Guld (III) oxid (Au2O3) struktur, egenskaper och användningsområden

3432
Basil Manning

De guld (III) oxid är en oorganisk förening vars kemiska formel är AutvåELLER3. Teoretiskt sett kan dess natur förväntas vara av kovalent typ. Emellertid kan närvaron av en viss jonisk karaktär i dess fasta ämne inte helt uteslutas; eller vad är detsamma, anta frånvaron av Au-kationen3+ bredvid anjonen Otvå-.

Det kan verka motsägelsefullt att guld, eftersom det är en ädel metall, kan rosta. Under normala förhållanden kan guldbitar (som stjärnorna på bilden nedan) inte oxideras genom kontakt med syre i atmosfären; emellertid vid bestrålning med ultraviolett strålning i närvaro av ozon, OR3, panorama är annorlunda.

Guldstjärnor. Källa: Pexels.

Om guldstjärnor utsattes för dessa förhållanden skulle de bli en rödbrun färg som är karakteristisk för AutvåELLER3.

Andra metoder för att erhålla denna oxid skulle innebära kemisk behandling av nämnda stjärnor; till exempel genom att omvandla guldmassan till dess respektive klorid, AuCl3.

Sedan till AuCl3, och resten av de möjliga guldsalterna som bildas tillsätts ett starkt basmedium; och med detta erhålles den hydrerade oxiden eller hydroxiden, Au (OH)3. Slutligen dehydratiseras denna sista förening för att erhålla AutvåELLER3.

Artikelindex

  • 1 Struktur av guld (III) oxid
    • 1.1 Elektroniska aspekter
    • 1.2 Hydrater
  • 2 fastigheter
    • 2.1 Fysiskt utseende
    • 2.2 Molekylär massa
    • 2.3 Densitet
    • 2.4 Smältpunkt
    • 2.5 Stabilitet
    • 2.6 Löslighet
  • 3 Nomenklatur
  • 4 användningsområden
    • 4.1 Glasfärgning
    • 4.2 Syntes av aurater och fulminant guld
    • 4.3 Hantering av självmonterade monolager
  • 5 Referenser

Struktur av guld (III) oxid

Kristallstruktur av Au2O3. Källa: Materialscientist [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Den övre bilden visar kristallstrukturen av guld (III) oxid. Arrangemanget av guld- och syreatomerna i det fasta ämnet visas, antingen med tanke på dem neutrala atomer (kovalent fast ämne) eller joner (joniskt fast ämne). Oavsett är det tillräckligt att ta bort eller placera Au-O-länkarna i alla fall.

Enligt bilden antas det att den kovalenta karaktären dominerar (vilket skulle vara logiskt). Av den anledningen visas atomerna och bindningarna representerade med sfärer respektive staplar. De gyllene sfärerna motsvarar guldatomerna (AuIII-O), och de rödaktiga till syreatomer.

Om du tittar noga ser du att det finns AuO-enheter4, som förenas av syreatomer. Ett annat sätt att visualisera det skulle vara att överväga att varje Au3+ är omgiven av fyra O: ertvå-; naturligtvis ur ett joniskt perspektiv.

Denna struktur är kristallin eftersom atomerna är ordnade och följer samma långdistansmönster. Således motsvarar dess enhetscell det rombohedrala kristallina systemet (samma i den övre bilden). Därför alla AutvåELLER3 skulle kunna konstrueras om alla dessa sfärer i enhetscellen fördelades i rymden.

Elektroniska aspekter

Guld är en övergångsmetall och dess 5d-orbitaler förväntas interagera direkt med 2p-orbitalerna i syreatomen. Denna överlappning av deras orbitaler bör teoretiskt generera ledningsband som skulle konvertera AutvåELLER3 i en solid halvledare.

Därför är den sanna strukturen hos AutvåELLER3 det är ännu mer komplicerat med detta i åtanke.

Hydrater

Guldoxid kan hålla kvar vattenmolekyler i sina rombohedrala kristaller, vilket ger upphov till hydrater. När sådana hydrater bildas blir strukturen amorf, det vill säga oordning.

Den kemiska formeln för sådana hydrater kan vara vilken som helst av följande, som faktiskt inte är helt klarlagda: AutvåELLER3∙ zHtvåO (z = 1, 2, 3, etc.), Au (OH)3, eller AuxELLERY(ÅH)z.

