- Az arany (III) -oxid szerkezete
- Elektronikus szempontok
- Hidratálja
- Tulajdonságok
- Fizikai megjelenés
- Molekulatömeg
- Sűrűség
- Olvadáspont
- Stabilitás
- Oldhatóság
- Elnevezéstan
- Alkalmazások
- Üvegfestés
- Aurát és fulmináns arany szintézise
- Önszerelt egyrétegek kezelése
- Irodalom
Az (III) általános képletű arany-oxid egy szervetlen vegyület, amelynek képlete Au 2 O 3. Elméletileg természete várhatóan kovalens típusú. Ugyanakkor egy bizonyos ionos karakter jelenléte a szilárd anyagban nem zárható ki teljesen; vagy ami ugyanaz, tegyük fel, hogy nincs Au 3+ kation az O 2- anionnal együtt.
Ellentmondásosnak tűnhet, hogy az arany, mint nemesfém, rozsdásodhat. Normál körülmények között az aranydarabok (mint az alábbi képen látható csillagok) nem oxidálódhatnak az atmoszférában lévő oxigénnel való érintkezéssel; Ha azonban ózon, O 3 jelenlétében ultraibolya sugárzással besugározzák őket, a kép eltérő.
Arany csillagok. Forrás: Pexels.
Ha az aranycsillagokat ezeknek a feltételeknek vetik alá, vörösesbarna színűvé válnak, ami jellemző az Au 2 O 3 -ra.
Az oxid előállításának egyéb módszerei magában foglalják az említett csillagok kémiai kezelését; például az arany tömegének átalakításával a megfelelő kloridra, AuCl 3-ra.
Ezután, a AuCl 3, és a többi lehetséges aranysók képződött, erősen bázikus közeget adunk hozzá; és ezzel megkapjuk a hidratált oxidot vagy hidroxidot (Au (OH) 3). Végül, ez utóbbi vegyületet termikusan vízmentesítjük és igy Au 2 O 3.
Az arany (III) -oxid szerkezete
Az Au2O3 kristályszerkezete. Forrás: Anyagtudós
A felső kép az arany (III) -oxid kristályszerkezetét mutatja. Megmutatjuk az arany- és az oxigénatomok elrendezését a szilárd anyagban, semleges atomokra (kovalens szilárd anyag), sem ionokra (ionos szilárd anyagok) tekintve. Közömbös módon mindenképpen elegendő az Au-O összeköttetések eltávolítása vagy elhelyezése.
A kép szerint feltételezzük, hogy a kovalens karakter dominál (ami logikus lenne). Ezért az atomokat és a kötéseket gömbök és oszlopok ábrázolják. Az aranygömbök az aranyatomoknak (Au III- O), a vörösesek pedig az oxigénatomoknak felelnek meg.
Ha közelebbről megnézi, látni fogja, hogy vannak AuO 4 egységek, amelyekhez oxigénatomok kapcsolódnak. Egy másik módja, hogy szemléltesse lenne figyelembe venni, hogy minden AU 3+ körül négy O 2-; természetesen, ionos szempontból.
Ez a szerkezet kristályos, mivel az atomok ugyanabban a nagy hatótávolságú mintában vannak elrendezve. Tehát az egységcellája megfelel a romboedrikus kristályrendszernek (ugyanaz a felső képen). Ezért az összes Au 2 O 3 felépíthető, ha az egységcellának ezen összes gömbje eloszlik az űrben.
Elektronikus szempontok
Az arany egy átmeneti fém, és várható, hogy 5d pályáin közvetlenül kölcsönhatásba lépnek az oxigénatom 2p-es pályáival. Az orbitális részeik átfedésének elméletileg vezetési sávokat kell létrehoznia, amelyek Au 2 O 3- t szilárd félvezetővé alakítják.
Ezért az Au 2 O 3 valódi szerkezete ezt szem előtt tartva még bonyolultabb.
Hidratálja
Az arany-oxid képes vízmolekulákat visszatartani romroméderes kristályaikban, hidrátok kialakulásával. Az ilyen hidrátok kialakulásakor a szerkezet amorf, azaz rendezetlenné válik.
Az ilyen hidrátok kémiai összetétele a következők bármelyike lehet, amelyek valójában nem teljesen tisztázottak: Au 2 O 3 ∙ zH 2 O (z = 1, 2, 3 stb.), Au (OH) 3 vagy Au x O y (OH) z.
