Struktura, właściwości, nazewnictwo i zastosowania tlenku złota (III) (Au2O3)

The tlenek złota (III) jest związkiem nieorganicznym, którego wzór chemiczny to Au₂O₃. Teoretycznie można by oczekiwać, że jego natura będzie typu kowalencyjnego. Jednak obecności pewnego charakteru jonowego w jego stałej nie można całkowicie odrzucić; lub, co jest tym samym, zakładamy brak Auacji³⁺ obok anionu O^2-.

Może wydawać się sprzeczne, że złoto, będące metalem szlachetnym, może rdzewieć. W normalnych warunkach kawałki złota (jak gwiazdy na obrazku poniżej) nie mogą zostać utlenione przez kontakt z tlenem w atmosferze; jednak po napromieniowaniu promieniowaniem ultrafioletowym w obecności ozonu OR₃, obraz jest inny.

Gdyby złote gwiazdy zostały poddane tym warunkom, zamieniłyby się w czerwonawo brązowy charakterystyczny dla Au₂O₃.

Inne metody otrzymywania tego tlenku wymagałyby obróbki chemicznej wspomnianych gwiazd; na przykład przekształcenie masy złota w odpowiedni chlorek, AuCl₃.

Po, do AuCl₃, a reszta możliwych soli złota tworzy się, dodaje się silne środowisko zasadowe; dzięki temu otrzymasz uwodniony tlenek lub wodorotlenek, Au (OH)₃. Wreszcie ten ostatni związek jest odwodniony termicznie w celu uzyskania Au₂O₃.

Indeks

• 1 Struktura tlenku złota (III)
  • 1.1 Aspekty elektroniczne
  • 1.2 Hydraty
• 2 Właściwości
  • 2.1 Wygląd fizyczny
  • 2.2 Masa cząsteczkowa
  • 2.3 Gęstość
  • 2.4 Temperatura topnienia
  • 2.5 Stabilność
  • 2.6 Rozpuszczalność
• 3 Nazewnictwo
• 4 zastosowania
  • 4.1 Kolorowanie okularów
  • 4.2 Synteza auratów i piorunującego złota
  • 4.3 Obsługa samoorganizujących się monowarstw
• 5 referencji

Struktura tlenku złota (III)

Struktura krystaliczna tlenku złota (III) jest pokazana na górnym obrazie. Pokazano rozmieszczenie atomów złota i tlenu w ciele stałym jako atomy obojętne (ciało kowalencyjne) lub jako jony (ciało stałe jonowe). Niewyraźnie wystarczy wyeliminować lub umieścić linki Au-O w każdym przypadku.

Zgodnie z obrazem zakłada się, że dominuje charakter kowalencyjny (co byłoby logiczne). Z tego powodu reprezentowane atomy i wiązania są pokazane odpowiednio za pomocą kulek i słupków. Złote kule odpowiadają atomom złota (Au^III-O) i czerwonawy do atomów tlenu.

Jeśli przyjrzysz się uważnie, zobaczysz, że istnieją jednostki AuO₄, które są połączone atomami tlenu. Innym sposobem wizualizacji byłoby rozważenie każdego Au³⁺ jest otoczony przez cztery O^2-; Oczywiście z perspektywy jonowej.

Ta struktura jest krystaliczna, ponieważ atomy są uporządkowane według tego samego wzoru dalekiego zasięgu. Zatem jego jednolita komórka odpowiada romboedrycznemu układowi krystalicznemu (tak samo jak na górnym obrazie). Dlatego wszystkie Au₂O₃ mógłby zostać zbudowany, gdyby wszystkie te sfery komórki elementarnej były rozmieszczone w przestrzeni.

Aspekty elektroniczne

Złoto jest metalem przejściowym i należy oczekiwać, że jego 5d orbitale oddziałują bezpośrednio z orbitalami 2p atomu tlenu. To nakładanie się ich orbitali powinno teoretycznie generować pasma przewodzenia, które przekształcają Au₂O₃ w stałym półprzewodniku.

Dlatego prawdziwa struktura Au₂O₃ jest to tym bardziej złożone.

Hydratuje

Tlenek złota może zatrzymywać cząsteczki wody w swoich romboedrycznych kryształach, co powoduje powstawanie hydratów. Gdy powstają takie hydraty, struktura staje się amorficzna, to znaczy nieuporządkowana.

Wzór chemiczny dla takich hydratów może być jednym z następujących, które w rzeczywistości nie są głęboko wyjaśnione: Au₂O₃H zH₂O (z = 1, 2, 3 itd.), Au (OH)₃, lub Au_xO_i(OH)_z.

