OXID ZLATA (III) (AU2O3): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI A POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Oxidu zlato (III) je anorganická zlúčenina, ktorej chemický vzorec je Au ₂ O ₃ . Teoreticky by sa dalo predpokladať, že jeho povaha bude kovalentného typu. Prítomnosť určitého iónového charakteru v pevnej látke však nemožno úplne vylúčiť; alebo čo je rovnaké, predpokladajme neprítomnosť katiónu Au ³⁺ spolu s O ^- aniónom .

Môže sa zdať protirečivé, že zlato ako ušľachtilý kov môže hrdzaviť. Za normálnych podmienok sa kusy zlata (ako hviezdy na obrázku nižšie) nemôžu oxidovať kontaktom s kyslíkom v atmosfére; Avšak, keď sú ožarovať ultrafialovým žiarením v prítomnosti ozónu, O ₃ , je situácia odlišná.

Zlaté hviezdy. Zdroj: Pexels.

Keby boli zlaté hviezdy vystavené týmto podmienkam, zmenili by sa na červenohnedú farbu charakteristickú pre Au ₂ O ₃ .

Iné metódy na získanie tohto oxidu by zahŕňali chemické ošetrenie uvedených hviezd; napríklad prevedením hmotnosť zlata v príslušnej chlorid, AuCl ₃ .

Potom sa do AuCl ₃ , a zvyšok možných solí zlata, vytvorených, silný základné médium sa pridá; a tým sa získa hydratovaný oxid alebo hydroxid, Au (OH) ₃ . Konečne, táto posledná zlúčenina je tepelne dehydratuje za vzniku Au ₂ O ₃ .

Štruktúra oxidu zlata

Kryštalická štruktúra Au2O3. Zdroj: Materialcientist

Horný obrázok ukazuje kryštalickú štruktúru oxidu zlata. Znázornené je usporiadanie atómov zlata a kyslíka v tuhej látke, buď za neutrálne atómy (kovalentná pevná látka), alebo ióny (iónová pevná látka). V každom prípade stačí odstrániť alebo umiestniť odkazy Au-O.

Podľa obrázku sa predpokladá, že prevláda kovalentný charakter (čo by bolo logické). Z tohto dôvodu sú atómy a väzby znázornené sférami a stĺpcami. Zlaté gule zodpovedajú atómom zlata (Au ^III- O) a načervenalé atómy kyslíka.

Ak sa pozriete pozorne, bude zrejmé, že existujú jednotky AuO ₄ , ktoré sú spojené atómami kyslíka. Ďalším spôsobom vizualizácie by bolo zvážiť, že každý Au ³⁺ je obklopený štyrmi O ² ; samozrejme, z iónového hľadiska.

Táto štruktúra je kryštalická, pretože atómy sú usporiadané v rovnakom vzore s dlhým dosahom. Jeho jednotková bunka teda zodpovedá rhomboedrickému kryštalickému systému (ten istý na hornom obrázku). Preto všetky Au ₂ O ₃ by mohla byť postavená, ak všetky tie oblasti jednotkovej bunky boli distribuované v priestore.

Elektronické aspekty

Zlato je prechodný kov a očakáva sa, že jeho 5d orbity budú interagovať priamo s 2p orbitálmi atómu kyslíka. Toto prekrývanie ich obežných dráh by teoreticky malo vytvárať vodivé pásy, z ktorých by sa Au ₂ O ₃ stal pevný polovodič.

Preto je skutočná štruktúra Au ₂ O ₃ s týmto vedomím ešte zložitejšia.

hydráty

Oxid zlata môže zadržať molekuly vody vo svojich kryštáloch kosočtverca, čo vedie k vzniku hydrátov. Keď sa vytvárajú takéto hydráty, štruktúra sa stáva amorfnou, teda neusporiadanou.

Chemický vzorec pre tieto hydráty môžu byť niektoré z nižšie uvedených, ktorá v skutočnosti nie sú úplne objasnená: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3, atď.), Au (OH) ₃ , alebo au _x O _y (OH) _z .

Vzorec Au (OH) ₃ predstavuje nadmerné zjednodušenie skutočného zloženia uvedených hydrátov. Je to tak preto, že v rámci hydroxidu zlata vedci tiež našli prítomnosť Au ₂ O ₃ ; a preto nemá zmysel zaobchádzať s ním izolovane ako s „jednoduchým“ hydroxidom prechodného kovu.

