GULDOXID (III) (AU2O3): STRUKTUR, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den guldoxid (III) är en oorganisk förening, vars kemiska formel är Au ₂ O ₃ . Teoretiskt kan dess natur förväntas vara av den kovalenta typen. Närvaron av en viss jonisk karaktär i dess fasta substans kan emellertid inte helt uteslutas; eller vad som är samma, antar frånvaron av Au 3 ⁺ -katjonen tillsammans med O ^2- anjonen .

Det kan verka motstridigt att guld, som är en ädel metall, kan rost. Under normala förhållanden kan guldstycken (som stjärnorna i bilden nedan) inte oxideras genom kontakt med syre i atmosfären; men när de bestrålas med ultraviolett strålning i närvaro av ozon, O ₃ , är bilden annorlunda.

Guldstjärnor. Källa: Pexels.

Om guldstjärnor utsattes för dessa villkor skulle de få en rödbrun färg, kännetecknande för Au ₂ O ₃ .

Andra metoder för att erhålla denna oxid skulle involvera kemisk behandling av nämnda stjärnor; till exempel genom att konvertera massan av guld till dess respektive klorid, AuCl ₃ .

Till AuCl ₃ , och resten av de möjliga bildade guldsalterna, tillsätts sedan ett starkt basmedium; och med detta erhålls den hydratiserade oxiden eller hydroxiden, Au (OH) ₃ . Slutligen är denna sista förening termiskt dehydratiseras för erhållande av Au ₂ O ₃ .

Struktur av guld (III) oxid

Kristallstruktur av Au2O3. Källa: Materialvetenskap

Den övre bilden visar kristallstrukturen i guld (III) oxid. Arrangemanget av guld- och syreatomerna i det fasta ämnet visas antingen med hänsyn till dem neutrala atomer (kovalent fast substans) eller joner (joniskt fast ämne). Likgiltigt räcker det att ta bort eller placera Au-O-länkarna i alla fall.

Enligt bilden antas det att den kovalenta karaktären dominerar (vilket skulle vara logiskt). Av den anledningen visas atomer och bindningar representerade av respektive sfärer och staplar. De gyllene sfärerna motsvarar guldatomerna (Au ^III- O) och de rödaktiga med syreatomerna.

Om du tittar noga kommer det att ses att det finns AuO _4- enheter , som är förenade med syreatomer. Ett annat sätt att visualisera det skulle vara att överväga att varje Au ³⁺ är omgiven av fyra O ^2- ; naturligtvis ur ett joniskt perspektiv.

Denna struktur är kristallin eftersom atomerna är arrangerade i samma långvägsmönster. Således motsvarar dess enhetscell det romboedrala kristallina systemet (samma i den övre bilden). Därför, hela Au ₂ O ₃ skulle kunna konstrueras, om alla dessa sfärer av enhetscellen fördelade i rymden.

Elektroniska aspekter

Guld är en övergångsmetall och dess 5d-orbital förväntas interagera direkt med syreatomens 2p-orbital. Denna överlappning av deras orbitaler bör teoretiskt generera ledningsbanden, vilket skulle vända Au ₂ O ₃ till en fast halvledare.

Därför är den verkliga strukturen för Au ₂ O ₃ ännu mer komplicerad med tanke på detta.

hydrater

Guldoxid kan hålla kvar vattenmolekyler i sina romboedrala kristaller, vilket ger upphov till hydrater. När sådana hydrat bildas blir strukturen amorf, det vill säga störd.

Den kemiska formeln för sådana hydrater kan vara vilken som helst av följande, som i själva verket inte är helt klar: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3, etc), Au (OH) ₃ , eller Au _x O _y (OH) _z .

Formeln Au (OH) ₃ representerar en överförenkling av den sanna sammansättningen av nämnda hydrat. Detta beror på att inom guld (III) hydroxid, har forskare även funnit närvaron av Au ₂ O ₃ ; och därför är det meningslöst att behandla det isolerat som en "enkel" övergångsmetallhydroxid.

Å andra sidan kan en amorf struktur förväntas från ett fast ämne med formeln Au _x O _y (OH) _z ; eftersom det 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 ett rödbrunt fast ämne.

Molekylär massa

441,93 g / mol.

Densitet

11,34 g / ml.

Smältpunkt

Smälter och sönderdelas vid 160 ° C. Därför saknar den en kokpunkt, så denna oxid kokar aldrig.

Stabilitet

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

Ju högre temperatur, desto snabbare är reaktionen, som kallas termisk sönderdelning. Sålunda, Au ₂ O ₃ vid 160ºC sönderdelas för att producera metalliskt guld och frigör molekylärt syre:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

En mycket liknande reaktion kan inträffa med andra föreningar som främjar nämnda reduktion. Varför minskning? Eftersom guld återvinner de elektroner som syre tog från det; vilket är detsamma som att säga att det förlorar bindningar med syre.

löslighet

Det är ett fast olösligt i vatten. Den är dock löslig i saltsyra och salpetersyra på grund av bildandet av guldklorider och nitrater.

Nomenklatur

Guld (III) -oxid är namnet som styrs av lagernomenklaturen. Andra sätt att nämna det är:

-Traditionell nomenklatur: aurinoxid, eftersom 3+ valensen är den högsta för guld.

-Systematisk nomenklatur: diorotrioxid.

tillämpningar

Glasfärgning

En av dess mest framstående användningsområden är att lägga till en rödaktig färg till vissa material, till exempel glas, förutom att ge vissa egenskaper som är inneboende i guldatomer.

Syntes av aurater och fulminant guld

Om Au ₂ O _{3 sättes} till ett medium där det är lösligt, och i närvaro av metaller, kan aurates utfällning efter tillsats av en stark bas; som består av AuO _4- anjoner ^- i sällskap med metallkationer.

Likaledes, Au ₂ O ₃ till reagerar med ammoniak bilda den fulminant guldförening, Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) ₄ . Namnet härstammar från det faktum att det är mycket explosivt.

Hantering av självmonterade monolager

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

RSSR: er kan inte adsorberas på Au ₂ O ₃ , men de kan på metalliskt guld. Därför, om ytan av guldet och dess grad av oxidation är modifierade, såväl som storleken av partiklarna eller skikt av Au ₂ O ₃ , en mer heterogen yta kan utformas.

Denna Au ₂ O ₃ -AuSR-yta interagerar med metalloxiderna hos vissa elektroniska apparater och utvecklar därmed framtida smartare ytor.

referenser

1. Wikipedia. (2018). Guld (III) oxid. Återställd från: en.wikipedia.org
2. Kemisk formulering. (2018). Guld (III) oxid. Återställd från: formulacionquimica.com
3. D. Michaud. (2016, 24 oktober). Guldrost. 911 Metallurgist. Återställd från: 911metallurgist.com
4. Shi, R. Asahi och C. Stampfl. (2007). Egenskaper hos guldoxiderna Au ₂ O ₃ och Au ₂ O: Första principutredningen. The American Physical Society.
5. Cook, Kevin M. (2013). Guldoxid som maskeringslager för Regioselective Surface Chemistry. Avhandlingar och avhandlingar. Papper 1460.