GOLDOXID (III) (AU2O3): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Goldoxid (III) ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel Au ₂ O ₃ . Theoretisch könnte erwartet werden, dass seine Natur vom kovalenten Typ ist. Das Vorhandensein eines bestimmten ionischen Charakters in seinem Feststoff kann jedoch nicht vollständig ausgeschlossen werden; oder was gleich ist, nehmen Sie das Fehlen des Au ³⁺ -Kations zusammen mit dem O ² -Anion an .

Es mag widersprüchlich erscheinen, dass Gold als Edelmetall rosten kann. Unter normalen Bedingungen können Goldstücke (wie die Sterne im Bild unten) nicht durch Kontakt mit Sauerstoff in der Atmosphäre oxidiert werden. Wenn sie jedoch in Gegenwart von Ozon, O ₃ , mit ultravioletter Strahlung bestrahlt werden , ist das Bild anders.

Goldsterne. Quelle: Pexels.

Wenn Goldsterne diesen Bedingungen ausgesetzt würden, würden sie eine für Au ₂ O ₃ charakteristische rotbraune Farbe annehmen .

Andere Verfahren, um dieses Oxid zu erhalten, würden die chemische Behandlung dieser Sterne beinhalten; zum Beispiel durch Umwandlung der Goldmasse in das jeweilige Chlorid AuCl ₃ .

Dann wird zu AuCl ₃ und dem Rest der möglichen gebildeten Goldsalze ein starkes basisches Medium gegeben; und damit wird das hydratisierte Oxid oder Hydroxid Au (OH) ₃ erhalten . Schließlich wird diese letzte Verbindung thermisch dehydratisiert, um Au ₂ O _{3 zu erhalten} .

Struktur von Gold (III) oxid

Kristallstruktur von Au2O3. Quelle: Materialwissenschaftler

Das obere Bild zeigt die Kristallstruktur von Gold (III) oxid. Die Anordnung der Gold- und Sauerstoffatome im Feststoff wird gezeigt, wobei entweder neutrale Atome (kovalenter Feststoff) oder Ionen (ionischer Feststoff) betrachtet werden. Gleichgültig ist es in jedem Fall ausreichend, die Au-O-Links zu entfernen oder zu platzieren.

Dem Bild zufolge wird angenommen, dass der kovalente Charakter überwiegt (was logisch wäre). Aus diesem Grund werden Atome und Bindungen durch Kugeln bzw. Balken dargestellt. Die goldenen Kugeln entsprechen den Goldatomen (Au ^III- O) und die rötlichen den Sauerstoffatomen.

Wenn Sie genau hinschauen, werden Sie sehen, dass es AuO ₄ -Einheiten gibt , die durch Sauerstoffatome verbunden sind. Eine andere Möglichkeit, dies zu visualisieren, besteht darin, zu berücksichtigen, dass jedes Au ³⁺ von vier O ^{2- umgeben ist} . Natürlich aus ionischer Sicht.

Diese Struktur ist kristallin, weil die Atome im gleichen Fernmuster angeordnet sind. Somit entspricht seine Einheitszelle dem rhomboedrischen kristallinen System (das gleiche im oberen Bild). Daher könnte das gesamte Au ₂ O ₃ konstruiert werden, wenn alle diese Kugeln der Einheitszelle im Raum verteilt wären.

Elektronische Aspekte

Gold ist ein Übergangsmetall, und es wird erwartet, dass seine 5d-Orbitale direkt mit den 2p-Orbitalen des Sauerstoffatoms interagieren. Diese Überlappung ihrer Orbitale sollte theoretisch Leitungsbänder erzeugen, die Au ₂ O ₃ in einen festen Halbleiter verwandeln würden .

Daher ist die wahre Struktur von Au ₂ O ₃ in diesem Sinne noch komplexer.

Hydrate

Goldoxid kann Wassermoleküle in seinen rhomboedrischen Kristallen zurückhalten, wodurch Hydrate entstehen. Wenn solche Hydrate gebildet werden, wird die Struktur amorph, dh ungeordnet.

Die chemische Formel für solche Hydrate kann eine der folgenden sein, die tatsächlich nicht vollständig geklärt sind: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3 usw.), Au (OH) ₃ oder Au _x O _y (OH) _z .

