OXID ZLATA (III) (AU2O3): STRUKTURA, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Oxidu zlato (III) je anorganická sloučenina, jejíž chemický vzorec je Au ₂ O ₃. Teoreticky lze očekávat, že jeho povaha bude kovalentního typu. Přítomnost určitého iontového charakteru v jeho pevné látce však nelze zcela vyloučit; nebo co je stejné, předpokládejme nepřítomnost kationtu Au ³⁺ společně s O ² aniontem.

Může se zdát protichůdné, že zlato může být ušlechtilým kovem rezavé. Za normálních podmínek nelze kousky zlata (jako hvězdy na obrázku níže) oxidovat kontaktem s kyslíkem v atmosféře; pokud jsou však ozářeny ultrafialovým zářením v přítomnosti ozonu, O ₃, je obraz jiný.

Zlaté hvězdy. Zdroj: Pexels.

Pokud by byly zlaté hvězdy vystaveny těmto podmínkám, měly by červenohnědou barvu, charakteristickou pro Au ₂ O ₃.

Jiné způsoby získání tohoto oxidu by zahrnovaly chemické ošetření uvedených hvězd; například převedením hmotnost zlata v příslušné chlorid, AuCl ₃.

Pak se do AuCl ₃, a zbytek možných solí zlata, vytvořených, silný základní médium se přidá; a tím se získá hydratovaný oxid nebo hydroxid, Au (OH) ₃. Konečně, tato poslední sloučenina je tepelně dehydratuje za vzniku Au ₂ O ₃.

Struktura oxidu zlata

Krystalová struktura Au2O3. Zdroj: Materialcientist

Horní obrázek ukazuje krystalovou strukturu oxidu zlata. Je ukázáno uspořádání atomů zlata a kyslíku v pevné látce, buď s ohledem na neutrální atomy (kovalentní pevná látka), nebo ionty (iontová pevná látka). V každém případě stačí odstranit nebo umístit odkazy Au-O.

Podle obrázku se předpokládá, že převažuje kovalentní charakter (což by bylo logické). Z tohoto důvodu jsou atomy a vazby znázorněny jako koule a sloupce. Zlaté koule odpovídají atomům zlata (Au ^III- O) a načervenalé atomy kyslíku.

Pokud se podíváte pozorně, bude vidět, že existují jednotky AuO ₄, které jsou spojeny atomy kyslíku. Dalším způsobem vizualizace by bylo zvážit, že každý Au ³⁺ je obklopen čtyřmi O ²; samozřejmě z iontového hlediska.

Tato struktura je krystalická, protože atomy jsou uspořádány ve stejném vzorci s dlouhým dosahem. Její jednotková buňka tedy odpovídá rhomboedrickému krystalickému systému (stejný jako na horním obrázku). Proto by bylo možné zkonstruovat všechny Au ₂ O _3, kdyby byly všechny tyto sféry jednotkové buňky rozloženy v prostoru.

Elektronické aspekty

Zlato je přechodný kov a očekává se, že jeho 5d orbity budou přímo interagovat s 2p orbitaly atomu kyslíku. Toto překrývání jejich orbitálů by mělo teoreticky vytvářet vodivé pásy, které by z Au ₂ O ₃ přeměnily na pevný polovodič.

Proto je skutečná struktura Au ₂ O ₃ s tím na mysli ještě složitější.

Hydráty

Oxid zlata může zadržovat molekuly vody v krystalech rhombohedry, čímž vzniká hydrát. Jak se takové hydráty vytvářejí, struktura se stává amorfní, to znamená, že je narušená.

Chemický vzorec pro tyto hydráty mohou být některé z níže uvedených, která ve skutečnosti nejsou zcela vyjasněna: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3, atd.), Au (OH) ₃, nebo Au _x O _y (OH) _z.

Vzorec Au (OH) ₃ představuje nadměrné zjednodušení skutečného složení uvedených hydrátů. Je to proto, že v rámci hydroxidu zlata vědci také našli přítomnost Au ₂ O ₃; a proto nemá smysl zacházet s ním izolovaně jako s „jednoduchým“ hydroxidem přechodného kovu.

