Оксид золота химические свойства

Оксид золота(III)

Оксид золота(III)
Общие
Систематическое наименование Оксид золота(III)
Традиционные названия Окись золота
Химическая формула Au2O3
Эмпирическая формула Au2O3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) красно-бурый порошок
Молярная масса 441,93 г/моль
Плотность 10,38 г/см³
Термические свойства
Химические свойства
Растворимость в воде не раств.
Классификация
Рег. номер CAS 1303-58-8

Окси́д зо́лота(III) — бинарное неорганическое химическое соединение золота и кислорода с формулой Au2O3. Наиболее устойчивый оксид золота.

Получение

Получается из гидроксида золота(III) Au2O3 x H2O обезвоживанием при нагревании. Полная потеря воды наступает при температуре около 200 о С. [1] . Полученный таким образом оксид золота(III) аморфен. Имеет красный или красно-бурый цвет. Примесь бурого, как и в случае гидроксида золота(III), обычно связывают с присутствием небольшого количества золота(0). Монокристаллы Au2O3 были получены из аморфного оксида гидротермальным синтезом в кварцевой ампуле, заполненной на треть смесью хлорной кислоты HClO4 и перхлората щелочного металла (температура синтеза 235—275 о С, давление до 30 МРа). Полученные монокристаллы имели рубиново-красный цвет [1] .

Свойства

Структура кристаллического Au2O3 орторомбическая, группа Fdd2. Атомы золота имеют тетрагональную (близкую к квадратной) координацию атомами кислорода со средним расстоянием Au-O 2,02—2,03 А. Часть атомов кислорода являются мостиковыми — одни связаны с двумя атомами золота, другие с тремя [2] [3] .

По данным кристаллографии, плотность равна 10,38 г / см 3 .

Нагрев аморфного оксида золота(III) до 260—300 о С приводит к полному разложению с выделением кислорода и металлического золота [1] , хотя разложение начинается уже при более низкой температуре.

Оксид золота(III) нерастворим в воде. Заметно, хотя и медленно, растворяется в растворах щелочей, образуя тетрагидроксокомплекс Au(OH)4 — . Встречающиеся указания на амфотерность требуют уточнения. Поскольку золото(III) никогда не образует в растворе простых солей с катионом Au 3+ , а получаются только комплексные формы, то растворимость Au2O3 в некоторых кислотах обусловлена не только взаимодействием с H + , но в первую очередь именно комплексообразованием с анионом кислоты. Так, оксид золота(III) хорошо растворяется в соляной кислоте, давая HAuCl4. Умеренно растворим в азотной и серной кислотах, давая смешанные аквагидроксонитратные или аквагидроксосульфатные комплексы типа Au(OH)i(H2O)jXk z (где i + j + k = 4, X = NO3 или SO4, z = -i + kzX). Нерастворим в хлорной кислоте любой концентрации.

Оксид золота в виде пленки на инертной подложке испытывался для получения токопроводящих соединений («золотых дорожек») в микроэлектронике. Пленки получали магнетронным напылением, разложение оксида до золота в нужных местах проводили при помощи лазера [4]

Источник

Золото (Au)

Золото является одним из самых «необычных» металлов, известных человеку с давних пор — наши предки использовали золото по большей части в культурно-религиозных целях, а также в качестве одного из самых надежных платежных средств.

Золото в природе встречается в подавляющем большинстве случаев в виде самородков. С некоторыми металлами золото может образовывать природные твердые растворы:

  • электрум — серебристое золото;
  • аурокуприд — меднистое золото;
  • платинистое золото.

В виде соединений золото в природе встречается гораздо реже (калагерит AuTe2, ауростибит AuSb2). Достаточно много золота содержится в морской воде, но добыча такого золота нерентабельна.


Рис. Строение атома золота.

