ÔXÍT VÀNG (III) (AU2O3): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các oxit vàng (III) là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học là Au ₂ O ₃ . Về mặt lý thuyết, bản chất của nó có thể thuộc loại cộng hóa trị. Tuy nhiên, không thể loại trừ hoàn toàn sự hiện diện của một đặc tính ion nào đó trong chất rắn của nó; hoặc tương tự, giả sử sự vắng mặt của cation Au ³⁺ cùng với anion O ^2- .

Có vẻ mâu thuẫn rằng vàng, là một kim loại quý, có thể bị gỉ. Trong điều kiện bình thường, các mảnh vàng (như các ngôi sao trong hình dưới đây) không thể bị oxy hóa khi tiếp xúc với oxy trong khí quyển; Tuy nhiên, khi chúng được chiếu bằng bức xạ cực tím với sự có mặt của ozone, O ₃ , bức tranh sẽ khác.

Sao vàng. Nguồn: Pexels.

Nếu sao vàng trong điều kiện này, chúng sẽ chuyển sang màu nâu đỏ, đặc trưng của Au ₂ O ₃ .

Các phương pháp khác để thu được oxit này sẽ liên quan đến việc xử lý hóa học đối với các ngôi sao nói trên; ví dụ, bằng cách chuyển đổi khối lượng vàng thành clorua tương ứng của nó, AuCl ₃ .

Sau đó, với AuCl ₃ , và phần còn lại của muối vàng có thể được tạo thành, một môi trường bazơ mạnh được thêm vào; và với điều này, oxit hoặc hiđroxit ngậm nước, Au (OH) ₃ , thu được . Cuối cùng, hợp chất cuối cùng này được khử nước bằng nhiệt để thu được Au ₂ O ₃ .

Cấu trúc của vàng (III) oxit

Cấu trúc tinh thể của Au2O3. Nguồn: Nhà vật liệu học

Hình ảnh trên cho thấy cấu trúc tinh thể của vàng (III) oxit. Sự sắp xếp của các nguyên tử vàng và oxy trong chất rắn được thể hiện, hoặc coi chúng là những nguyên tử trung hòa (chất rắn cộng hóa trị), hoặc ion (chất rắn ion). Một cách hờ hững, chỉ cần xóa hoặc đặt các liên kết Au-O trong mọi trường hợp là đủ.

Theo hình ảnh, người ta giả định rằng ký tự cộng hóa trị chiếm ưu thế (điều này sẽ hợp lý). Vì lý do đó, các nguyên tử và liên kết lần lượt được biểu diễn bằng hình cầu và thanh. Các quả cầu vàng tương ứng với các nguyên tử vàng (Au ^III -O), và các quả cầu đỏ tương ứng với các nguyên tử oxy.

Nếu bạn quan sát kỹ, sẽ thấy rằng có các đơn vị AuO ₄ , được tham gia bởi các nguyên tử oxy. Một cách khác để hình dung nó sẽ là xem xét mỗi Au ³⁺ được bao quanh bởi bốn O ^2- ; tất nhiên, từ quan điểm ion.

Cấu trúc này là tinh thể vì các nguyên tử được sắp xếp theo cùng một dải dài. Do đó, ô đơn vị của nó tương ứng với hệ thống tinh thể hình thoi (cùng một trong hình trên). Do đó, tất cả Au ₂ O ₃ có thể được tạo ra nếu tất cả các hình cầu đó của ô đơn vị được phân bố trong không gian.

Khía cạnh điện tử

Vàng là một kim loại chuyển tiếp, và các obitan 5 của nó được cho là sẽ tương tác trực tiếp với các obitan 2p của nguyên tử oxy. Sự chồng chéo của các obitan này về mặt lý thuyết sẽ tạo ra các dải dẫn, biến Au ₂ O ₃ thành một chất bán dẫn rắn.

Do đó, cấu trúc thực sự của Au ₂ O ₃ thậm chí còn phức tạp hơn với điều này.

Hydrat

Ôxít vàng có thể giữ lại các phân tử nước trong các tinh thể hình thoi của nó, tạo ra hyđrat. Khi các hyđrat này được hình thành, cấu trúc trở nên vô định hình, tức là bị rối loạn.

Công thức hóa học của các hyđrat này có thể là bất kỳ công thức nào sau đây, mà trên thực tế chưa được làm rõ hoàn toàn: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3, v.v.), Au (OH) ₃ , hoặc Au _x O _y (OH) _z .

Công thức Au (OH) ₃ thể hiện sự đơn giản hóa quá mức thành phần thực của các hyđrat nói trên. Điều này là do trong vàng (III) hydroxit, các nhà nghiên cứu cũng đã tìm thấy sự hiện diện của Au ₂ O ₃ ; và do đó sẽ là vô nghĩa nếu coi nó là một hydroxit kim loại chuyển tiếp "đơn giản".

