- Structuur van goud (III) oxide
- Elektronische aspecten
- Hydrateert
- Eigendommen
- Fysiek uiterlijk
- Moleculaire massa
- Dichtheid
- Smeltpunt
- Stabiliteit
- Oplosbaarheid
- Nomenclatuur
- Toepassingen
- Glaskleuring
- Synthese van auraten en fulminant goud
- Omgaan met zelf-geassembleerde monolagen
- Referenties
Het goudoxide (III) is een anorganische verbinding waarvan de chemische formule Au 2 O 3 is . Theoretisch kan worden verwacht dat de aard ervan van het covalente type is. De aanwezigheid van een bepaald ionisch karakter in zijn vaste stof kan echter niet volledig worden uitgesloten; of wat hetzelfde is, veronderstellen de afwezigheid van de Au 3+ kation met de O 2- anion .
Het lijkt misschien tegenstrijdig dat goud, omdat het een edelmetaal is, kan roesten. Onder normale omstandigheden kunnen stukjes goud (zoals de sterren in de onderstaande afbeelding) niet worden geoxideerd door contact met zuurstof in de atmosfeer; als ze echter worden bestraald met ultraviolette straling in de aanwezigheid van ozon, O 3 , is het beeld anders.
Gouden sterren. Bron: Pexels.
Als gouden sterren aan deze omstandigheden zouden worden onderworpen, zouden ze een roodbruine kleur krijgen, kenmerkend voor Au 2 O 3 .
Andere methoden om dit oxide te verkrijgen zijn de chemische behandeling van de sterren; bijvoorbeeld door de massa van goud om te zetten in zijn respectievelijke chloride, AuCl 3 .
Vervolgens wordt aan AuCl 3 en de rest van de mogelijke gevormde goudzouten een sterk basismedium toegevoegd; en hiermee wordt het gehydrateerde oxide of hydroxide, Au (OH) 3 , verkregen . Ten slotte wordt deze laatste verbinding thermisch gedehydrateerd om Au 2 O 3 te verkrijgen .
Structuur van goud (III) oxide
Kristalstructuur van Au2O3. Bron: materiaalwetenschapper
De bovenste afbeelding toont de kristalstructuur van goud (III) oxide. De rangschikking van de goud- en zuurstofatomen in de vaste stof wordt getoond, hetzij als neutrale atomen (covalente vaste stof) of ionen (ionische vaste stof). Onverschillig genoeg is het in ieder geval voldoende om de Au-O-links te verwijderen of te plaatsen.
Volgens de afbeelding wordt aangenomen dat het covalente karakter overheerst (wat logisch zou zijn). Om die reden worden atomen en bindingen weergegeven door respectievelijk bollen en staven. De gouden bollen komen overeen met de goudatomen (Au III- O) en de roodachtige met de zuurstofatomen.
Als je goed kijkt, zie je dat er AuO 4- eenheden zijn , die zijn verbonden door zuurstofatomen. Een andere manier om dit te visualiseren is door te bedenken dat elke Au 3+ omgeven is door vier O 2- ; natuurlijk vanuit een ionisch perspectief.
Deze structuur is kristallijn omdat de atomen in hetzelfde lange-afstandspatroon zijn gerangschikt. De eenheidscel komt dus overeen met het rhombohedrale kristallijne systeem (dezelfde in de bovenste afbeelding). Daarom zou alle Au 2 O 3 kunnen worden geconstrueerd als al die bollen van de eenheidscel in de ruimte waren verdeeld.
Elektronische aspecten
Goud is een overgangsmetaal en de 5d-orbitalen zullen naar verwachting rechtstreeks interageren met de 2p-orbitalen van het zuurstofatoom. Deze overlapping van hun orbitalen zou theoretisch geleidingsbanden moeten genereren, die Au 2 O 3 in een solide halfgeleider zouden veranderen.
Daarom is de werkelijke structuur van Au 2 O 3 met dit in gedachten zelfs nog complexer.
Hydrateert
Goudoxide kan watermoleculen vasthouden in zijn rhombohedrale kristallen, waardoor hydraten ontstaan. Naarmate dergelijke hydraten worden gevormd, wordt de structuur amorf, dat wil zeggen ongeordend.
De chemische formule voor dergelijke hydraten kan een van de volgende zijn, die in feite niet volledig zijn opgehelderd: Au 2 O 3 ∙ zH 2 O (z = 1, 2, 3, enz.), Au (OH) 3 of Au x O y (OH) z .