Электронная конфигурация атома золота — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 1 (см. Электронная структура атомов). Золото является одним из самых малоактивных химических элементов — оно не окисляется на воздухе даже в присутствии влаги, не взаимодействует непосредственно с кислородом, водородом, азотом, углеродом, фосфором.

Физические свойства золота:

  • золотисто-желтый металл;
  • очень пластичный и мягкий — можно раскатать в прозрачную фольгу толщиной несколько микрон (сусальное золото), которой покрывать разнообразные художественные и религиозные изделия (производить золочение), придавая им эстетический привлекательный вид, который сохраняется длительное время;
  • обладает хорошей электро- и теплопроводностью.

Химические свойства золота:

  • реагирует с галогенами при нагревании: 2Au + 3Cl2 = 2AuCl3;
  • не растворяется в щелочных и кислотных растворах;
  • растворяется в смесях кислот: HCl+HNO3 (царской водке) и H2SO4+HNO3: Au + 3HNO3 + 3HCl = AuCl3 + 3NO2 + 3H2O;
  • металлическое золото переходит в раствор в виде комплексной соли в водных растворах цианида калия и натрия в присутствии окислителей: 4Au + 8KCN + 2H2O + O2 = 4K[Au(CN)2] + 4KOH;
  • легко растворяется в ртути с образованием сплава (амальгамы).

Кислородные соединения золота при незначительном нагревании легко разлагаются со взрывом, например, гремучее золото взрывается при 145°C.

Соединения золота достаточно легко гидролизуются и восстанавливаются до свободного металла в водных растворах, поскольку являются неустойчивыми соединениями: при нагревании гидроксид золота (III) дегидратируется образуя оксид золота (III), который, в свою очередь, распадается с образованием свободного золота при 160°C: 4Au(OH)3 → 2Au2O3 → 4Au + 3O2.

Гидроксид и оксид золота (III) — амфотерные соединения, реагируют с кислотами и основаниями, образуя комплексные соединения:

Применение золота:

  • в ювелирном деле;
  • как международное платежное средство;
  • в электротехнике для золочения контактов;
  • для нанесения покрытий на металлические поверхности;
  • в медицине для изготовления инструментов и протезов;
  • как катализатор при проведении некоторых реакций в химической промышленности;
  • радиоактивный изотоп золота применяют в онкологии для лечения новообразований.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Источник

Виды оксида золота и их характеристики

Бытует мнение, что золото, являясь благородным металлом, не реагирует с другими веществами и потому не образует соединений. На самом деле все немного не так. Химикам известно немало соединений этого драгоценного металла, среди них и оксид золота. В зависимости от того, какой валентностью обладает атом золота в веществе, существуют соединения одно-, двух-, трехвалентного золота.

К первой группе относят цианид, иодид, бромид, хлорид, гидрид золота. Вещества, в которых золото имеет валентность ІІ, обладают малой устойчивостью и могут существовать лишь в лаборатории. Трехвалентный аурум входит в состав гидроксида, димера бромида, а также оксида золота. Существует два оксида золота с валентностью І и ІІІ соответственно. Несмотря на то, что два этих вещества построены из одних и тех же атомов и отличаются лишь их количеством, они обладают разными свойствами и даже выглядят по-разному.

Золота оксид (І)

Является бинарным, то есть состоящим всего из двух видов атомов, соединением с химической формулой Au2O. Представляет собой порошок серо-фиолетового цвета или же синий гидрозоль. В воде он не растворяется, но пребывание во влажной среде ведет к превращению в другое вещество. Если же нагреть окись золота примерно до 200 градусов Цельсия, то произойдет разложение на составляющие его элементы. Низкая термическая резистентность обусловлена тем, что ионы золота обладают окислительной способностью и сильным поляризующим действиям.