Na druhé straně, amorfní struktura, kterou lze očekávat od pevné látky se vzorcem Au _x O _y (OH) _z; protože to závisí na koeficientech x, y a z, jejichž variace by vedly ke všem druhům struktur, které by jen stěží mohly vykazovat krystalický vzor.

Vlastnosti

Fyzický vzhled

Je to červenohnědá pevná látka.

Molekulová hmotnost

441,93 g / mol.

Hustota

11,34 g / ml.

Bod tání

Taje a rozkládá se při 160 ° C. Proto mu chybí bod varu, takže tento oxid se nikdy nevaří.

Stabilita

Au ₂ O ₃ je termodynamicky nestabilní, protože, jak bylo uvedeno na začátku, zlato nemá tendenci k oxidaci za normálních teplotních podmínek. Takže se snadno sníží, aby se znovu stal ušlechtilým zlatem.

Čím vyšší je teplota, tím rychlejší je reakce, která se nazývá tepelný rozklad. Proto se Au ₂ O ₃ při 160 ° C rozkládá za vzniku kovového zlata a uvolňování molekulárního kyslíku:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Velmi podobná reakce může nastat s jinými sloučeninami, které podporují uvedenou redukci. Proč redukce? Protože zlato získává elektrony, které z něj kyslík odebral; což je stejné jako říkat, že ztrácí vazby s kyslíkem.

Rozpustnost

Je to pevná látka nerozpustná ve vodě. Je však rozpustný v kyselině chlorovodíkové a kyselině dusičné v důsledku tvorby chloridů a dusičnanů zlata.

Nomenklatura

Oxid zlata (III) je název, který se řídí nomenklaturou zásob. Jiné způsoby, jak to zmínit, jsou:

- Tradiční nomenklatura: oxid aurový, protože valence 3+ je nejvyšší pro zlato.

-Systematická nomenklatura: dioxid trioxidu.

Aplikace

Barvení skla

Jedním z jeho nejvýznamnějších použití je dát některým materiálům načervenalé zbarvení, jako je sklo, a také jim poskytnout určité vlastnosti, které jsou vlastní atomům zlata.

Syntéza aurátů a fulminantního zlata

Pokud je Au ₂ O _{3 přidán} do média, kde je rozpustný, a v přítomnosti kovů se mohou po přidání silné báze vysrážet auráty; které jsou tvořeny anionty AuO ₄ ^- ve společnosti kovových kationtů.

Podobně Au ₂ O ₃ reaguje s amoniakem za vzniku fulminantní sloučeniny zlata, Au ₂ O ₃ (NH ₃) ₄. Jeho název je odvozen od skutečnosti, že je vysoce výbušný.

Manipulace se samostatnými monovrstvami

Některé sloučeniny, jako jsou dialkyldisulfidy, RSSR, nejsou adsorbovány stejným způsobem na zlato a jeho oxidy. Když nastane tato adsorpce, vytvoří se spontánně vazba Au-S, kde atom síry vykazuje a definuje chemické vlastnosti uvedeného povrchu v závislosti na funkční skupině, ke které je připojen.

RSSRs nelze adsorbovat na Au ₂ O ₃, ale mohou na kovové zlato. Modifikací povrchu zlata a jeho stupně oxidace, jakož i velikosti částic nebo vrstev Au ₂ O ₃ lze tedy navrhnout heterogennější povrch.

Tento povrch Au ₂ O ₃ -AuSR interaguje s oxidy kovů určitých elektronických zařízení, a tak vyvíjí budoucí chytřejší povrchy.

Reference

1. Wikipedia. (2018). Oxid zlata. Obnoveno z: en.wikipedia.org
2. Chemická formulace. (2018). Oxid zlata. Obnoveno z: formulacionquimica.com
3. D. Michaud. (2016, 24. října). Zlatá rez. 911 Hutník. Obnoveno z: 911metallurgist.com
4. Shi, R. Asahi a C. Stampfl. (2007). Vlastnosti oxidů zlata Au ₂ O ₃ a Au ₂ O: První zkoumání principů. Americká fyzická společnost.
5. Cook, Kevin M. (2013). Oxid zlata jako maskovací vrstva pro regioselektivní povrchovou chemii. Diplomové práce a disertační práce. Papír 1460.