ОКСИД ЗОЛОТА (III) (AU2O3): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Оксид золота (III) , являє собою неорганічну сполуку , хімічна формула якого Au ₂ O ₃ . Теоретично можна очікувати, що його природа ковалентного типу. Однак наявність певного іонного характеру в його твердому тілі не можна повністю виключити; або що таке саме, припустимо відсутність катіона Au ³⁺ разом з аніоном O ^2- .

Може здатися суперечливим, що золото, будучи благородним металом, може іржавити. За нормальних умов золоті шматочки (як зірки на зображенні нижче) не можуть окислюватися при контакті з киснем в атмосфері; однак, коли вони опромінюються ультрафіолетовим випромінюванням у присутності озону, O ₃ , картина відрізняється.

Золоті зірки. Джерело: Пікселі.

Якби золоті зірки були піддані цим умовам, вони мали б червонувато-коричневий колір, характерний для Au ₂ O ₃ .

Інші способи отримання цього оксиду передбачають хімічну обробку зазначених зірок; наприклад, шляхом перетворення маси золота у відповідний хлорид, AuCl ₃ .

Потім до AuCl ₃ та решти можливих солей золота додається міцне основне середовище; і з цим отримують гідратований оксид або гідроксид Au (OH) ₃ . Нарешті, ця остання сполука термічно зневоднюється для отримання Au ₂ O ₃ .

Структура оксиду золота (III)

Кристалічна структура Au2O3. Джерело: Матеріознавство

На верхньому зображенні показана кристалічна структура оксиду золота (III). Показано розташування атомів золота і кисню в твердому тілі, розглядаючи їх як нейтральні атоми (ковалентне тверде тіло), або іони (іонне тверде тіло). Байдуже, що в будь-якому випадку достатньо видалити або розмістити посилання Au-O.

Відповідно до зображення, передбачається, що переважає ковалентний характер (що було б логічно). З цієї причини атоми та зв’язки представлені сферами та брусками відповідно. Золоті сфери відповідають атомам золота (Au ^III -O), а червонуваті - атомам кисню.

Якщо придивитися уважно, то буде видно, що є одиниці AuO ₄ , які з'єднані атомами кисню. Іншим способом візуалізації було б врахувати, що кожен Au ³⁺ оточений чотирма O ^2- ; звичайно, з іонної точки зору.

Ця структура є кристалічною, оскільки атоми розташовані в однаковій схемі дальнього діапазону. Таким чином, його одинична комірка відповідає ромбоедричній кристалічній системі (та сама, що на верхньому зображенні). Тому всі Au ₂ O ₃ можна було б сконструювати, якби всі ці сфери одиничної комірки були розподілені в просторі.

Електронні аспекти

Золото є перехідним металом, і очікується, що його 5d орбіталі безпосередньо взаємодіють з орбіталями 2p атома кисню. Таке перекриття їх орбіталей теоретично повинно генерувати смуги провідності, що перетворило б Au ₂ O ₃ у суцільний напівпровідник.

Тому справжня структура Au ₂ O ₃ ще складніша з цим на увазі.

Гідрати

Оксид золота може утримувати молекули води в межах кристалів ромбоедра, створюючи гідрати. По мірі утворення таких гідратів структура стає аморфною, тобто невпорядкованою.

Хімічна формула таких гідратів може бути будь-якою з наступних, які насправді не є повністю уточненими: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3 тощо), Au (OH) ₃ або Au _x O _y (OH) _z .

Формула Au (OH) ₃ являє собою надмірне спрощення справжнього складу зазначених гідратів. Це тому, що в зоні (III) гідроксиду дослідники також виявили наявність Au ₂ O ₃ ; і тому безглуздо ставитися до цього окремо як до «простого» гідроксиду перехідного металу.

З іншого боку, аморфну ​​структуру можна очікувати від твердого речовини з формулою Au _x O _y (OH) _z ; оскільки це залежить від коефіцієнтів x, y і z, зміни яких могли б спричинити всілякі структури, які навряд чи можуть проявляти кристалічну картину.

Властивості

Зовнішність

Це червоно-коричневе тверде речовина.

Молекулярна маса

441,93 г / моль.

Щільність

11,34 г / мл

Точка плавлення

Плавиться і розкладається при 160 ° C. Тому йому не вистачає температури кипіння, тому цей оксид ніколи не кипить.

Стабільність

Au ₂ O ₃ є термодинамічно нестабільним, оскільки, як було сказано на початку, золото не має властивості окислюватися при нормальних температурних умовах. Тож її легко звести, щоб знову стати благородним золотом.

Чим вище температура, тим швидша реакція, яка відома як термічне розкладання. Таким чином, Au ₂ O ₃ при 160ºC розкладається, утворюючи металеве золото і виділяючи молекулярний кисень:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Дуже схожа реакція може відбуватися з іншими сполуками, які сприяють зазначеному зменшенню. Чому зменшення? Тому що золото відновлює електрони, які кисень взяв з нього; що це те саме, що говорити про те, що він втрачає зв’язки з киснем.

Розчинність

Це тверда речовина, нерозчинна у воді. Однак він розчинний у соляній та азотній кислотах за рахунок утворення хлоридів золота та нітратів.

Номенклатура

Оксид золота (III) - це назва, що регулюється номенклатурою запасів. Інші способи згадати це:

-Традиційна номенклатура: оксид аури, оскільки валентність 3+ є найвищою для золота.

-Систематична номенклатура: діоротриоксид.

Програми

Фарбування скла

Одне з найпомітніших напрямків його використання - надати певним матеріалам червонуватого кольору, наприклад, скло, а також надання їм певних властивостей, властивих атомам золота.

Синтез ауратів і фульмінантного золота

Якщо Au ₂ O _{3 додають} у середовище, де воно є розчинним, і в присутності металів аурати можуть осаджуватися після додавання міцної основи; які складаються з аніонів AuO ₄ ^- в компанії катіонів металів.

Аналогічно, Au ₂ O ₃ реагує з аміаком з утворенням фульмінантної сполуки золота, Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) ₄ . Його назва походить від того, що вона є вибухонебезпечною.

Поводження з самостійно зібраними моношарами

Деякі сполуки, такі як диалкілсульфід, РСР, не адсорбуються однаково на золото та його оксид. Коли ця адсорбція відбувається, зв'язок Au-S утворюється спонтанно, де атом сірки проявляє і визначає хімічні характеристики зазначеної поверхні залежно від функціональної групи, до якої вона приєднана.

RSSR не можуть бути адсорбовані на Au ₂ O ₃ , але вони можуть на металевому золоті. Тому, якщо поверхня золота і ступінь його окислення змінені, а також розмір частинок або шарів Au ₂ O ₃ , можна розробити більш гетерогенну поверхню.

Ця поверхню Au ₂ O ₃ -AuSR взаємодіє з оксидами металів певних електронних пристроїв, тим самим розвиваючи майбутні розумніші поверхні.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2018). Золотий (III) оксид. Відновлено з: en.wikipedia.org
2. Хімічна рецептура. (2018). Золотий (III) оксид. Відновлено з: formulacionquimica.com
3. Д. Мішо. (2016 р., 24 жовтня). Золота іржа. 911 Металург. Відновлено з: 911metallurgist.com
4. Ши, Р. Асахі та К. Штампфл. (2007). Властивості оксидів золота Au ₂ O ₃ та Au ₂ O: Дослідження перших принципів. Американське фізичне товариство.
5. Кук, Кевін М. (2013). Оксид золота як маскуючий шар для регіонарної хімії поверхні. Тези та дисертації. Папір 1460.