- Struktura tlenku złota (III)
- Aspekty elektroniczne
- Nawilża
- Nieruchomości
- Wygląd fizyczny
- Masa cząsteczkowa
- Gęstość
- Temperatura topnienia
- Stabilność
- Rozpuszczalność
- Nomenklatura
- Aplikacje
- Barwienie szkła
- Synteza aurates i piorunującego złota
- Obsługa samoorganizujących się monowarstw
- Bibliografia
Tlenek złota (III) jest nieorganicznym związkiem, którego wzór chemiczny jest Au 2 O 3 . Teoretycznie można by oczekiwać, że będzie miał charakter kowalencyjny. Jednak nie można całkowicie wykluczyć obecności pewnego charakteru jonowego w jego ciele stałym; lub co jest samo przejmie nieobecność AU 3+ kationu razem z O 2- anionu .
Może się wydawać sprzeczne, że złoto, jako metal szlachetny, może rdzewieć. W normalnych warunkach kawałki złota (jak gwiazdy na poniższym obrazku) nie mogą zostać utlenione przez kontakt z tlenem w atmosferze; jednak gdy są naświetlane promieniowaniem ultrafioletowym w obecności ozonu O 3 , obraz jest inny.
Złote gwiazdy. Źródło: Pexels.
Gdyby złote gwiazdy zostały poddane tym warunkom, zmieniłyby kolor na czerwono-brązowy, charakterystyczny dla Au 2 O 3 .
Inne metody otrzymywania tego tlenku obejmowałyby obróbkę chemiczną wspomnianych gwiazd; na przykład, przekształcając masę złota w jego odpowiedni chlorek, AuCl 3 .
Następnie do AuCl 3 i pozostałych możliwych soli złota dodaje się mocne podłoże zasadowe; iw ten sposób otrzymuje się uwodniony tlenek lub wodorotlenek Au (OH) 3 . Ostatecznie ten ostatni związek jest odwadniany termicznie w celu uzyskania Au 2 O 3 .
Struktura tlenku złota (III)
Struktura krystaliczna Au2O3. Źródło: Materiałoznawca
Górny obraz przedstawia strukturę krystaliczną tlenku złota (III). Pokazano rozmieszczenie atomów złota i tlenu w ciele stałym, biorąc pod uwagę atomy obojętne (ciało stałe kowalencyjne) lub jony (ciało stałe jonowe). Obojętnie, w każdym przypadku wystarczy usunąć lub umieścić linki Au-O.
Zgodnie z obrazem zakłada się, że dominuje charakter kowalencyjny (co byłoby logiczne). Z tego powodu atomy i wiązania są przedstawiane odpowiednio za pomocą kulek i słupków. Złote kule odpowiadają atomom złota (Au III- O), a czerwonawe - atomom tlenu.
Jeśli przyjrzysz się uważnie, zobaczysz, że istnieją jednostki AuO 4 , które są połączone atomami tlenu. Innym sposobem wizualizacji byłoby rozważenie, że każde Au 3+ jest otoczone przez cztery O 2- ; oczywiście z jonowej perspektywy.
Ta struktura jest krystaliczna, ponieważ atomy są ułożone w ten sam wzór dalekiego zasięgu. Zatem jego komórka elementarna odpowiada romboedrycznemu układowi krystalicznemu (temu samemu na górnym obrazku). Dlatego wszystkie Au 2 O 3 można by skonstruować, gdyby wszystkie te sfery komórki elementarnej były rozmieszczone w przestrzeni.
Aspekty elektroniczne
Złoto jest metalem przejściowym i oczekuje się, że jego orbitale 5d będą oddziaływać bezpośrednio z orbitaliami 2p atomu tlenu. To nakładanie się ich orbitali powinno teoretycznie generować pasma przewodnictwa, które zamieniłyby Au 2 O 3 w stały półprzewodnik.
Dlatego prawdziwa struktura Au 2 O 3 jest jeszcze bardziej złożona, mając to na uwadze.
Nawilża
Tlenek złota może zatrzymywać cząsteczki wody w kryształach romboedrycznych, dając początek hydratom. W miarę powstawania takich hydratów struktura staje się amorficzna, to znaczy nieuporządkowana.
Wzór chemiczny takich hydratów może być jednym z następujących, które w rzeczywistości nie są w pełni wyjaśnione: Au 2 O 3 ∙ zH 2 O (z = 1, 2, 3 itd.), Au (OH) 3 , lub Au x O y (OH) z .
Wzór Au (OH) 3 stanowi nadmierne uproszczenie prawdziwego składu wspomnianych hydratów. Dzieje się tak, ponieważ w wodorotlenku złota (III) naukowcy odkryli również obecność Au 2 O 3 ; i dlatego nie ma sensu traktowanie go oddzielnie jako „prostego” wodorotlenku metalu przejściowego.
