수산화니켈

수산화니켈

수산화니켈(nickel hydroxide)은 니켈의 수산화물이다. 1, 2 및 3가 니켈의 수산화물과 2 및 3가 니켈의 혼합 수산화물이 알려져 있다.

종류

수산화니켈(Ⅰ) : nickel(Ⅰ) hydroxide NiOH＝75.72.

• 제법 : 아이티온산나트륨과 아질산나트륨의 혼합 용액을 할로겐화니켈 용액에 넣으면 보라색의 결정이 얻어지고, 이것에 수산화알칼리를 넣으면 얻어진다.

• 성질 : 짙은 청색 침전이다. 공기 중에서 매우 변화하기 쉽다. 시안화칼륨 용액에 녹고, 시아노니켈(Ⅰ) 착염을 만들어 적색을 띤다. 황화나트륨에 의해 흑색 황화니켈(Ⅰ) Ni₂S를 생성한다.

수산화니켈(Ⅱ), 수산화제일니켈, 산화니켈(Ⅱ) 1수화물

화학식은 Ni(OH)₂이다. 수산화제1니켈이라고도 한다. 육방정계의 담록색 결정이다. 공기나 과산화수소 등에는 산화되지 않지만, 하이포염소산이나 하이포브로민산알칼리에 의하여 산화되어 산화니켈(III)을 생성한다. 비중 4.1이며 물에는 거의 녹지 않고, 수산화알칼리에도 녹지 않으며, 산과 암모늄염 수용액에는 녹는다. 또 암모니아수에는 암모니아착염을 만들며 녹는다. 니켈염의 용액에 수산화알칼리를 가하면 침전물로서 생긴다.

• 제법 : 질산니켈 혹은 헥사암민니켈(Ⅱ)질산염 용액에 수산화칼륨 용액을 넣는다. 염화물이나 황산염은 침전 중에 음이온이 함유되므로 제조에 적합하지 않다.

• 성질 : 녹색 결정이다. 육방 결정계에 속하며, 수산화카드뮴형 구조. 격자 상수 a 3.117, c 4.595Å, 생성열 (Ni, O, H₂O) 60.84kcaL/moL. 용해도 물 20℃, 1.3×10-3g/100g. 용해도곱 8.7×10－19. 침전된 것은 거의 Ni(OH)₂ㆍ1.5H₂O에 해당되지만, 진공 속에 놓아두거나 가열하면 Ni(OH)₂가 된다. 더 가열하면 서서히 탈수되어 230℃에서 대부분이 산화니켈(Ⅱ)가 되지만, 완전히 탈수하려면 적열할 필요가 있다.

공기 중에서 산화되지 않고, 또 과산화수소에 의해서도 산화되지 않는다. 오존에 의해서는 쉽게 산화되어 수산화니켈(Ⅲ)이 된다. 알칼리성이고 염소 혹은 브롬에 의해 산화되지만 요오드에서는 산화되지 않는다. 산에 쉽게 녹아 니켈(Ⅱ)염을 만든다. 액체 암모니아에 녹지 않는다. 암모니아수에 녹고, 용액은 비단을 녹이지만 목면은 녹이지 못한다. 암모늄염의 용액에도 녹는다. 알칼리에 녹지 않는다. 시안화칼륨 용액에는 녹는다.

수산화니켈(Ⅲ)니켈(Ⅱ), 수산화제이니켈제일니켈, 옥시수산화니켈(Ⅲ)니켈(Ⅱ), 산화니켈(Ⅲ)니켈(Ⅱ) 2수화물

수산화제2니켈이라고도 하며, 산화니켈(III)의 수화물을 말한다. 일수화물인 Ni₂O₃·H₂O 외에 2, 3, 4, 6수화물 등도 보고되지만 명확하지 않다.

• 제법 :

• 질산니켈 용액에 50℃에서 브롬과 수산화칼륨을 반응시킨다.
• 아세트산나트륨을 넣은 질산니켈 용액을 50~60℃에서 전기 분해한다.

• 성질 : 흑색 결정. 육방 결정계. 3.30. 140℃로 가열하면 산화니켈(Ⅱ)가 된다. 산에 잘 녹는다.

수산화니켈(Ⅲ), 수산화제이니켈, 옥시수산화니켈(Ⅲ), 산화니켈(Ⅲ) 수화물

2, 3, 4, 6수화물도 보고되어 있지만, 명확하지 않기 때문에 1수화물만 기술한다. NiO(OH)＝91.72 또는 Ni₂O₃ㆍH₂O＝183.44. α, β, γ의 3변태가 있다.

• 제법

• α변태 : 테트라시아노니켈(Ⅱ)산칼륨을 과산화이중황산칼륨으로 산화한다.
• β변태 : 질산니켈 용액을 25℃ 이하에서 수산화칼륨과 브롬과의 혼합 용액에 방울방울 떨어뜨리든가, 아세트산나트륨을 넣은 질산니켈 용액을 실온에서 전기 분해한다.
• γ변태 : 니켈을 과산화나트륨 및 수산화나트륨과 함께 600℃로 4시간 가열하고 얼음물로 씻는다.

• 성질

• β변태 : 흑색 분말. 4.15. 산에 쉽게 녹는다. 물에 의해 Ni₃O₂(OH)₄ 가 생긴다.
• γ변태 : 흑색 결정. 3.85. 가열하면 138~140℃에서 분해된다. 묽은 황산에 산소를 발생하며 녹는다.

응용

• 카드뮴 축전지 : 두 극을 카드뮴과 수산화 니켈로 하고 전해액으로는 수산화칼륨을 넣어서 만든 축전지이다.
• 니켈 카드뮴 배터리 : 융그너 전지라고도 한다. 수산화니켈을 양극, 카드뮴을 음극, 수산화칼륨 용액을 전해액으로 하여 만든 축전지.로대표적인 알칼리 전지이다.
• 알칼리전지 : 충전이 가능한 2차전지의 하나이다. 전해액으로 강한 알칼리 용액, 양극으로 수산화니켈, 음극으로 철 또는 카드뮴을 사용하여 만든 것으로 가볍고 수명이 길다.

참고자료

• 〈수산화니켈〉, 《화학대사전》
• 〈수산화니켈〉, 《두산백과》

같이 보기

• 니켈
• 수산화물
• 니켈 카드뮴 배터리
• 니켈 수소 배터리
• 알칼리전지

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