Struktur, Eigenschaften und Verwendung von Gold (III) oxid (Au2O3)

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Jonah Lester

Das Gold (III) oxid ist eine anorganische Verbindung, deren chemische Formel Au istzweiODER3. Theoretisch könnte erwartet werden, dass seine Natur vom kovalenten Typ ist. Das Vorhandensein eines bestimmten ionischen Charakters in seinem Feststoff kann jedoch nicht vollständig ausgeschlossen werden; oder was gleich ist, nehmen Sie das Fehlen der Au kation an3+ neben dem Anion O.zwei-.

Es mag widersprüchlich erscheinen, dass Gold als Edelmetall rosten kann. Unter normalen Bedingungen können Goldstücke (wie die Sterne im Bild unten) nicht durch Kontakt mit Sauerstoff in der Atmosphäre oxidiert werden. bei Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung in Gegenwart von Ozon, OR3, Das Panorama ist anders.

Goldsterne. Quelle: Pexels.

Wenn Goldsterne diesen Bedingungen ausgesetzt wären, würden sie eine für Au charakteristische rotbraune Farbe annehmenzweiODER3.

Andere Verfahren, um dieses Oxid zu erhalten, würden die chemische Behandlung dieser Sterne implizieren; zum Beispiel durch Umwandlung der Goldmasse in das jeweilige Chlorid AuCl3.

Dann zu AuCl3, und der Rest der möglichen gebildeten Goldsalze wird ein starkes basisches Medium hinzugefügt; und damit wird das hydratisierte Oxid oder Hydroxid erhalten, Au (OH)3. Schließlich wird diese letzte Verbindung thermisch dehydratisiert, um Au zu erhaltenzweiODER3.

Artikelverzeichnis

  • 1 Struktur von Gold (III) oxid
    • 1.1 Elektronische Aspekte
    • 1.2 Hydrate
  • 2 Eigenschaften
    • 2.1 Aussehen
    • 2.2 Molekularmasse
    • 2.3 Dichte
    • 2.4 Schmelzpunkt
    • 2.5 Stabilität
    • 2.6 Löslichkeit
  • 3 Nomenklatur
  • 4 Verwendungen
    • 4.1 Glasfärbung
    • 4.2 Synthese von Auraten und fulminantem Gold
    • 4.3 Umgang mit selbstorganisierten Monoschichten
  • 5 Referenzen

Struktur von Gold (III) oxid

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

Das obere Bild zeigt die Kristallstruktur von Gold (III) oxid. Die Anordnung der Gold- und Sauerstoffatome im Feststoff wird gezeigt, wobei entweder neutrale Atome (kovalenter Feststoff) oder Ionen (ionischer Feststoff) berücksichtigt werden. Gleichgültig ist es in jedem Fall ausreichend, die Au-O-Links zu entfernen oder zu platzieren.

Dem Bild zufolge wird angenommen, dass der kovalente Charakter überwiegt (was logisch wäre). Aus diesem Grund sind die Atome und Bindungen gezeigt, die mit Kugeln bzw. Balken dargestellt sind. Die goldenen Kugeln entsprechen den Goldatomen (AuIII-O) und die rötlichen zu Sauerstoffatomen.

Wenn Sie genau hinschauen, werden Sie feststellen, dass es AuO-Einheiten gibt4, die durch Sauerstoffatome verbunden sind. Eine andere Möglichkeit, dies zu visualisieren, besteht darin, zu berücksichtigen, dass jedes Au3+ ist von vier O's umgebenzwei-;; Natürlich aus ionischer Sicht.

Diese Struktur ist kristallin, weil die Atome nach dem gleichen Fernmuster angeordnet sind. Somit entspricht seine Einheitszelle dem rhomboedrischen kristallinen System (das gleiche im oberen Bild). Daher sind alle AuzweiODER3 könnte konstruiert werden, wenn alle diese Kugeln der Einheitszelle im Raum verteilt wären.

Elektronische Aspekte

Gold ist ein Übergangsmetall, und es wird erwartet, dass seine 5d-Orbitale direkt mit den 2p-Orbitalen des Sauerstoffatoms interagieren. Diese Überlappung ihrer Orbitale sollte theoretisch Leitungsbänder erzeugen, die Au umwandeln würdenzweiODER3 in einem festen Halbleiter.

Daher ist die wahre Struktur von AuzweiODER3 In diesem Sinne ist es noch komplexer.

Hydrate

Goldoxid kann Wassermoleküle in seinen rhomboedrischen Kristallen zurückhalten, wodurch Hydrate entstehen. Wenn solche Hydrate gebildet werden, wird die Struktur amorph, dh ungeordnet.

Die chemische Formel für solche Hydrate kann eine der folgenden sein, die tatsächlich nicht vollständig geklärt sind: AuzweiODER3∙ zHzweiO (z = 1, 2, 3 usw.), Au (OH)3, oder AuxODERY.(OH)z.