Z drugiej strony, amorficznej struktury można było oczekiwać od ciała stałego o wzorze Au x O y (OH) z ; ponieważ zależy to od współczynników x, y i z, których zmiany doprowadziłyby do powstania wszelkiego rodzaju struktur, które z trudem mogłyby wykazywać wzór krystaliczny.
Nieruchomości
Wygląd fizyczny
Jest to czerwono-brązowe ciało stałe.
Masa cząsteczkowa
441,93 g / mol.
Gęstość
11,34 g / ml.
Temperatura topnienia
Topi się i rozkłada w temperaturze 160ºC. Dlatego brakuje mu punktu wrzenia, więc ten tlenek nigdy się nie gotuje.
Stabilność
Au 2 O 3 jest niestabilny termodynamicznie, ponieważ, jak wspomniano na początku, złoto nie ma tendencji do utleniania się w normalnych warunkach temperaturowych. Dlatego łatwo można go zredukować, by ponownie stać się szlachetnym złotem.
Im wyższa temperatura, tym szybsza reakcja, zwana rozkładem termicznym. Zatem Au 2 O 3 w temperaturze 160ºC rozkłada się, tworząc metaliczne złoto i uwalniając tlen cząsteczkowy:
2 Au 2 O 3 => 4 Au + 3 O 2
Bardzo podobna reakcja może wystąpić z innymi związkami, które sprzyjają tej redukcji. Dlaczego redukcja? Ponieważ złoto odzyskuje elektrony pobrane przez tlen; co jest tym samym, co powiedzenie, że traci wiązania z tlenem.
Rozpuszczalność
Jest to ciało stałe nierozpuszczalne w wodzie. Jednak jest rozpuszczalny w kwasie solnym i kwasie azotowym ze względu na tworzenie się chlorków złota i azotanów.
Nomenklatura
Tlenek złota (III) to nazwa podlegająca nomenklaturze akcyjnej. Inne sposoby, aby o tym wspomnieć:
-Tradycyjna nomenklatura: tlenek aury, ponieważ wartość 3+ jest najwyższa dla złota.
-Systematyczne nazewnictwo: trójtlenek dioro.
Aplikacje
Barwienie szkła
Jednym z jego najważniejszych zastosowań jest nadanie niektórym materiałom, takich jak szkło, czerwonawego koloru, a także nadanie im pewnych właściwości właściwych atomom złota.
Synteza aurates i piorunującego złota
Jeśli Au 2 O 3 zostanie dodany do środowiska, w którym jest rozpuszczalny, w obecności metali, po dodaniu mocnej zasady mogą wytrącać się aurany; które składają się z anionów AuO 4 - w towarzystwie kationów metali.
Podobnie, Au 2 O 3 reaguje z amoniakiem, tworząc piorunujący związek złota, Au 2 O 3 (NH 3 ) 4 . Jego nazwa wywodzi się od tego, że jest silnie wybuchowy.
Obsługa samoorganizujących się monowarstw
Niektóre związki, takie jak disiarczki dialkilu, RSSR, nie są adsorbowane w ten sam sposób na złocie i jego tlenku. Gdy zachodzi ta adsorpcja, spontanicznie tworzy się wiązanie Au-S, w którym atom siarki wykazuje i określa właściwości chemiczne tej powierzchni w zależności od grupy funkcyjnej, do której jest przyłączony.
RSSR nie mogą być adsorbowane na Au 2 O 3 , ale mogą na metalicznym złocie. Dlatego też, jeśli powierzchnia złota i jego stopień utlenienia są modyfikowane, a także rozmiar cząstek lub warstw Au 2 O 3 , można zaprojektować bardziej niejednorodną powierzchnię.
Ta powierzchnia Au 2 O 3 -AuSR oddziałuje z tlenkami metali niektórych urządzeń elektronicznych, tworząc w ten sposób inteligentniejsze powierzchnie w przyszłości.
Bibliografia
- Wikipedia. (2018). Tlenek złota (III). Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Formulacja chemiczna. (2018). Tlenek złota (III). Odzyskany z: formulacionquimica.com
- D. Michaud. (24 października 2016). Złota rdza. 911 Metalurg. Odzyskane z: 911metallurgist.com
- Shi, R. Asahi i C. Stampfl. (2007). Właściwości tlenków złota Au 2 O 3 i Au 2 O: Badanie podstawowych zasad. Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne.
- Cook, Kevin M. (2013). Tlenek złota jako warstwa maskująca w regioselektywnej chemii powierzchni. Tezy i rozprawy. Przekaz 1460.