Mặt khác, một cấu trúc vô định hình có thể được mong đợi từ chất rắn có công thức Au _x O _y (OH) _z ; vì nó phụ thuộc vào các hệ số x, y và z, mà các biến thể của chúng sẽ làm phát sinh tất cả các loại cấu trúc khó có thể thể hiện một dạng tinh thể.

Tính chất

Ngoại hình

Nó là một chất rắn màu nâu đỏ.

Khối lượng phân tử

441,93 g / mol.

Tỉ trọng

11,34 g / mL.

Độ nóng chảy

Nóng chảy và phân hủy ở 160ºC. Do đó, nó thiếu nhiệt độ sôi nên oxit này không bao giờ sôi.

Ổn định

Au ₂ O ₃ không bền về mặt nhiệt động vì như đã đề cập ở phần đầu, vàng không có xu hướng bị oxy hóa ở điều kiện nhiệt độ thường. Vì vậy, nó dễ dàng bị giảm xuống để trở thành vàng cao quý trở lại.

Nhiệt độ càng cao, phản ứng càng nhanh, được gọi là sự phân hủy nhiệt. Do đó, Au ₂ O ₃ ở 160ºC bị phân hủy tạo ra vàng kim loại và giải phóng oxy phân tử:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

Một phản ứng tương tự có thể xảy ra với các hợp chất khác thúc đẩy quá trình khử nói trên. Tại sao giảm? Bởi vì vàng lấy lại các electron mà oxy đã lấy từ nó; điều này cũng giống như nói rằng nó mất liên kết với oxy.

Độ hòa tan

Nó là một chất rắn không hòa tan trong nước. Tuy nhiên, nó có thể hòa tan trong axit clohydric và axit nitric, do sự hình thành của vàng clorua và nitrat.

Danh pháp

Vàng (III) oxit là tên gọi theo danh pháp chứng khoán. Các cách khác để đề cập đến nó là:

- Danh pháp truyền thống: oxit auric, vì vàng có hóa trị 3+ cao nhất.

- Danh pháp hệ thống: dioro trioxit.

Các ứng dụng

Kính nhuộm

Một trong những công dụng nổi bật nhất của nó là tạo cho một số vật liệu nhất định có màu đỏ, chẳng hạn như thủy tinh, cũng như tạo cho chúng một số đặc tính vốn có của nguyên tử vàng.

Tổng hợp aurates và vàng fulminant

Nếu Au ₂ O _{3 được thêm vào} môi trường hòa tan và khi có mặt kim loại, aurat có thể kết tủa sau khi thêm bazơ mạnh; được tạo thành từ các anion AuO ₄ ^- trong công ty của các cation kim loại.

Tương tự như vậy, Au ₂ O ₃ phản ứng với amoniac để tạo thành hợp chất vàng tối cấp, Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) ₄ . Tên của nó bắt nguồn từ thực tế là nó rất dễ nổ.

Xử lý các lớp đơn tự lắp ráp

Một số hợp chất nhất định, chẳng hạn như dialkyl disulfide, RSSR, không bị hấp thụ theo cách tương tự trên vàng và oxit của nó. Khi sự hấp phụ này xảy ra, liên kết Au-S hình thành một cách tự phát, tại đó nguyên tử lưu huỳnh thể hiện và xác định các đặc tính hóa học của bề mặt này tùy thuộc vào nhóm chức mà nó được gắn vào.

RSSR không thể bị hấp phụ trên Au ₂ O ₃ , nhưng chúng có thể trên vàng kim loại. Do đó, nếu bề mặt vàng và mức độ ôxy hóa của nó bị thay đổi, cũng như kích thước của các hạt hoặc lớp Au ₂ O ₃ , thì có thể thiết kế một bề mặt không đồng nhất hơn.

Bề mặt Au ₂ O ₃ -AuSR này tương tác với các oxit kim loại của các thiết bị điện tử nhất định, do đó phát triển các bề mặt thông minh hơn trong tương lai.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (2018). Vàng (III) oxit. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
2. Công thức hóa học. (2018). Vàng (III) oxit. Phục hồi từ: formulacionquimica.com
3. D. Michaud. (2016, ngày 24 tháng 10). Rỉ vàng. 911 Nhà luyện kim. Được khôi phục từ: 911metallurgist.com
4. Shi, R. Asahi và C. Stampfl. (2007). Tính chất của các oxit vàng Au ₂ O ₃ và Au ₂ O: Điều tra nguyên tắc đầu tiên. Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ.
5. Cook, Kevin M. (2013). Oxit vàng làm lớp mặt nạ cho Hóa học bề mặt chọn lọc. Luận văn và Luận án. Giấy 1460.