Az Au (OH) 3 képlet az említett hidrátok valódi összetételének egyszerűsítését jelenti. Ennek oka az, hogy az arany (III) hidroxidon belül a kutatók Au 2 O 3 jelenlétét is megállapították; és ezért értelmetlen azt külön kezelni "egyszerű" átmeneti fém-hidroxidként.
Másrészről, egy amorf szerkezetű várható egy szilárd anyag a képlet Au x O y (OH) Z; mivel ez az x, y és z együtthatóktól függ, amelyek variációi mindenféle szerkezetet előidézhetnek, amelyek alig mutatnak kristályos mintázatot.
Tulajdonságok
Fizikai megjelenés
Vöröses-barna szilárd anyag.
Molekulatömeg
441,93 g / mol.
Sűrűség
11,34 g / ml.
Olvadáspont
Olvad és bomlik 160 ° C-on. Ezért nincs forráspontja, tehát ez az oxid soha nem forr.
Stabilitás
Az Au 2 O 3 termodinamikailag instabil, mivel - amint az az elején említettük - az arany nem hajlamos oxidálódni normál hőmérsékleti körülmények között. Tehát könnyen redukálható, hogy ismét nemes aranyré váljon.
Minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a reakció, amelyet hőbomlásnak hívnak. Így az Au 2 O 3 160 ° C-on bomlik, hogy fém aranyot nyerjen és molekuláris oxigént szabadítson fel:
2 Au 2 O 3 => 4 Au + 3 O 2
Nagyon hasonló reakció fordulhat elő más vegyületekkel, amelyek elősegítik az említett redukciót. Miért csökkentés? Mivel az arany visszanyeri az elektronokat, amelyeket az oxigén vett belőle; ami megegyezik azzal, ha azt állítják, hogy elveszíti az oxigénkötéseket.
Oldhatóság
Vízben oldhatatlan szilárd anyag. Azonban oldódik sósavban és salétromsavban, az aranykloridok és nitrátok képződése miatt.
Elnevezéstan
Az arany (III) -oxid a készletnómenklatúra által szabályozott név. Egyéb módon megemlíthetjük:
- Hagyományos nómenklatúra: aurikus oxid, mert a 3+ vegyérték a legmagasabb az aranynál.
- Szisztematikus nómenklatúra: dioro-trioxid.
Alkalmazások
Üvegfestés
Az egyik legszembetűnőbb felhasználása az, hogy bizonyos anyagok vöröses színűek, mint például az üveg, és bizonyos tulajdonságokat biztosítsanak számukra az aranyatomok számára.
Aurát és fulmináns arany szintézise
Ha Au 2 O 3 -ot adunk olyan közeghez, ahol oldódik, és fémek jelenlétében, az aurátok kicsapódhatnak egy erős bázis hozzáadása után; amelyek AuO 4 anionokból állnak - fémkationok társaságában.
Hasonlóképpen, Au 2 O 3 reagál ammóniával, hogy a teljes arany vegyületet, Au 2 O 3 (NH 3) 4 képződjék. A neve abból a tényből származik, hogy erősen robbanásveszélyes.
Önszerelt egyrétegek kezelése
Egyes vegyületek, például a dialkil-diszulfidok, RSSR, nem adszorbeálódnak ugyanúgy az aranyon és annak oxidján. Amikor ez az adszorpció megtörténik, spontán módon Au-S kötés alakul ki, ahol a kénatom a felület kémiai tulajdonságait mutatja és meghatározza attól a funkcionális csoporttól függően, amelyhez kapcsolódik.
Az RSSR-k nem adszorbeálhatók az Au 2 O 3 -on, de fémes aranyon képesek. Ezért ha módosul az arany felülete és annak oxidációs foka, valamint az Au 2 O 3 részecskék vagy rétegek mérete, akkor egy heterogénebb felületet lehet megtervezni.
Ez az Au 2 O 3 -AuSR felület kölcsönhatásba lép bizonyos elektronikai eszközök fém-oxidjaival, így fejleszti a jövő okosabb felületeit.
Irodalom
- Wikipedia. (2018). Arany (III) -oxid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Kémiai összetétel. (2018). Arany (III) -oxid. Helyreállítva: formulacionquimica.com
- D. Michaud. (2016, október 24.). Arany rozsda. 911 kohász. Helyreállítva: 911metallurgist.com
- Shi, R. Asahi és C. Stampfl. (2007). Az Au 2 O 3 és Au 2 O arany oxidok tulajdonságai: Az alapelvek vizsgálata. Az Amerikai Fizikai Társaság.
- Cook, Kevin M. (2013). Arany-oxid, mint maszkoló réteg a regioszelektív felületi kémiához. Tézisek és értekezés. 1460. könyv