KULTAOKSIDI (III) (AU2O3): RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA - 2025

Kulta oksidi (III) on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on Au ₂ O ₃. Teoreettisesti sen luonteen voidaan olettaa olevan kovalenttista tyyppiä. Tietyn ionisen merkin esiintymistä kiinteässä aineessa ei kuitenkaan voida sulkea pois kokonaan; tai mikä on sama, oletetaan, että Au ³⁺ -kationia ei ole yhdessä O ^2- anionin kanssa.

Voi vaikuttaa ristiriitaiselta, että kulta, joka on jalometallia, voi ruostua. Normaaliolosuhteissa kultakappaleita (kuten alla olevan kuvan tähtiä) ei voida hapettaa kosketuksessa ilman kanssa tapahtuvan hapen kanssa; Kuitenkin, kun niitä säteilytetään ultraviolettisäteilyllä otsonin, O ₃: n läsnä ollessa, kuva on erilainen.

Kultaiset tähdet. Lähde: Pexels.

Jos kultatähdet altistettaisiin näille olosuhteille, ne muuttuisivat punertavanruskeaksi väreksi, joka on ominaista Au ₂ O _{3: lle}.

Muut menetelmät tämän oksidin saamiseksi sisältäisivät mainittujen tähtijen kemiallisen käsittelyn; esimerkiksi muuntamalla kullan massa vastaavaksi kloridiksi, AuCl ₃.

Sitten, jotta AuCl ₃, ja loput mahdollista kulta suolat, joita muodostuu, vahva emäksinen väliaine on lisätty; ja tällä saadaan hydratoitu oksidi tai hydroksidi, Au (OH) ₃. Lopuksi, tämä viimeinen yhdiste on termisesti dehydratoidaan, jolloin saadaan Au ₂ O ₃.

Kulta (III) oksidin rakenne

Au2O3: n kiderakenne. Lähde: Materiaalitieteilijä

Yläkuva näyttää kulta (III) oksidin kiderakenteen. Kulta- ja happiatomien järjestely kiinteässä aineessa on esitetty, ottaen huomioon joko neutraalit atomit (kovalenttinen kiinteä aine) tai ionit (ioninen kiinteä aine). Välinpitämättömästi, joka tapauksessa riittää Au-O-linkkien poistaminen tai sijoittaminen.

Kuvan mukaan oletetaan, että kovalenttinen merkki on hallitseva (mikä olisi loogista). Tästä syystä atomit ja sidokset on esitetty vastaavasti palloina ja palkina. Kultaiset pallot vastaavat kultaatomeja (Au ^III -O) ja punertavat happiatomit.

Jos tarkastellaan tarkkaan, nähdään, että on olemassa AuO _4- yksiköitä, joita yhdistävät happiatomit. Toinen tapa havainnollistaa olisi otettava huomioon, että kukin Au ³⁺ ympäröi neljä O ^2-; tietysti ionisesta näkökulmasta.

Tämä rakenne on kiteinen, koska atomit on järjestetty samaan pitkän kantaman malliin. Siten sen yksikkösolu vastaa romboedristä kiteistä järjestelmää (sama ylemmässä kuvassa). Näin ollen, kaikki Au ₂ O ₃ voidaan rakentaa, jos kaikki nämä aloilla alkeiskopin jaettiin avaruudessa.

Elektroniset näkökohdat

Kulta on siirtymämetalli, ja sen 5d-kiertoratojen odotetaan olevan vuorovaikutuksessa suoraan happiatomin 2p-kiertoratojen kanssa. Tämä päällekkäisyys niiden orbitaalien olisi teoreettisesti tuottaa johdenauhojen, joka muuttaisi Au ₂ O ₃ kiinteäksi puolijohde.

Näin ollen, todellinen rakenne Au ₂ O ₃ on vieläkin monimutkaisempi tässä mielessä.

hydraattien

Kultaoksidi voi pitää vesimolekyylejä romboedristen kiteidensä sisällä, jolloin syntyy hydraatteja. Kun tällaisia ​​hydraatteja muodostuu, rakenne muuttuu amorfiseksi, ts. Epäjärjestykseksi.

Tällaisten hydraattien kemiallinen kaava voi olla mikä tahansa seuraavista, joita ei itse asiassa ole täysin selvitetty: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3 jne.), Au (OH) ₃ tai Au _x O _y (OH) _z.

Kaava Au (OH) ₃ edustaa mainittujen hydraattien todellisen koostumuksen ylimääräistä yksinkertaistamista. Tämä johtuu siitä, että sisällä kulta (III) hydroksidi, tutkijat ovat myös havainneet, että läsnä Au ₂ O ₃; ja siksi on turhaa käsitellä sitä erikseen "yksinkertaisena" siirtymämetallihydroksidina.

