakcji rentgenowskiej na monokryształach wykazują, że związek krystalizuje w układzie jednoskośnym, w grupie przestrzennej P2₁/c. Struktura krystaliczna jest stabilizowana przez rozbudowaną sieć oddziaływań wiązań wodorowych z udziałem cząsteczek wody związanych koordynacyjnie lub sieciowych oraz grup octanowych. Octan niklu(II) czterowodny jest szeroko stosowany w chemii nieorganicznej, koordynacyjnej i materiałowej jako rozpuszczalne źródło Ni²⁺ jonów oraz jako prekursor do wytwarzania materiałów zawierających nikiel. Zdolność do kontrolowanej dehydratacji i rozkładu termicznego czyni go szczególnie przydatnym w metodach syntezy roztworowych i termicznych.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Octan niklu(II) czterowodny występuje zazwyczaj jako zielone, krystaliczne ciało stałe i jest rozpuszczalny w wodzie. Jego masa cząsteczkowa wynosi około 248.84 g/mol. Pomiary dyfrakcji rentgenowskiej na monokryształach w temperaturze około 298 K wykazały obliczoną gęstość kryształu około 1.685 g/cm³.

Badania krystalograficzne opisują octan niklu(II) czterowodny jako jednoskośny, o grupie przestrzennej P2₁/c. Zgłaszane parametry komórki elementarnej wynoszą w przybliżeniu a = 0.48319 nm, b = 1.1900 nm i c = 0.85531 nm, a objętość komórki elementarnej około 0.49064 nm³ . Wiązania wodorowe między cząsteczkami wody a grupami octanowymi przyczyniają się do powstania rozbudowanej trójwymiarowej sieci strukturalnej.

Związek ulega charakterystycznej dehydratacji i rozkładowi termicznemu podczas ogrzewania. Badania termograwimetryczne, kalorymetryczne oraz dyfrakcji rentgenowskiej wskazują, że jego rozkład w powietrzu przebiega dwuetapowo. Poniżej około 240 °C zachodzi odwadnianie wraz z procesami hydrolizy i powstawaniem zasadowych form octanu niklu. W wyższych temperaturach następuje dalszy rozkład, prowadzący ostatecznie do tlenku niklu(II), NiO.

Obecność cząsteczek wody i ligandów octanowych nadaje octanowi niklu(II) czterowodnemu korzystne właściwości w procesach roztworowych. Ośrodek Ni²⁺ może uczestniczyć w reakcjach wymiany ligandów i reakcjach koordynacyjnych, co pozwala, aby związek ten służył jako wygodny materiał wyjściowy do syntezy związków koordynacyjnych niklu oraz nieorganicznych faz zawierających nikiel.

Zastosowania

Octan niklu(II) czterowodny jest szeroko stosowany jako prekursor do otrzymywania materiałów tlenku niklu. Procesy zol‑żel z użyciem octanu niklu(II) czterowodnego wykorzystano do syntezy nanokrystalicznego NiO, a dalsza obróbka cieplna daje cząstki tlenku, których właściwości strukturalne i magnetyczne zależą od warunków procesu i kalcynacji.

Związek jest także stosowany jako prekursor do cienkich warstw NiO. W badaniach naukowych wykorzystywano roztwory octanu niklu(II) czterowodnego w technikach zol‑żel, takich jak zanurzanie (dip‑coating), wirowe nanoszenie (spin‑coating) i pokrewne metody osadzania z roztworu, aby uzyskać polikrystaliczne warstwy tlenku niklu. Materiały te są badane pod kątem zastosowań elektrochromowych, optycznych, elektronicznych i fotowoltaicznych.

Termiczny rozkład octanu niklu(II) czterowodnego może być również wykorzystany w syntezie nanocząstek niklu metalicznego. Wykazano, że kontrolowany rozkład w organicznych ośrodkach reakcyjnych stanowi drogę do nanocząstek niklu o regulowanym rozmiarze, morfologii i fazie krystalicznej.

W chemii koordynacyjnej octan niklu(II) czterowodny jest powszechnie stosowany jako źródło Ni²⁺ do przygotowywania kompleksów niklu z ligandami donorowymi zawierającymi azot, tlen i inne atomy. Jest także stosowany w badaniach jako prekursor niklu do tlenków wielometalicznych, materiałów warstwowych oraz układów prekursorów katalizatorów.

Źródła literaturowe

1. PubChem, National Center for Biotechnology Information. Nickel acetate tetrahydrate, CID 62601. Molecular formula, molecular mass, identifiers, SMILES and physicochemical data.
2. Tai, X.-S. Preparation and Crystal Structure Nickel Acetate Tetrahydrate. Advanced Materials Research, 2011, 396-398, 1860-1863. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.396-398.1860.
3. Hong, J.; Guo, G.; Zhang, K. Kinetics and mechanism of non-isothermal dehydration of nickel acetate tetrahydrate in air. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2006, 77(2), 111-115. DOI: 10.1016/j.jaap.2006.02.007.
4. Thota, S.; Kumar, J. Sol-gel synthesis and anomalous magnetic behaviour of NiO nanoparticles. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2007, 68(10), 1951-1964. DOI: 10.1016/j.jpcs.2007.06.010.
5. Sawaby, A.; Selim, M. S.; Marzouk, S. Y.; Mostafa, M. A.; Hosny, A. Structure, optical and electrochromic properties of NiO thin films. Physica B: Condensed Matter, 2010, 405(16), 3412-3420. DOI: 10.1016/j.physb.2010.05.015.
6. Luo, X. et al. Preparation of hexagonal close-packed nickel nanoparticles via a thermal decomposition approach using nickel acetate tetrahydrate as a precursor. Journal of Alloys and Compounds, 2009, 476(1-2), 864-868. DOI: 10.1016/j.jallcom.2008.09.117.