Получить оксид одновалентного золота сложно, ведь золото окисляется очень плохо. Учитывая тот факт, что золото — это очень инертный элемент, простая реакция с кислородом даже при высокой температуре не приведет к образованию оксида, как это происходит с большинством других легко окисляющихся металлов. Даже пропуская электрический ток через электрод из золота, все равно не добиться получения на его поверхности пленки из оксида. Для того чтобы синтезировать оксид золота, используют двухэтапную методику. Сначала к холодному водному раствору щелочи добавляют хлорид золота и затем полученную смесь постепенно нагревают.

Что же касается химических свойств данного вещества, то оно способно реагировать с концентрированным гидроксидом аммония. При этом образуется сложное неорганическое соединение в виде черного осадка, который обладает способностью взрываться при ударах.

Оксид трехвалентного золота

Другое бинарное соединение золота состоит из двух атомов Au и трех атомов кислорода, что можно записать: Au2O3. Представляет собой твердое коричневое вещество, которое легко поддается распаду даже под воздействием солнечного света. Оксид золота (ІІІ) не может быть растворен в воде, однако хорошо растворяется в гидроксиде калия, образуя сложное комплексное соединение. Получают путем просушки гидроксида золота над парами оксида фосфора с дальнейшим нагреванием смеси до 140 градусов. Соблюдение правильного режима температур критически важно, ведь если разогреть реагенты на дополнительных 20 градусов, то вместо обезвоживания гидроокиси и кристаллизации оксида произойдет разложение выходящей смеси.

Исходя из химических свойств вещества, его также называют золотой кислотой, ведь Au2O3 может образовывать соли, называемые ауратами. Благодаря своим свойствам оксид золота (ІІІ) нашел свое применение в технике. Именно из него делали «золотые дорожки» на микроэлектронных платах, нанося на поверхность слой вещества, а затем воздействуя на него лазером, чтобы получить тонкую полоску из благородного металла.

Существует еще одно вещество, которое может быть отнесено к оксидам золота. Это соединение, в котором присутствуют атомы с валентностями I и III одновременно. По сути, это смесь обоих оксидов, вещество существует в виде коричневого порошка, который сильно впитывает влагу.

Общим для всех оксидов золота является то, что они почти не находят применения в технике или любой другой отрасли промышленности. Причина этого, по всей видимости, в том, что данные соединения неустойчивы в условиях внешней среды и легко разрушаются, переходя в другие вещества. А также не стоит забывать о высокой цене самого золота, не говоря уже о дополнительных затратах на реакции, необходимые для того, чтобы заставить его окисляться. Поэтому сейчас с оксидами золота дело имеют преимущественно химики-теоретики, проводя с ними множество экспериментов. Но вполне может быть, что скоро они увенчаются успехом, и материалы на основе оксида золота помогут сделать очередной технологический прорыв.

Источник

Оксид золота I

Оксид золота I
Систематическое
наименование
Оксид золота I
Традиционные названия Закись золота, окись золота
Хим. формула Au2O
Состояние фиолетовый порошок;синий гидрозоль
Молярная масса 409,94 г/моль
Температура
• разложения 225 °C
ChemSpider 23354138
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид золота I — бинарное неорганическое соединение металла золота и кислорода с формулой Au2O. При стандартных условиях представляет собой неустойчивый фиолетовый порошок или синий гидрозоль.

Содержание

Получение

  • Взаимодействие хлорида золота I c гидроксидом калия при нагревании:

2 AuCl + 2 KOH → t Au2O ↓ + 2 KCl + H2O

  • Кипячение дибромоаурата калия или димера хлорида золота III c гидроксидом калия:

2 K[AuBr2] + 2 KOH → t Au2O ↓ + 4 KBr + H2O Au2Cl6 + 6 KOH → t Au2O ↓ + 6 KCl + 3 H2O + O2

  • Действие дигидрата нитрата ртути I на раствор димера хлорида золота III:

Au2Cl6 + 2 Hg2(NO3)2 ⋅ 2 H2O → − 3 H2O Au2O ↓ + 2 HgCl2 + 2 Hg(NO3)2 + 2 HCl

Физические свойства

Оксид золота I образует неустойчивый фиолетовый порошок или синий гидрозоль. Соединение легко диспропорционирует при нагревании, поэтому его можно рассматривать как смесь Au и Au2O3.