Toisaalta, amorfinen rakenne voitaisiin odottaa kiinteästä, jolla on kaava Au _x O _y (OH) _z; koska se riippuu kertoimista x, y ja z, joiden variaatiot johtaisivat kaikenlaisiin rakenteisiin, jotka tuskin voisivat osoittaa kiteistä kuviota.

ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Se on punertavanruskea kiinteä aine.

Molekyylimassa

441,93 g / mol.

Tiheys

11,34 g / ml.

Sulamispiste

Sulaa ja hajoaa 160ºC: ssa. Siksi siitä puuttuu kiehumispiste, joten tämä oksidi ei koskaan kiehu.

pysyvyys

Au ₂ O ₃ on termodynaamisesti epävakaa, koska kuten alussa mainittiin, kullalla ei ole taipumusta hapettua normaalissa lämpötilassa. Joten siitä vähennetään helposti tulla jalo kulta uudelleen.

Mitä korkeampi lämpötila, sitä nopeampi reaktio, jota kutsutaan termiseksi hajoamiseksi. Siten Au ₂ O ₃ hajoaa 160 ° C: ssa tuottamaan metallista kultaa ja vapauttamaan molekyylin happea:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Hyvin samanlainen reaktio voi tapahtua muiden yhdisteiden kanssa, jotka edistävät mainittua pelkistystä. Miksi alennus? Koska kulta saa takaisin elektronit, jotka happi otti siitä; joka on sama kuin sanoa, että se menettää sidokset happea.

Liukoisuus

Se on veteen liukenematon kiinteä aine. Se on kuitenkin liukoinen suolahappoon ja typpihappoon kultakloridien ja nitraattien muodostumisen vuoksi.

nimistö

Kulta (III) oksidi on nimi, jota säännellään varastonimikkeistössä. Muita tapoja mainita se ovat:

- Perinteinen nimikkeistö: aurinkoksidi, koska 3+ -valenssi on korkein kullalla.

-Systemaattinen nimikkeistö: dioro-trioksidi.

Sovellukset

Lasin värjäys

Yksi sen merkittävimmistä käyttötarkoituksista on punertavan värin lisääminen tiettyihin materiaaleihin, kuten lasi, sen lisäksi, että annetaan kulta-atomeille ominaiset ominaisuudet.

Aururaattien ja täydellisen kullan synteesi

Jos Au ₂ O _{3, lisätään} väliaineeseen, jossa se on liukoinen, ja että metallien läsnäolo, aurates voi saostua lisäämällä vahvaa emästä; jotka koostuvat AuO _4- anioneista ^- metallikationien seurassa.

Samoin, Au ₂ O ₃ reagoi ammoniakin kanssa, jolloin muodostuu fulminant kulta yhdiste, Au ₂ O ₃ (NH ₃) ₄. Sen nimi johtuu siitä, että se on erittäin räjähtävä.

Itse koottujen yksikerrosten käsittely

Tietyt yhdisteet, kuten dialkyylidisulfidit, RSSR, eivät ole adsorboituneet samalla tavalla kultaan ja sen oksidiin. Kun tämä adsorptio tapahtuu, muodostuu spontaanisti Au-S-sidos, jossa rikkiatomilla on ja määritetään mainitun pinnan kemialliset ominaisuudet riippuen toiminnallisesta ryhmästä, johon se on kiinnittynyt.

RSSR: itä ei voida adsorboida Au ₂ O _{3: een}, mutta ne voivat metallisessa kullassa. Näin ollen, jos pinta kulta ja sen hapetusaste on modifioitu, samoin kuin hiukkasten koon tai kerrosten Au ₂ O ₃, enemmän heterogeeninen pinta voidaan suunnitella.

Tämä Au ₂ O ₃ -AuSR-pinta on vuorovaikutuksessa tiettyjen elektronisten laitteiden metallioksidien kanssa kehittäen siten tulevaisuuden älykkäämpiä pintoja.

Viitteet

1. Wikipedia. (2018). Kulta (III) oksidi. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
2. Kemiallinen formulaatio. (2018). Kulta (III) oksidi. Palautettu osoitteesta: formulacionquimica.com
3. D. Michaud. (2016, 24. lokakuuta). Kulta ruoste. 911 metallurgia. Palautettu osoitteesta: 911metallurgist.com
4. Shi, R. Asahi ja C. Stampfl. (2007). Kultaoksidien Au ₂ O ₃ ja Au ₂ O ominaisuudet: Ensimmäisten periaatteiden tutkimus. American Physical Society.
5. Cook, Kevin M. (2013). Kultaoksidi peitekerroksena regioselektiiviselle pintakemialle. Opinnäytetyöt ja väitöskirjat. Paperi 1460.