Wzór Au (OH)₃ reprezentuje nadmierne uproszczenie prawdziwej kompozycji wspomnianych hydratów. Dzieje się tak, ponieważ w wodorotlenku złota (III) naukowcy odkryli również obecność Au₂O₃; dlatego sensowne jest traktowanie go w izolacji jako „prostego” wodorotlenku metalu przejściowego.

Z drugiej strony, bryła z formułą Au_xO_i(OH)_z można oczekiwać struktury amorficznej; ponieważ zależy to od współczynników x, i i z, których odmiany doprowadziłyby do powstania wszystkich rodzajów struktur, które z trudem mogłyby wykazywać krystaliczny wzór.

Właściwości

Wygląd fizyczny

Jest to czerwonawo-brązowe ciało stałe.

Masa cząsteczkowa

441,93 g / mol.

Gęstość

11,34 g / ml.

Temperatura topnienia

Topi się i rozkłada w 160ºC. Dlatego nie ma temperatury wrzenia, więc ten tlenek nigdy nie osiąga temperatury wrzenia.

Stabilność

Au₂O₃ jest niestabilny termodynamicznie, ponieważ, jak wspomniano na początku, złoto nie ma tendencji do utleniania w normalnych warunkach temperaturowych. Więc łatwo można go zredukować, by stać się znów szlachetnym złotem.

Im wyższa temperatura, tym szybsza reakcja, znana jako rozkład termiczny. A więc Au₂O₃ w 160 ° C rozkłada się, tworząc metaliczne złoto i uwalniając tlen cząsteczkowy:

2 Au₂O₃ => 4 Au + 3 O₂

Bardzo podobna reakcja może wystąpić w przypadku innych związków, które sprzyjają wspomnianej redukcji. Dlaczego redukcja? Ponieważ złoto powraca, aby uzyskać elektrony, które odebrał mu tlen; co jest tym samym, co stwierdzenie, że traci powiązania z tlenem.

Rozpuszczalność

Jest to ciało stałe nierozpuszczalne w wodzie. Jest jednak rozpuszczalny w kwasie chlorowodorowym i kwasie azotowym, ze względu na tworzenie się chlorków złota i azotanów.

Nomenklatura

Tlenek złota (III) to nazwa podlegająca nomenklaturze zapasów. Inne sposoby, by o tym wspomnieć, to:

-Tradycyjna nomenklatura: tlenek mocznika, ponieważ wartościowość 3+ jest najwyższa dla złota.

-Nomenklatura systematyczna: trójtlenek dioro.

Używa

Kolorowanie okularów

Jednym z jego najważniejszych zastosowań jest dostarczenie czerwonawych kolorów niektórym materiałom, takim jak okulary, oprócz nadawania pewnych właściwości właściwych atomom złota..

Synteza auratów i piorunującego złota

Jeśli dodano Au₂O₃ do pożywki, w której jest rozpuszczalny iw obecności metali, aury mogą wytrącać się po dodaniu mocnej zasady; które tworzą aniony AuO₄^- w towarzystwie kationów metalicznych.

Również Au₂O₃ reaguje z amoniakiem, tworząc złoty związek piorunujący, Au₂O₃(NH₃)₄. Jego nazwa wynika z faktu, że jest wysoce wybuchowy.

Obsługa samoorganizujących się monowarstw

Na złocie i jego tlenku pewne związki, takie jak disulfidy dialkilowe, RSSR, nie są adsorbowane w ten sam sposób. Gdy zachodzi ta adsorpcja, powstaje spontanicznie wiązanie Au-S, w którym atom siarki wykazuje i określa właściwości chemiczne tej powierzchni w zależności od grupy funkcyjnej, z którą jest związany..

RSSR nie może adsorbować na Au₂O₃, ale na metalicznym złocie. Dlatego, jeśli powierzchnia złota i jego stopień utlenienia są modyfikowane, jak również wielkość cząstek lub warstw Au₂O₃, można zaprojektować bardziej heterogeniczną powierzchnię.

Ta powierzchnia Au₂O₃-AuSR wchodzi w interakcje z tlenkami metali niektórych urządzeń elektronicznych, tworząc w ten sposób przyszłe inteligentniejsze powierzchnie.

Referencje

1. Wikipedia. (2018). Tlenek złota (III). Źródło: en.wikipedia.org
2. Formulacja chemiczna (2018). Tlenek złota (III). Odzyskany z: formulacionquimica.com
3. D. Michaud. (24 października 2016 r.). Tlenki złota. 911 Metalurg. Źródło: 911metallurgist.com
4. Shi, R. Asahi i C. Stampfl. (2007). Właściwości tlenków złota Au₂O₃ i Au₂O: Pierwsze dochodzenie w sprawie zasad. Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne.
5. Cook, Kevin M. (2013). Tlenek złota jako warstwa maskująca do regioselektywnej chemii powierzchni. Tezy i rozprawy. Przekaz 1460.