Химические свойства

  • Легко разлагается при нагревании:

3 Au2O → 225oC 4 Au + Au2O3

Взаимодействует с конц. раствором соляной кислоты:

  • При взаимодействии с концентрированным раствором гидроксида аммония получается вещество состава Au3N·NH3, чёрный осадок. Оно неустойчиво в горячей воде и взрывается при ударе. Существует также соединение состава 3Au2O·4NH3. Оно имеет чёрный цвет и также неустойчиво в воде и при нагревании.

Источник

Структура, свойства, номенклатура и применения оксида золота (III) (Au2O3)

оксид золота (III) неорганическое соединение, химическая формула которого Au2О3. Теоретически можно ожидать, что его природа будет ковалентного типа. Однако наличие определенного ионного характера в его твердом теле не может быть полностью исключено; или что то же самое, предположим, что отсутствие катиона 3+ рядом с анионом O 2- .

Может показаться противоречивым, что золото, будучи благородным металлом, может ржаветь. При нормальных условиях кусочки золота (как звезды на изображении ниже) не могут окисляться при контакте с кислородом в атмосфере; однако при облучении ультрафиолетовым излучением в присутствии озона ИЛИ3, картина отличается.

Если бы золотые звезды подвергались этим условиям, они бы стали красновато-коричневыми, характерными для Au.2О3.

Другие способы получения этого оксида будут включать химическую обработку указанных звезд; например, преобразование массы золота в соответствующий хлорид, AuCl3.

После, к AuCl3, и остальная часть возможных образованных солей золота добавляют сильную основную среду; и с этим, вы получите гидратированный оксид или гидроксид, Au (OH)3. Наконец, это последнее соединение термически дегидратируется для получения Au.2О3.

  • 1 Структура оксида золота (III)
    • 1.1 Электронные аспекты
    • 1.2 Гидраты
  • 2 свойства
    • 2.1 Внешний вид
    • 2.2 Молекулярная масса
    • 2.3 Плотность
    • 2.4 Точка плавления
    • 2.5 Стабильность
    • 2.6 Растворимость
  • 3 Номенклатура
  • 4 использования
    • 4.1 Окраска очков
    • 4.2 Синтез ауратов и молниеносного золота
    • 4.3 Обработка самосборных монослоев
  • 5 ссылок

Структура оксида золота (III)

Кристаллическая структура оксида золота (III) показана на верхнем изображении. Расположение атомов золота и кислорода в твердом теле показано либо в виде нейтральных атомов (ковалентное твердое вещество), либо в виде ионов (ионное твердое тело). Нечетко, достаточно в любом случае устранить или разместить ссылки Au-O.

Согласно изображению предполагается, что преобладает ковалентный характер (что было бы логично). По этой причине представленные атомы и связи показаны со сферами и столбцами, соответственно. Золотые сферы соответствуют атомам золота (Au III -О) и красноватые до атомов кислорода.

Если вы посмотрите внимательно, вы увидите, что есть единицы AuO4, которые соединены атомами кислорода. Другим способом визуализации было бы учесть, что каждый Au 3+ окружен четырьмя O 2- ; Конечно, с ионной точки зрения.

Эта структура является кристаллической, потому что атомы упорядочены, следуя той же схеме дальнего действия. Таким образом, его унитарная ячейка соответствует ромбоэдрической кристаллической системе (так же, как на верхнем изображении). Поэтому все Au2О3 может быть построен, если бы все эти сферы элементарной ячейки были распределены в пространстве.

Электронные аспекты

Золото является переходным металлом, и следует ожидать, что его 5d-орбитали взаимодействуют непосредственно с 2p-орбиталями атома кислорода. Это перекрытие их орбиталей теоретически должно генерировать зоны проводимости, которые бы преобразовывали Au2О3 в твердом полупроводнике.

