ЗЛАТЕН ОКСИД (III) (AU2O3): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На злато оксид (III) е неорганично съединение, чиято химична формула е Au ₂ O ₃. Теоретично може да се очаква, че неговата природа е от ковалентния тип. Присъствието на определен йонен характер в неговото твърдо вещество обаче не може да бъде напълно изключено; или какво е същото, приемете отсъствието на катиона Au ³⁺ заедно с O ^2- аниона.

Може да изглежда противоречиво, че златото, бидейки благороден метал, може да ръждясва. При нормални условия парчета злато (като звездите на изображението по-долу) не могат да се окисляват при контакт с кислород в атмосферата; обаче, когато са облъчени с ултравиолетово лъчение в присъствието на озон, O ₃, картината е различна.

Златни звезди. Източник: Pexels

Ако златните звезди бяха подложени на тези условия, те биха превърнали червеникаво-кафяв цвят, характерен за Au ₂ O ₃.

Други методи за получаване на този оксид включват химическа обработка на споменатите звезди; например, чрез превръщане на масата на злато на съответния хлорид, AuCl ₃.

След това към AuCl ₃ и останалата част от възможните златни соли се добавя силна основна среда; и с това се получава хидратираният оксид или хидроксид, Au (OH) ₃. Накрая, това последно съединение е термично дехидратира до получаване Au ₂ O ₃.

Структура на златен (III) оксид

Кристална структура на Au2O3. Източник: Материалог

Горното изображение показва кристалната структура на златния (III) оксид. Позицията на златните и кислородните атоми в твърдото вещество е показана, или като ги счита за неутрални атоми (ковалентно твърдо вещество), или йони (йонно твърдо вещество). Безразлично е достатъчно да премахнете или поставите връзките Au-O във всеки случай.

Според изображението се приема, че ковалентният характер преобладава (което би било логично). Поради тази причина атомите и връзките са показани съответно със сфери и пръти. Златните сфери съответстват на златните атоми (Au ^III -O), а червеникавите - на кислородните атоми.

Ако погледнете отблизо, ще видите, че има AuO ₄ единици, които са свързани с кислородни атоми. Друг начин за визуализиране би било да се счита, че всеки Au ³⁺ е заобиколен от четири O ^2-; разбира се, от йонна гледна точка.

Тази структура е кристална, тъй като атомите са подредени по същия модел на дълги разстояния. По този начин, неговата единична клетка съответства на кристалната система на ромбоедъра (същата в горното изображение). Следователно, всички Au ₂ O ₃ могат да бъдат конструирани, ако всички тези сфери на единичната клетка се разпределят в пространството.

Електронни аспекти

Златото е преходен метал и се очаква неговите 5d орбитали да взаимодействат директно с 2p орбитали на кислородния атом. Това припокриване на техните орбитали теоретично трябва да генерира ленти на проводимост, което би превърнало Au ₂ O ₃ в твърд полупроводник.

Следователно истинската структура на Au ₂ O ₃ е още по-сложна с това предвид.

Хидратира

Златният оксид може да задържа водни молекули в своите ромбоедрични кристали, което води до хидрати. Тъй като се образуват такива хидрати, структурата става аморфна, т.е.

Химичната формула за такива хидрати може да бъде всяка от следните, които всъщност не са напълно изяснени: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3 и т.н.), Au (OH) ₃ или Au _x O _y (OH) _z.

Формулата Au (OH) ₃ представлява свръхпрост на истинския състав на споменатите хидрати. Това е така, защото в златния (III) хидроксид изследователите са открили и присъствието на Au ₂ O ₃; и следователно е безсмислено да се третира изолирано като "прост" хидроксид на преходния метал.

От друга страна, аморфна структура може да се очаква от твърдо вещество с формулата Au _x O _y (OH) _z; тъй като това зависи от коефициентите x, y и z, чиито вариации биха породили всички видове структури, които трудно биха могли да проявят кристален модел.

Имоти

Външен вид

Това е червеникаво-кафяво твърдо вещество.

Молекулярна маса

441,93 g / mol.

плътност

11,34 g / mL.

Точка на топене

Разтопява се и се разлага при 160ºC. Поради това му липсва точка на кипене, така че този оксид никога не кипи.

стабилност

Au ₂ O ₃ е термодинамично нестабилен, тъй като, както беше споменато в началото, златото не е склонно да се окислява при нормални температурни условия. Така че лесно се намалява, за да се превърне отново в благородното злато.

Колкото по-висока е температурата, толкова по-бърза е реакцията, която е известна като термично разлагане. По този начин, Au ₂ O ₃ при 160ºC се разлага, за да произведе метално злато и да освободи молекулен кислород:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Много подобна реакция може да възникне с други съединения, които насърчават споменатото намаляване. Защо намаляване? Защото златото възвръща електроните, които кислородът взема от него; което е същото като да кажеш, че губи връзки с кислород.

разтворимост

Това е твърдо неразтворимо във вода. Той обаче е разтворим в солна и азотна киселина, поради образуването на златни хлориди и нитрати.

номенклатура

Златен (III) оксид е наименованието, регулирано от номенклатурата на запасите. Други начини за споменаването му са:

-Традиционна номенклатура: ауриев оксид, тъй като валентността 3+ е най-висока за златото.

-Систематична номенклатура: диоро триоксид.

Приложения

Оцветяване на стъкло

Едно от най-известните му приложения е да добави червеникав цвят към определени материали, като например стъкло, в допълнение към придаване на определени свойства, присъщи на златните атоми.

Синтез на аурати и фулминантно злато

Ако Au ₂ O _{3 се добави} към среда, където е разтворима и в присъствието на метали, ауратите могат да се утаят след добавянето на силна основа; които са съставени от аниони AuO ₄ ^- в компанията на метални катиони.

По същия начин, Au ₂ O ₃ взаимодейства с амоняк, за да формират фулминантен злато съединението, Au ₂ O ₃ (NH ₃) ₄. Името му произлиза от факта, че е силно експлозивно.

Работа със самостоятелно сглобени монослоеве

Някои съединения, като диалкил дисулфиди, RSSR, не се адсорбират по същия начин върху златото и неговия оксид. Когато тази адсорбция се случи, Au-S връзка се образува спонтанно, където серен атом проявява и определя химичните характеристики на споменатата повърхност в зависимост от функционалната група, към която е прикрепена.

RSSR не могат да бъдат адсорбирани върху Au ₂ O ₃, но могат да бъдат върху метално злато. Следователно, ако повърхността на златото и степента му на окисляване са променени, както и размерът на частиците или слоевете Au ₂ O ₃, може да се проектира по-хетерогенна повърхност.

Тази повърхност Au ₂ O ₃ -AuSR взаимодейства с металните оксиди на определени електронни устройства, като по този начин развива бъдещите по-интелигентни повърхности.

Препратки

1. Wikipedia. (2018). Златен (III) оксид. Възстановено от: en.wikipedia.org
2. Химически състав. (2018). Златен (III) оксид. Възстановени от: formulacionquimica.com
3. Д. Мишо. (2016 г., 24 октомври). Златна ръжда. 911 Металург. Възстановено от: 911metallurgist.com
4. Ши, Р. Асахи и В. Стампфл. (2007 г.). Свойства на златните оксиди Au ₂ O ₃ и Au ₂ O: Изследване на първите принципи. Американското физическо общество.
5. Кук, Кевин М. (2013). Златният оксид като маскиращ слой за региоселективна химия на повърхността. Тези и дисертации. Хартия 1460.