Na druhej strane, amorfný štruktúra, ktorú možno očakávať od pevnej látky so vzorcom Au _x O _y (OH) _z ; pretože to závisí od koeficientov x, y a z, ktorých variácie by viedli k všetkým druhom štruktúr, ktoré by ťažko vykazovali kryštalický obrazec.

vlastnosti

Fyzický vzhľad

Je to červenohnedá pevná látka.

Molekulová hmotnosť

441,93 g / mol.

Hustota

11,34 g / ml.

Bod topenia

Roztopí sa a rozkladá sa pri 160 ° C. Preto mu chýba bod varu, takže tento oxid sa nikdy nevarí.

stabilita

Au ₂ O ₃ je termodynamicky nestabilné, pretože, ako bolo uvedené na začiatku, zlato nemá tendenciu oxidovať za normálnych teplôt. Ľahko sa tak redukuje, aby sa z neho stal opäť ušľachtilé zlato.

Čím vyššia je teplota, tým rýchlejšia je reakcia, ktorá sa nazýva tepelný rozklad. Preto sa Au ₂ O ₃ pri 160 ° C rozkladá a vytvára kovové zlato a uvoľňuje molekulárny kyslík:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Veľmi podobná reakcia sa môže vyskytnúť s inými zlúčeninami, ktoré podporujú uvedenú redukciu. Prečo redukcia? Pretože zlato získava elektróny, ktoré z neho kyslík vzal; čo je rovnaké ako tvrdenie, že stráca väzby s kyslíkom.

rozpustnosť

Je to tuhá látka nerozpustná vo vode. Je však rozpustný v kyseline chlorovodíkovej a kyseline dusičnej v dôsledku tvorby chloridov a dusičnanov zlata.

názvoslovie

Oxid zlata (III) je názov, ktorý sa riadi nomenklatúrou zásob. Iné spôsoby, ako to spomenúť, sú:

- Tradičná nomenklatúra: oxid aurový, pretože valencia 3+ je najvyššia pre zlato.

-Systematická nomenklatúra: dioxid trioxidu.

aplikácia

Farbenie skla

Jedným z najvýznamnejších spôsobov použitia je pridanie červenkastej farby k niektorým materiálom, napríklad k sklu, a to okrem udelenia určitých vlastností, ktoré sú vlastné atómom zlata.

Syntéza aurátov a fulminantného zlata

Ak Au ₂ O _{3 sa pridá} do média, kde je rozpustný, a v prítomnosti kovov, môžu aurates zrážať po pridaní silnej bázy; ktoré sú tvorené aniónmi AuO ₄ ^- v spoločnosti kovových katiónov.

Podobne, Au ₂ O ₃ reaguje s amoniakom za vzniku fulminantnej zlúčeniny zlata, Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) ₄ . Jeho názov vyplýva zo skutočnosti, že je vysoko výbušný.

Manipulácia so samostatnými monovrstvami

Niektoré zlúčeniny, ako sú dialkyldisulfidy, RSSR, sa neadsorbujú rovnakým spôsobom na zlato a jeho oxid. Ak dôjde k tejto adsorpcii, spontánne sa vytvorí väzba Au-S, kde atóm síry vykazuje a definuje chemické vlastnosti uvedeného povrchu v závislosti od funkčnej skupiny, ku ktorej je pripojený.

RSSR nemôžu byť adsorbované na Au ₂ O ₃ , ale môžu byť použité na kovové zlato. Preto, keď je povrch zlata a jej stupeň oxidácie sú upravené, rovnako tak ako veľkosť častíc, či vrstvy Au ₂ O ₃ , viac heterogénne povrch môže byť navrhnutý.

Tento povrch Au ₂ O ₃ -AuSR interaguje s oxidmi kovov určitých elektronických zariadení, čím sa vyvíja budúci inteligentnejší povrch.

Referencie

1. Wikipedia. (2018). Oxid zlata. Obnovené z: en.wikipedia.org
2. Chemická formulácia. (2018). Oxid zlata. Obnovené z: formulacionquimica.com
3. D. Michaud. (2016, 24. októbra). Zlatá hrdza. 911 Metalurg. Získané z: 911metallurgist.com
4. Shi, R. Asahi a C. Stampfl. (2007). Vlastnosti oxidov zlata Au ₂ O ₃ a Au ₂ O: Prieskum základných princípov. Americká fyzická spoločnosť.
5. Cook, Kevin M. (2013). Oxid zlata ako maskovacia vrstva pre regioselektívnu povrchovú chémiu. Diplomové práce a dizertačné práce. Papier 1460.