Die Formel Au (OH)3 stellt eine übermäßige Vereinfachung der wahren Zusammensetzung der Hydrate dar. Dies liegt daran, dass Forscher innerhalb des Gold (III) -hydroxids auch das Vorhandensein von Au gefunden habenzweiODER3;; und deshalb macht es keinen Sinn, es isoliert als "einfaches" Übergangsmetallhydroxid zu behandeln.

Andererseits aus einem Feststoff mit der Formel AuxODERY.(OH)z eine amorphe Struktur war zu erwarten; da hängt es von den Koeffizienten ab x, Y. Y. z, deren Variationen zu allen Arten von Strukturen führen würden, die kaum ein kristallines Muster aufweisen könnten.

Eigenschaften

Aussehen

Es ist ein rotbrauner Feststoff.

Molekulare Masse

441,93 g / mol.

Dichte

11,34 g / ml.

Schmelzpunkt

Schmelzt und zersetzt sich bei 160ºC. Daher fehlt ihm ein Siedepunkt, so dass dieses Oxid niemals einen Siedepunkt erreicht..

Stabilität

AUzweiODER3 es ist thermodynamisch instabil, weil Gold, wie eingangs erwähnt, unter normalen Temperaturbedingungen nicht zur Oxidation neigt. So wird es leicht reduziert, wieder das edle Gold zu werden.

Je höher die Temperatur, desto schneller die Reaktion, die als thermische Zersetzung bekannt ist. So ist die AuzweiODER3 bei 160ºC zersetzt es sich unter Bildung von metallischem Gold und setzt molekularen Sauerstoff frei:

2 AuzweiODER3 => 4 Au + 3 O.zwei

Eine sehr ähnliche Reaktion kann bei anderen Verbindungen auftreten, die diese Reduktion fördern. Warum Reduktion? Weil Gold die Elektronen zurückgewinnt, die ihm Sauerstoff entzogen hat; Das ist das gleiche wie zu sagen, dass es Bindungen mit Sauerstoff verliert.

Löslichkeit

Es ist ein in Wasser unlöslicher Feststoff. Aufgrund der Bildung von Goldchloriden und -nitraten ist es jedoch in Salzsäure und Salpetersäure löslich..

Nomenklatur

Gold (III) oxid ist der Name, der durch die Aktiennomenklatur geregelt wird. Andere Möglichkeiten, es zu erwähnen, sind:

-Traditionelle Nomenklatur: Auric Oxide, da die 3+ Valenz für Gold am höchsten ist.

-Systematische Nomenklatur: Diorotrioxid.

Anwendungen

Glasfärbung

Eine der wichtigsten Anwendungen besteht darin, bestimmten Materialien wie Glas eine rötliche Farbe zu verleihen und Goldatomen bestimmte Eigenschaften zu verleihen..

Synthese von Auraten und fulminantem Gold

Wenn Au hinzugefügt wirdzweiODER3 zu einem Medium, in dem es löslich ist und in Gegenwart von Metallen können Aurate nach Zugabe einer starken Base ausfallen; die von AuO-Anionen gebildet werden4- in Begleitung von Metallkationen.

Auch die AuzweiODER3 reagiert mit Ammoniak unter Bildung der fulminanten Goldverbindung AuzweiODER3(NH3)4. Sein Name leitet sich von der Tatsache ab, dass es hochexplosiv ist.

Umgang mit selbstorganisierten Monoschichten

Bestimmte Verbindungen wie Dialkyldisulfide, RSSR, werden nicht in gleicher Weise an Gold und seinem Oxid adsorbiert. Wenn diese Adsorption auftritt, bildet sich spontan eine Au-S-Bindung, wobei das Schwefelatom die chemischen Eigenschaften der Oberfläche in Abhängigkeit von der funktionellen Gruppe, an die es gebunden ist, aufweist und definiert..

RSSRs können nicht auf Au adsorbiert werdenzweiODER3, aber ja auf metallischem gold. Daher, wenn die Oberfläche des Goldes modifiziert ist und sein Oxidationsgrad sowie die Größe der Partikel oder Schichten von AuzweiODER3, Eine heterogenere Oberfläche kann entworfen werden.

Diese Oberfläche AuzweiODER3-AuSR interagiert mit den Metalloxiden bestimmter elektronischer Geräte und entwickelt so zukünftige intelligentere Oberflächen.

Verweise

  1. Wikipedia. (2018). Gold (III) oxid. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
  2. Chemische Formulierung. (2018). Gold (III) oxid. Wiederhergestellt von: formulacionquimica.com
  3. D. Michaud. (2016, 24. Oktober). Goldoxide. 911 Metallurge. Wiederhergestellt von: 911metallurgist.com
  4. Shi, R. Asahi und C. Stampfl. (2007). Eigenschaften der Goldoxide AuzweiODER3 und AuzweiOder: Untersuchung der ersten Prinzipien. Die amerikanische physikalische Gesellschaft.
  5. Cook, Kevin M. (2013). Goldoxid als Maskierungsschicht für die regioselektive Oberflächenchemie. Diplomarbeiten und Dissertationen. Papier 1460.

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