Die Formel Au (OH) ₃ stellt eine übermäßige Vereinfachung der wahren Zusammensetzung der Hydrate dar. Dies liegt daran, dass Forscher in Gold (III) -hydroxid auch das Vorhandensein von Au ₂ O _{3 gefunden haben} ; und deshalb ist es bedeutungslos, es isoliert als "einfaches" Übergangsmetallhydroxid zu behandeln.

Andererseits könnte von einem Feststoff mit der Formel Au _x O _y (OH) _z eine amorphe Struktur erwartet werden; da es von den Koeffizienten x, y und z abhängt, deren Variationen zu allen Arten von Strukturen führen würden, die kaum ein kristallines Muster aufweisen könnten.

Eigenschaften

Aussehen

Es ist ein rotbrauner Feststoff.

Molekulare Masse

441,93 g / mol.

Dichte

11,34 g / ml.

Schmelzpunkt

Schmelzt und zersetzt sich bei 160ºC. Daher fehlt ihm ein Siedepunkt, so dass dieses Oxid niemals kocht.

Stabilität

Au ₂ O ₃ ist thermodynamisch instabil, da Gold, wie eingangs erwähnt, unter normalen Temperaturbedingungen nicht zur Oxidation neigt. So wird es leicht reduziert, wieder das edle Gold zu werden.

Je höher die Temperatur, desto schneller die Reaktion, die als thermische Zersetzung bekannt ist. So zersetzt sich Au ₂ O ₃ bei 160 ° C unter Bildung von metallischem Gold und setzt molekularen Sauerstoff frei:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Eine sehr ähnliche Reaktion kann bei anderen Verbindungen auftreten, die diese Reduktion fördern. Warum Reduktion? Weil Gold die Elektronen zurückgewinnt, die ihm Sauerstoff entzogen hat; Das ist das gleiche wie zu sagen, dass es Bindungen mit Sauerstoff verliert.

Löslichkeit

Es ist ein in Wasser unlöslicher Feststoff. Aufgrund der Bildung von Goldchloriden und -nitraten ist es jedoch in Salzsäure und Salpetersäure löslich.

Nomenklatur

Gold (III) oxid ist der Name, der in der Aktiennomenklatur festgelegt ist. Andere Möglichkeiten, es zu erwähnen, sind:

-Traditionelle Nomenklatur: Auroxid, da die 3+ Valenz für Gold am höchsten ist.

-Systematische Nomenklatur: Diorotrioxid.

Anwendungen

Glasfärbung

Eine der wichtigsten Anwendungen besteht darin, bestimmten Materialien eine rötliche Farbe zu verleihen, z. B. Glas, und ihnen bestimmte Eigenschaften zu verleihen, die Goldatomen eigen sind.

Synthese von Auraten und fulminantem Gold

Wenn Au ₂ O ₃ zu einem Medium gegeben wird, in dem es löslich ist, und in Gegenwart von Metallen, können Aurate nach Zugabe einer starken Base ausfallen; die aus AuO ₄ -Anionen bestehen ^- in Begleitung von Metallkationen.

Ebenso reagiert Au ₂ O ₃ mit Ammoniak unter Bildung der fulminanten Goldverbindung Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) ₄ . Sein Name leitet sich von der Tatsache ab, dass es hochexplosiv ist.

Umgang mit selbstorganisierten Monoschichten

Bestimmte Verbindungen wie Dialkyldisulfide, RSSR, werden nicht auf die gleiche Weise an Gold und seinem Oxid adsorbiert. Wenn diese Adsorption auftritt, bildet sich spontan eine Au-S-Bindung, wobei das Schwefelatom die chemischen Eigenschaften der Oberfläche in Abhängigkeit von der funktionellen Gruppe, an die es gebunden ist, aufweist und definiert.

RSSRs können nicht an Au ₂ O ₃ adsorbiert werden , aber sie können an metallischem Gold. Wenn daher die Oberfläche des Goldes und sein Oxidationsgrad sowie die Größe der Partikel oder Schichten von Au ₂ O ₃ modifiziert werden, kann eine heterogenere Oberfläche entworfen werden.

Diese Au ₂ O ₃ -AuSR-Oberfläche interagiert mit den Metalloxiden bestimmter elektronischer Geräte und entwickelt so zukünftige intelligentere Oberflächen.

Verweise

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