ОКСИД ЗОЛОТА (III) (AU2O3): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Оксид золота (III) , представляет собой неорганическое соединение , химическая формула которого Au ₂ O ₃ . Теоретически можно было ожидать, что его природа будет ковалентной. Однако нельзя полностью исключить наличие определенного ионного характера в его твердом теле; или, что то же самое, предположим отсутствие катиона Au ³⁺ вместе с анионом O ^2- .

Может показаться противоречивым, что золото, будучи благородным металлом, может ржаветь. В нормальных условиях куски золота (например, звезды на изображении ниже) не могут быть окислены при контакте с кислородом в атмосфере; однако, когда они облучаются ультрафиолетовым излучением в присутствии озона, O ₃ , картина меняется.

Золотые звезды. Источник: Pexels.

Если бы золотые звезды были подвергнуты этим условиям, они приобрели бы красновато-коричневый цвет, характерный для Au ₂ O ₃ .

Другие методы получения этого оксида включают химическую обработку указанных звезд; например, путем преобразования массы золота в его соответствующий хлорид AuCl ₃ .

Затем к AuCl ₃ и остальным образовавшимся возможным солям золота добавляют сильнощелочную среду; и с этим получают гидратированный оксид или гидроксид Au (OH) ₃ . Наконец, это последнее соединение термически дегидратируется с получением Au ₂ O ₃ .

Структура оксида золота (III)

Кристаллическая структура Au2O3. Источник: Materialscientist

На верхнем изображении показана кристаллическая структура оксида золота (III). Показано расположение атомов золота и кислорода в твердом теле с учетом либо нейтральных атомов (ковалентное твердое тело), ​​либо ионов (ионное твердое тело). В любом случае достаточно удалить или разместить ссылки Au-O.

По изображению предполагается, что преобладает ковалентный характер (что было бы логично). По этой причине атомы и связи показаны сферами и полосами соответственно. Золотые сферы соответствуют атомам золота (Au ^III -O), а красноватые - атомам кислорода.

Если вы присмотритесь, можно увидеть, что есть единицы AuO ₄ , которые соединены атомами кислорода. Другой способ визуализировать это - рассмотреть, что каждый Au ³⁺ окружен четырьмя O ^2- ; конечно, с ионной точки зрения.

Эта структура является кристаллической, потому что атомы расположены в одной и той же схеме дальнего действия. Таким образом, его элементарная ячейка соответствует ромбоэдрической кристаллической системе (такая же на верхнем изображении). Следовательно, все Au ₂ O ₃ можно было бы построить, если бы все эти сферы элементарной ячейки были распределены в пространстве.

Электронные аспекты

Золото - переходный металл, и ожидается, что его 5d-орбитали будут напрямую взаимодействовать с 2p-орбиталями атома кислорода. Такое перекрытие их орбиталей теоретически должно генерировать зоны проводимости, которые превратят Au ₂ O ₃ в твердый полупроводник.

Следовательно, истинная структура Au ₂ O ₃ еще более сложна.

Увлажняет

Оксид золота может удерживать молекулы воды внутри своих ромбоэдрических кристаллов, что приводит к образованию гидратов. По мере образования таких гидратов структура становится аморфной, то есть неупорядоченной.

Химическая формула таких гидратов может быть любой из следующих, которые на самом деле до конца не выяснены: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3 и т. Д.), Au (OH) ₃ или Au _x O _y (OH) _z .

Формула Au (OH) ₃ представляет собой чрезмерное упрощение истинного состава указанных гидратов. Это связано с тем, что в гидроксиде золота (III) исследователи также обнаружили присутствие Au ₂ O ₃ ; и поэтому бессмысленно рассматривать его отдельно как «простой» гидроксид переходного металла.

С другой стороны, аморфную структуру можно было ожидать от твердого тела с формулой Au _x O _y (OH) _z ; поскольку он зависит от коэффициентов x, y и z, вариации которых приведут к появлению всех видов структур, которые вряд ли могут иметь кристаллический узор.

Свойства

Внешность

Это красновато-коричневое твердое вещество.

Молекулярная масса

441,93 г / моль.

плотность

11,34 г / мл.

Температура плавления

Плавится и разлагается при 160ºC. Следовательно, у него отсутствует точка кипения, поэтому этот оксид никогда не кипит.

стабильность

Au ₂ O ₃ термодинамически нестабилен, потому что, как упоминалось в начале, золото не склонно окисляться при нормальных температурных условиях. Таким образом, он легко превращается в благородное золото.

Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция, известная как термическое разложение. Таким образом, Au ₂ O ₃ при 160ºC разлагается с образованием металлического золота и высвобождением молекулярного кислорода:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Очень похожая реакция может происходить с другими соединениями, которые способствуют указанному восстановлению. Почему сокращение? Потому что золото восстанавливает электроны, которые кислород забрал у него; Это то же самое, что сказать, что он теряет связи с кислородом.

Растворимость

Это твердое вещество, не растворимое в воде. Однако он растворим в соляной и азотной кислотах из-за образования хлоридов и нитратов золота.

Номенклатура

Оксид золота (III) - это название, регулируемое номенклатурой акций. Другие способы упомянуть об этом:

-Традиционная номенклатура: оксид ауры, потому что валентность 3+ самая высокая для золота.

-Системная номенклатура: триоксид диоро.

Приложения

Окрашивание стекла

Одно из его наиболее важных применений - придание некоторым материалам красноватого цвета, например стеклу, а также придание им определенных свойств, присущих атомам золота.

Синтез ауратов и молниеносного золота

Если Au ₂ O _{3 добавлен} в среду, где он растворим, и в присутствии металлов, аураты могут выпадать в осадок после добавления сильного основания; которые состоят из анионов AuO ₄ ^{- вместе} с катионами металлов.

Точно так же Au ₂ O ₃ реагирует с аммиаком с образованием молниеносного соединения золота Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) ₄ . Его название произошло из-за того, что он очень взрывоопасен.

Работа с самосборными монослоями

Некоторые соединения, такие как диалкилдисульфиды, RSSR, не адсорбируются одинаковым образом на золоте и его оксиде. Когда происходит эта адсорбция, спонтанно образуется связь Au-S, где атом серы проявляет и определяет химические характеристики указанной поверхности в зависимости от функциональной группы, к которой он присоединен.

RSSR не могут адсорбироваться на Au ₂ O ₃ , но могут адсорбироваться на металлическом золоте. Следовательно, если поверхность золота и степень его окисления изменяются, а также размер частиц или слоев Au ₂ O ₃ , может быть создана более неоднородная поверхность.

Эта поверхность Au ₂ O ₃ -AuSR взаимодействует с оксидами металлов некоторых электронных устройств, тем самым создавая в будущем более умные поверхности.

Ссылки

1. Wikipedia. (2018). Оксид золота (III). Получено с: en.wikipedia.org
2. Химический состав. (2018). Оксид золота (III). Получено с: formulacionquimica.com
3. Д. Мишо. (2016, 24 октября). Золотая ржавчина. 911 Металлург. Получено с: 911metallurgist.com
4. Ши, Р. Асахи и К. Стампфл. (2007). Свойства оксидов золота Au ₂ O ₃ и Au ₂ O: исследование из первых принципов. Американское физическое общество.
5. Кук, Кевин М. (2013). Оксид золота как маскирующий слой для региоселективной химии поверхности. Диссертация и диссертации. Документ 1460.