Formeln Au (OH)3 representerar en överförenkling av den verkliga sammansättningen av nämnda hydrater. Detta beror på att inom guld (III) hydroxiden har forskare också funnit närvaron av AutvåELLER3; och därför är det ingen mening att behandla det isolerat som en "enkel" övergångsmetallhydroxid.

Å andra sidan, från ett fast ämne med formeln AuxELLERY(ÅH)z en amorf struktur kunde förväntas; eftersom det beror på koefficienterna x, Y Y z, vars variationer skulle ge upphov till alla slags strukturer som knappast kunde uppvisa ett kristallint mönster.

Egenskaper

Fysiskt utseende

Det är ett rödbrunt fast ämne.

Molekylär massa

441,93 g / mol.

Densitet

11,34 g / ml.

Smältpunkt

Smälter och sönderdelas vid 160 ° C. Därför saknar den en kokpunkt, så denna oxid når aldrig en koka..

Stabilitet

AUtvåELLER3 det är termodynamiskt instabilt eftersom guld, som nämnts i början, inte tenderar att oxideras under normala temperaturförhållanden. Så det reduceras lätt för att bli det ädla guldet igen.

Ju högre temperatur, desto snabbare är reaktionen, som kallas termisk nedbrytning. Således AutvåELLER3 vid 160 ° C sönderdelas den för att producera metalliskt guld och frigöra molekylärt syre:

2 AutvåELLER3 => 4 Au + 3 Otvå

En mycket liknande reaktion kan inträffa med andra föreningar som främjar nämnda reduktion. Varför minskning? Eftersom guld återvinner elektronerna som syre tog från det; vilket är detsamma som att säga att det förlorar bindningar med syre.

Löslighet

Det är ett fast ämne som är olösligt i vatten. Det är emellertid lösligt i saltsyra och salpetersyra på grund av bildandet av guldklorider och nitrater..

Nomenklatur

Guldoxid (III) är namnet som regleras av beståndsnomenklaturen. Andra sätt att nämna det är:

-Traditionell nomenklatur: auric oxid, eftersom 3+ valensen är den högsta för guld.

-Systematisk nomenklatur: diotrioxid.

Applikationer

Glasfärgning

En av de mest framstående användningarna är att lägga till en rödaktig färg till vissa material, såsom glas, förutom att ge vissa egenskaper inneboende till guldatomer..

Syntes av aurater och fulminant guld

Om Au läggs tilltvåELLER3 till ett medium där det är lösligt och i närvaro av metaller kan aurater fällas ut efter tillsats av en stark bas; som bildas av AuO-anjoner4- i sällskap med metallkatjoner.

Också AutvåELLER3 reagerar med ammoniak för att bilda den fulminanta guldföreningen, AutvåELLER3(NH3)4. Dess namn kommer från det faktum att det är mycket explosivt.

Hantering av självmonterade monolager

Vissa föreningar, såsom dialkyldisulfider, RSSR, adsorberas inte på samma sätt på guld och dess oxid. När denna adsorption inträffar bildas en Au-S-bindning spontant, där svavelatomen uppvisar och definierar de kemiska egenskaperna hos nämnda yta beroende på den funktionella grupp till vilken den är fäst..

RSSR kan inte adsorberas på AutvåELLER3, men ja på metalliskt guld. Därför, om guldets yta modifieras och dess oxidationsgrad, liksom storleken på partiklarna eller skikten av AutvåELLER3, en mer heterogen yta kan utformas.

Denna yta AutvåELLER3-AuSR interagerar med metalloxiderna i vissa elektroniska enheter och utvecklar därmed framtida smartare ytor.

Referenser

  1. Wikipedia. (2018). Guld (III) oxid. Återställd från: en.wikipedia.org
  2. Kemisk formulering. (2018). Guld (III) oxid. Återställd från: formulacionquimica.com
  3. D. Michaud. (2016, 24 oktober). Guldoxider. 911 Metallurg. Återställd från: 911metallurgist.com
  4. Shi, R. Asahi och C. Stampfl. (2007). Egenskaper hos guldoxiderna AutvåELLER3 och AutvåEller: Första principutredningen. American Physical Society.
  5. Cook, Kevin M. (2013). Guldoxid som ett maskeringsskikt för regioselektiv ytkemi. Examensarbeten och avhandlingar. Papper 1460.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.