Таким образом, истинная структура Au2О3 еще сложнее с этим в виду.

гидраты

Оксид золота может удерживать молекулы воды в своих ромбоэдрических кристаллах, что приводит к образованию гидратов. Когда образуются такие гидраты, структура становится аморфной, то есть неупорядоченной.

Химическая формула для таких гидратов может быть любой из следующих, которые на самом деле не уточнены: Au2О3∙ ж2O (z = 1, 2, 3 и т. Д.), Au (OH)3, или AuхОи(ОН)Z.

Формула Au (OH)3 представляет чрезмерное упрощение истинного состава указанных гидратов. Это связано с тем, что в гидроксиде золота (III) исследователи также обнаружили присутствие Au2О3; и поэтому имеет смысл рассматривать его изолированно как «простой» гидроксид переходного металла.

С другой стороны, твердого тела с формулой AuхОи(ОН)Z можно ожидать аморфную структуру; так как это зависит от коэффициентов х, и и Z, чьи вариации породили бы все виды структур, которые едва ли могли бы иметь кристаллическую структуру.

свойства

Внешний вид

Это красновато-коричневое твердое вещество.

Молекулярная масса

плотность

Точка плавления

Тает и разлагается при 160ºC. Поэтому ему не хватает температуры кипения, поэтому этот оксид никогда не достигает температуры кипения.

стабильность

Au2О3 оно термодинамически нестабильно, потому что, как упоминалось в начале, золото не склонно окисляться при нормальных температурных условиях. Так что его легко уменьшить, чтобы снова стать благородным золотом.

Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция, известная как термическое разложение. Итак, Au2О3 при 160 ° C он разлагается, образуя металлическое золото и выделяя молекулярный кислород:

Очень похожая реакция может происходить с другими соединениями, которые способствуют указанному восстановлению. Почему сокращение? Потому что золото возвращается, чтобы получить электроны, которые кислород забрал у него; это то же самое, что сказать, что он теряет связь с кислородом.

растворимость

Это твердое вещество, нерастворимое в воде. Однако он растворим в соляной кислоте и азотной кислоте из-за образования хлоридов и нитратов золота.

номенклатура

Оксид золота (III) — это название, определяемое номенклатурой запасов. Другие способы упомянуть это:

-Традиционная номенклатура: оксид аурика, потому что валентность 3+ является самой высокой для золота.

-Систематическая номенклатура: диоксид триоксида.

приложений

Окраска очков

Одним из наиболее выдающихся применений является придание красноватых цветов некоторым материалам, таким как стекла, в дополнение к приданию определенных свойств, присущих атомам золота..

Синтез ауратов и молниеносного золота

Если Au добавлен2О3 в среду, где он растворим, и в присутствии металлов аураты могут выпадать в осадок после добавления сильного основания; которые образованы анионами AuO4 — в компании металлических катионов.

Кроме того, Au2О3 реагирует с аммиаком с образованием молниеносного соединения золота, Au2О3(NH3)4. Его название происходит от того факта, что он очень взрывоопасен.

Обработка самосборных монослоев

Что касается золота и его оксида, некоторые соединения, такие как диалкилдисульфиды, RSSR, не адсорбируются одинаково. Когда происходит эта адсорбция, спонтанно образуется связь Au-S, где атом серы проявляет и определяет химические характеристики указанной поверхности в зависимости от функциональной группы, с которой она связана..

RSSR не может адсорбироваться на Au2О3, но на металлическом золоте. Поэтому, если поверхность золота и его степень окисления модифицируются, а также размер частиц или слоев Au2О3, может быть разработана более неоднородная поверхность.

Это поверхность ау2О3-AuSR взаимодействует с оксидами металлов некоторых электронных устройств, тем самым создавая в будущем более умные поверхности.

Источник