De formule Au (OH) 3 vertegenwoordigt een te grote vereenvoudiging van de werkelijke samenstelling van genoemde hydraten. Dit komt doordat onderzoekers in goud (III) hydroxide ook de aanwezigheid van Au 2 O 3 hebben gevonden ; en daarom is het zinloos om het geïsoleerd te behandelen als een "eenvoudig" overgangsmetaalhydroxide.
Aan de andere kant zou een amorfe structuur kunnen worden verwacht van een vaste stof met de formule Au x O y (OH) z ; omdat het afhangt van de coëfficiënten x, y en z, waarvan de variaties aanleiding zouden geven tot allerlei structuren die nauwelijks een kristallijn patroon zouden kunnen vertonen.
Eigendommen
Fysiek uiterlijk
Het is een roodbruine vaste stof.
Moleculaire massa
441,93 g / mol.
Dichtheid
11,34 g / ml.
Smeltpunt
Smelt en ontleedt bij 160ºC. Daarom mist het een kookpunt, dus dit oxide kookt nooit.
Stabiliteit
Au 2 O 3 is thermodynamisch onstabiel omdat, zoals in het begin vermeld, goud niet de neiging heeft te oxideren onder normale temperatuuromstandigheden. Het wordt dus gemakkelijk teruggebracht tot het edele goud.
Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de reactie, die bekend staat als thermische ontleding. Au 2 O 3 ontleedt dus bij 160 ° C om metallisch goud te produceren en moleculaire zuurstof vrij te maken:
2 Au 2 O 3 => 4 Au + 3 O 2
Een zeer vergelijkbare reactie kan optreden met andere verbindingen die deze reductie bevorderen. Waarom reductie? Omdat goud de elektronen terugwint die zuurstof eruit nam; wat hetzelfde is als zeggen dat het de banden met zuurstof verliest.
Oplosbaarheid
Het is een vaste stof die onoplosbaar is in water. Het is echter oplosbaar in zoutzuur en salpeterzuur, vanwege de vorming van goudchloriden en nitraten.
Nomenclatuur
Goud (III) oxide is de naam die wordt beheerst door de voorraadnomenclatuur. Andere manieren om het te noemen zijn:
-Traditionele nomenclatuur: auric oxide, omdat de 3+ valentie het hoogst is voor goud.
-Systematische nomenclatuur: diorotrioxide.
Toepassingen
Glaskleuring
Een van de meest eminente toepassingen is om bepaalde materialen een roodachtige kleur te geven, zoals glas, en om ze bepaalde eigenschappen te geven die inherent zijn aan goudatomen.
Synthese van auraten en fulminant goud
Als Au 2 O 3 wordt toegevoegd aan een medium waar het oplosbaar is, en in aanwezigheid van metalen, kunnen auraten neerslaan na toevoeging van een sterke base; die worden gevormd door anionen AuO 4 - in gezelschap van metallische kationen.
Evenzo reageert Au 2 O 3 met ammoniak om de fulminante goudverbinding Au 2 O 3 (NH 3 ) 4 te vormen . De naam is afgeleid van het feit dat het zeer explosief is.
Omgaan met zelf-geassembleerde monolagen
Bepaalde verbindingen, zoals dialkyldisulfiden, RSSR, worden niet op dezelfde manier op goud en zijn oxide geadsorbeerd. Wanneer deze adsorptie plaatsvindt, vormt zich spontaan een Au-S-binding, waarbij het zwavelatoom de chemische eigenschappen van het oppervlak vertoont en definieert, afhankelijk van de functionele groep waaraan het is gehecht.
RSSR's kunnen niet worden geadsorbeerd op Au 2 O 3 , maar wel op metallisch goud. Daarom, als het oppervlak van het goud en zijn oxidatiegraad worden gewijzigd, evenals de grootte van de deeltjes of lagen Au 2 O 3 , kan een meer heterogeen oppervlak worden ontworpen.
Dit Au 2 O 3 -AuSR-oppervlak interageert met de metaaloxiden van bepaalde elektronische apparaten, waardoor toekomstige slimmere oppervlakken worden ontwikkeld.
Referenties
- Wikipedia. (2018). Goud (III) oxide. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Chemische formulering. (2018). Goud (III) oxide. Hersteld van: Formulacionquimica.com
- D. Michaud. (2016, 24 oktober). Gouden roest. 911 Metallurg. Hersteld van: 911metallurgist.com
- Shi, R. Asahi en C. Stampfl. (2007). Eigenschappen van de goudoxiden Au 2 O 3 en Au 2 O: onderzoek naar de eerste principes. De American Physical Society.
- Cook, Kevin M. (2013). Goudoxide als maskerende laag voor regioselectieve oppervlaktechemie. Scripties en proefschriften. Verhandeling 1460.