Ossido d'oro (III) (Au2O3): struttura, proprietà, nomenclatura e usi

L'ossido d'oro (III) è un composto inorganico la cui formula chimica è di Au 2 O 3 . Teoricamente, ci si potrebbe aspettare che la sua natura sia di tipo covalente. Tuttavia, la presenza di un certo carattere ionico nel suo solido non può essere scartata del tutto; o che cosa è lo stesso, assumere l'assenza del catione Au3 + accanto all'anione O2-.

Può sembrare contraddittorio che l'oro, essendo un metallo nobile, possa arrugginire. In condizioni normali, i pezzi d'oro (come le stelle nell'immagine sottostante) non possono essere ossidati dal contatto con l'ossigeno nell'atmosfera; tuttavia, quando irradiato con radiazioni ultraviolette in presenza di ozono, O 3, l'immagine è diversa.

Se le stelle dorate fossero state sottoposte a queste condizioni, diventerebbero un marrone rossastro, caratteristica di Au 2 O 3 .

Altri metodi per ottenere questo ossido comporterebbero il trattamento chimico di dette stelle; per esempio, convertendo la massa d'oro nel rispettivo cloruro, AuCl 3 .

Quindi, ad AuCl 3, e il resto dei possibili sali d'oro formati, si aggiunge un forte terreno di base; e con ciò si ottiene l'ossido o idrossido idrato, Au (OH) 3 . Infine, quest'ultimo composto viene sottoposto a disidratazione termica per ottenere Au 2 O 3 .

Struttura dell'ossido d'oro (III)

La struttura cristallina dell'ossido d'oro (III) è mostrata nell'immagine in alto. La disposizione degli atomi di oro e ossigeno nel solido è mostrata, sia come atomi neutri (solido covalente), sia come ioni (solido ionico). Indistintamente, è sufficiente eliminare o posizionare i collegamenti Au-O in ogni caso.

Secondo l'immagine, si presume che il carattere covalente predomina (che sarebbe logico). Per questa ragione, gli atomi e i legami rappresentati sono mostrati rispettivamente con sfere e barre. Le sfere dorate corrispondono agli atomi d'oro (AuIII-O) e quelli rossastri agli atomi di ossigeno.

Se guardi attentamente, vedrai che ci sono unità AuO 4, che sono unite da atomi di ossigeno. Un altro modo per visualizzarlo sarebbe considerare che ogni Au3 + è circondato da quattro O2-; Certo, da una prospettiva ionica.

Questa struttura è cristallina perché gli atomi sono ordinati obbedendo a uno stesso modello a lungo raggio. Quindi, la sua cella unitaria corrisponde al sistema di cristallo romboedrico (lo stesso dell'immagine superiore). Pertanto, tutti gli Au 2 O 3 potrebbero essere costruiti se tutte quelle sfere della cella unitaria fossero distribuite nello spazio.

Aspetti elettronici

L'oro è un metallo di transizione, e ci si può aspettare che i suoi orbitali 5d interagiscano direttamente con gli orbitali 2p dell'atomo di ossigeno. Questa sovrapposizione dei loro orbitali teoricamente deve generare bande di conduzione, che convertono l'Au 2 O 3 in un solido semiconduttore.

Pertanto, la vera struttura di Au 2 O 3 è ancora più complessa con questo in mente.

idrati

L'ossido d'oro può trattenere le molecole d'acqua all'interno dei suoi cristalli romboedrici, che danno origine agli idrati. Quando si formano tali idrati, la struttura diventa amorfa, cioè disordinata.

La formula chimica per tali idrati può essere una delle seguenti, che in realtà non sono profondamente chiarite: Au 2 O 3 ∙ zH 2 O (z = 1, 2, 3, ecc.), Au (OH) 3, o Au x O y (OH) z .

La formula Au (OH) 3 rappresenta una semplificazione eccessiva della composizione reale di detti idrati. Ciò è dovuto al fatto che all'interno dell'idrossido di oro (III), i ricercatori hanno anche trovato la presenza di Au 2 O 3 ; e quindi, ha senso trattarlo isolatamente come un "semplice" idrossido di metallo di transizione.

D'altra parte, da un solido con formula Au x O e (OH) z ci si può aspettare una struttura amorfa; poiché, ciò dipende dai coefficienti x, y e z, le cui variazioni darebbero origine a tutti i tipi di struttura che difficilmente potrebbero mostrare un modello cristallino.

proprietà

Aspetto fisico

È un solido marrone rossastro.

Massa molecolare

441, 93 g / mol.

densità

11, 34 g / ml.

Punto di fusione

Si scioglie e si decompone a 160ºC. Manca quindi il punto di ebollizione, quindi questo ossido non raggiunge mai il punto di ebollizione.

stabilità

Au 2 O 3 è termodinamicamente instabile perché, come detto all'inizio, l'oro non tende ad ossidarsi in condizioni di temperatura normali. Quindi è facilmente ridotto a diventare di nuovo l'oro nobile.

Maggiore è la temperatura, più veloce è la reazione, che è nota come decomposizione termica. Pertanto, Au 2 O 3 a 160 ° C si decompone per produrre oro metallico e rilascia ossigeno molecolare:

2 Au 2 O 3 => 4 Au + 3 O 2

Una reazione molto simile può verificarsi con altri composti che favoriscono tale riduzione. Perché la riduzione? Perché l'oro ritorna per guadagnare gli elettroni che l'ossigeno gli ha tolto; che equivale a dire che perde collegamenti con l'ossigeno.

solubilità

È un solido insolubile in acqua. Tuttavia, è solubile in acido cloridrico e acido nitrico, a causa della formazione di cloruri e nitrati d'oro.

nomenclatura

L'ossido d'oro (III) è il nome governato dalla nomenclatura delle scorte. Altri modi per menzionarlo sono:

-Nome nomenclatura: ossido aurico, perché valence 3+ è il più alto per l'oro.

- Nomenclatura sistematica: triossido dioro.

applicazioni

Colorare di occhiali

Uno dei suoi usi più eminenti è quello di fornire colori rossastri a certi materiali, come gli occhiali, oltre a conferire alcune proprietà intrinseche agli atomi d'oro.

Sintesi di aurati e oro fulminante

Se Au 2 O 3 viene aggiunto a un terreno in cui è solubile, e in presenza di metalli, gli aurati possono precipitare dopo l'aggiunta di una base forte; che, sono formati da AuO 4 - in compagnia di cationi metallici.

Inoltre, Au 2 O 3 reagisce con l'ammoniaca per formare il composto oro fulminante, Au 2 O 3 (NH 3 ) 4 . Il suo nome deriva dal fatto che è altamente esplosivo.

Movimentazione di monostrati autoassemblati

Sull'oro e sul suo ossido, alcuni composti, come i dialchil disulfides, RSSR, non vengono adsorbiti allo stesso modo. Quando si verifica questo adsorbimento, si crea spontaneamente un legame Au-S, dove l'atomo di zolfo esibisce e definisce le caratteristiche chimiche di detta superficie a seconda del gruppo funzionale a cui è legato.

L'RSSR non può adsorbire su Au 2 O 3, ma sull'oro metallico. Pertanto, se la superficie dell'oro e il suo grado di ossidazione vengono modificati, così come le dimensioni delle particelle o degli strati di Au 2 O 3, è possibile progettare una superficie più eterogenea.

Questa superficie Au 2 O 3 -AuSR interagisce con gli ossidi metallici di alcuni dispositivi elettronici, sviluppando così superfici future più intelligenti.