Guldoxid (III) (Au2O3): struktur, egenskaper, nomenklatur och användningsområden

Guldoxid (III) är en oorganisk förening vars kemiska formel är Au203. Teoretiskt kan man förvänta sig att dess natur är av kovalent typ. Närvaron av en viss jonisk karaktär i dess fasta substans kan emellertid inte kasseras helt och hållet; eller vad som är samma, antar frånvaron av katjonen Au3 + bredvid anjonen O2-.

Det kan tyckas motsägelsefullt att guld, som ädelmetall, kan rosta. Under normala förhållanden kan bitar av guld (som stjärnorna i bilden nedan) inte oxideras genom kontakt med syre i atmosfären; Emellertid är bilden annorlunda när den bestrålas med ultraviolett strålning i närvaro av ozon, O3.

Om guldstjärnorna utsattes för dessa förhållanden skulle de bli en rödbrun, karakteristisk för Au 2 O 3 .

Andra metoder för att erhålla denna oxid skulle innebära kemisk behandling av nämnda stjärnor; till exempel omvandlar guldmassan till dess respektive klorid, AuCl 3 .

Därefter tillsättes till AuCl3 och resten av de möjliga guldsalterna, ett starkt basiskt medium; och med detta erhålles den hydratiserade oxiden eller hydroxiden, Au (OH) 3 . Slutligen dehydreras denna sista förening termiskt för att erhålla Au203.

Struktur av guldoxid (III)

Kristallstrukturen av guld (III) oxid visas i den övre bilden. Arrangemanget av guld- och syreatomerna i det fasta materialet visas antingen som neutrala atomer (kovalent fast substans) eller som joner (joniskt fast ämne). Indistinkt är det tillräckligt att eliminera eller placera Au-O-länkarna i vilket fall som helst.

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

Om du tittar noggrant ser du att det finns AuO 4- enheter, som förenas med syreatomer. Ett annat sätt att visualisera det skulle vara att överväga att varje Au3 + är omgiven av fyra O2-; Naturligtvis, från ett joniskt perspektiv.

Denna struktur är kristallin eftersom atomerna är beordrade att lyda samma långdistansmönster. Sålunda motsvarar dess enhetscell det romboedrale kristallsystemet (samma som i den övre bilden). Därför kan alla Au2O3 konstrueras om alla sfärer av enhetscellen fördelades i rymden.

Elektroniska aspekter

Guld är en övergångsmetall, och det kan förväntas att dess 5d-orbitaler interagerar direkt med syreatomens 2p-orbitaler. Denna överlappning av sina orbitaler måste teoretiskt generera ledningsband som skulle omvandla Au 2 O 3 till en solid halvledare.

Därför är den äkta strukturen hos Au 2 O 3 ännu mer komplex med detta i åtanke.

hydrater

Guldoxid kan behålla vattenmolekyler i sina romboedrale kristaller, vilket ger upphov till hydrater. När sådana hydrater bildas blir strukturen amorf, det vill säga oordnad.

Kemisk formel för sådana hydrater kan vara något av följande, som i själva verket inte klart förtydligas: Au 2 O 3 ∙ zH 2 O (z = 1, 2, 3, etc.), Au (OH) 3, eller Au xOj (OH) z .

Formeln Au (OH) 3 representerar en förenkling av den sanna sammansättningen av hydraten. Detta beror på att inuti guldhydroxid (III) har forskare också funnit närvaron av Au 2 O 3 ; och därför är det vettigt att behandla det isolerat som en "enkel" övergångsmetallhydroxid.

Å andra sidan skulle en amorf struktur kunna förväntas från ett fast ämne med formeln Au xO och (OH) Z ; eftersom detta beror på koefficienterna x, y och z, vars variationer skulle ge upphov till alla slags strukturer som knappast kunde uppvisa ett kristallint mönster.

egenskaper

Fysiskt utseende

Det är en rödbrun fast substans.

Molekylmassa

441, 93 g / mol.

densitet

11, 34 g / ml.

Smältpunkt

Det smälter och sönderdelas vid 160ºC. Det saknar därför kokpunkt, så denna oxid når aldrig kokpunkten.

stabilitet

Au 2 O 3 är termodynamiskt instabil, eftersom guld, som nämnts i början, inte tenderar att oxidera under normala temperaturförhållanden. Så det är lätt reducerat för att bli igen det ädla guldet.

Ju högre temperaturen desto snabbare reaktionen, som är känd som termisk sönderdelning. Sålunda sönderdelas Au2O3 vid 160 ° C för att framställa metalliskt guld och släppa molekylärt syre:

2 Au 2 O 3 => 4 Au + 3 O 2

En mycket liknande reaktion kan uppstå med andra föreningar som gynnar nämnda reduktion. Varför reduktion? Eftersom guldet återvänder för att få elektronerna som syre tog bort från det; vilket är detsamma som att det förlorar kopplingar till syre.

löslighet

Det är en fast olöslig 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 lagernomenklaturen. Andra sätt att nämna det är:

-Normal nomenklatur: aureroxid, eftersom valensen 3+ är den högsta för guld.

- Systematisk nomenklatur: diotrioxid.

tillämpningar

Färgläggning av glasögon

En av dess mest framträdande användningsområden är att ge röda färger till vissa material, till exempel glasögon, förutom att ge vissa egenskaper som är inneboende för guldatomerna.

Syntes av aurates och fulminating guld

Om Au2O3 tillsättes till ett medium där det är lösligt och i närvaro av metaller kan urvalen utfällas efter tillsats av en stark bas; som bildas av AuO 4 - med metallkatjoner.

Dessutom reagerar Au2O3 med ammoniak för att bilda den fulminerande guldföreningen, Au2O3 (NH3) 4 . Dess namn härrör från det faktum att det är mycket explosivt.

Hantering av självmonterade monolager

På guld och dess oxid adsorberas vissa föreningar, såsom dialkyldisulfider, RSSR, inte på samma sätt. När denna adsorption uppträder bildas en Au-S-bindning spontant, där svavelatomen uppvisar och definierar de kemiska egenskaperna hos ytan beroende på den funktionella gruppen till vilken den är bunden.

RSSR kan inte adsorbera på Au 2 O 3, men på metallguldet. Om guldets yta och dess oxidationsgrad ändras, liksom storleken på partiklarna eller skikten av Au 2 O 3, kan en mer heterogen yta därför utformas.

Denna yta Au 2 O 3 -AuSR samverkar med metalloxiderna av vissa elektroniska anordningar, vilket utvecklar framtida smartare ytor.