โกลด์ออกไซด์ (III) (AU2O3): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2026

ออกไซด์ทอง (III)เป็นสารอนินทรีที่มีสูตรทางเคมีคือ Au ₂ O 3 ตามทฤษฎีแล้วธรรมชาติของมันสามารถคาดได้ว่าจะเป็นประเภทโควาเลนต์ อย่างไรก็ตามการปรากฏตัวของอักขระไอออนิกบางอย่างในของแข็งไม่สามารถตัดออกได้ทั้งหมด หรือสิ่งที่เหมือนกันถือว่าขาดชั่วคราว³⁺ไอออนบวกร่วมกับ O ^2-ไอออน

อาจดูขัดแย้งที่ทองคำซึ่งเป็นโลหะมีตระกูลสามารถเกิดสนิมได้ ภายใต้สภาวะปกติชิ้นส่วนของทองคำ (เช่นดวงดาวในภาพด้านล่าง) ไม่สามารถออกซิไดซ์ได้โดยการสัมผัสกับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตามเมื่อฉายรังสีอัลตราไวโอเลตต่อหน้าโอโซน O ₃ภาพจะแตกต่างกัน

ดาวสีทอง ที่มา: Pexels

ถ้าดาวสีทองถูกยัดเยียดให้เงื่อนไขเหล่านี้พวกเขาจะเปลี่ยนเป็นสีสีน้ำตาลแดงลักษณะของ Au ₂ O 3

วิธีอื่นในการได้รับออกไซด์นี้จะเกี่ยวข้องกับการบำบัดทางเคมีของดาวดังกล่าว ตัวอย่างเช่นโดยการแปลงมวลของทองที่จะคลอไรด์ที่เกี่ยวข้องของ AuCl 3

จากนั้นถึง AuCl ₃และเกลือทองคำที่เหลือที่เป็นไปได้ก่อตัวขึ้นจะมีการเพิ่มตัวกลางพื้นฐานที่แข็งแกร่ง และกับเรื่องนี้ออกไซด์ไฮเดรทหรือไฮดรอกไซ Au (OH) ₃ , จะได้รับ สุดท้ายนี้สารประกอบสุดท้ายคือการอบแห้งด้วยความร้อนเพื่อให้ได้ Au ₂ O 3

โครงสร้างของทองคำ (III) ออกไซด์

โครงสร้างผลึกของ Au2O3 ที่มา: Materialscientist

ภาพบนแสดงโครงสร้างผลึกของทอง (III) ออกไซด์ การจัดเรียงอะตอมของทองคำและออกซิเจนในของแข็งจะแสดงโดยพิจารณาจากอะตอมที่เป็นกลาง (ของแข็งโควาเลนต์) หรือไอออน (ของแข็งไอออนิก) ไม่แยแสก็เพียงพอที่จะลบหรือวางลิงก์ Au-O ไม่ว่าในกรณีใด ๆ

ตามภาพสันนิษฐานว่าอักขระโควาเลนต์มีอำนาจเหนือกว่า (ซึ่งน่าจะเป็นตรรกะ) ด้วยเหตุนี้อะตอมและพันธะจึงแสดงด้วยทรงกลมและแท่งตามลำดับ ทรงกลมสีทองสอดคล้องกับอะตอมของทองคำ (Au ^III -O) และอะตอมสีแดงกับอะตอมของออกซิเจน

หากมองใกล้ ๆ จะเห็นว่ามีหน่วย AuO ₄ซึ่งเชื่อมต่อด้วยอะตอมของออกซิเจน วิธีที่จะเห็นภาพอีกก็จะไปพิจารณาว่าแต่ละ Au ³⁺ถูกล้อมรอบด้วยสี่ O ^2- ; แน่นอนจากมุมมองของไอออนิก

โครงสร้างนี้เป็นผลึกเนื่องจากอะตอมถูกจัดเรียงในรูปแบบช่วงยาวเดียวกัน ดังนั้นเซลล์หน่วยของมันจึงสอดคล้องกับระบบผลึกรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน (อันเดียวกันในภาพบน) ดังนั้น Au ₂ O _{3 ทั้งหมด}สามารถสร้างได้หากทรงกลมทั้งหมดของเซลล์หน่วยกระจายอยู่ในอวกาศ

ด้านอิเล็กทรอนิกส์

ทองคำเป็นโลหะทรานซิชันและวงโคจร 5d คาดว่าจะมีปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับวงโคจร 2p ของอะตอมออกซิเจน การทับซ้อนกันของวงโคจรของพวกมันในทางทฤษฎีควรสร้างแถบการนำไฟฟ้าซึ่งจะเปลี่ยน Au ₂ O ₃ให้เป็นสารกึ่งตัวนำที่เป็นของแข็ง

ดังนั้นโครงสร้างที่แท้จริงของ Au ₂ O ₃จึงซับซ้อนยิ่งขึ้นเมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้

เติมความชุ่มชื่น

โกลด์ออกไซด์สามารถกักเก็บโมเลกุลของน้ำไว้ภายในผลึกรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนทำให้เกิดไฮเดรต เมื่อเกิดไฮเดรตดังกล่าวโครงสร้างจะกลายเป็นอสัณฐานนั่นคือไม่เป็นระเบียบ

สูตรทางเคมีสำหรับไฮเดรตดังกล่าวอาจเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้ซึ่งในความเป็นจริงยังไม่สามารถชี้แจงได้ทั้งหมด: Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3, ฯลฯ ), Au (OH) ₃หรือ Au _x O _y (OH) _z .

สูตร Au (OH) ₃แสดงถึงองค์ประกอบที่แท้จริงของไฮเดรตดังกล่าวมากเกินไป เนื่องจากภายในไฮดรอกไซด์ทองคำ (III) นักวิจัยยังพบว่ามี Au ₂ O ₃ ; ดังนั้นจึงไม่มีความหมายที่จะปฏิบัติแยกกันเป็นไฮดรอกไซด์โลหะทรานซิชัน "ธรรมดา"

ในทางกลับกันโครงสร้างอสัณฐานสามารถคาดได้จากของแข็งด้วยสูตร Au _x O _y (OH) _z ; เนื่องจากมันขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์ x, y และ z ซึ่งการแปรผันจะก่อให้เกิดโครงสร้างทุกชนิดที่แทบจะไม่สามารถแสดงรูปแบบผลึกได้

คุณสมบัติ

ลักษณะทางกายภาพ

มันเป็นของแข็งสีน้ำตาลแดง

มวลโมเลกุล

441.93 ก. / โมล.

ความหนาแน่น

11.34 ก. / มล.

จุดหลอมเหลว

ละลายและสลายตัวที่160ºC ดังนั้นมันจึงไม่มีจุดเดือดดังนั้นออกไซด์นี้จึงไม่เดือด

เสถียรภาพ

Au ₂ O ₃ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์เนื่องจากดังที่ได้กล่าวไว้ในตอนต้นทองคำไม่มีแนวโน้มที่จะออกซิไดซ์ภายใต้สภาวะอุณหภูมิปกติ มันจึงลดลงอย่างง่ายดายจนกลายเป็นทองประเสริฐอีกครั้ง

อุณหภูมิที่สูงขึ้นปฏิกิริยาจะเร็วขึ้นซึ่งเรียกว่าการสลายตัวด้วยความร้อน ดังนั้น Au ₂ O ₃ที่160ºCจะสลายตัวเพื่อผลิตโลหะทองและปล่อยออกซิเจนระดับโมเลกุล:

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3 O ₂

ปฏิกิริยาที่คล้ายกันมากสามารถเกิดขึ้นได้กับสารประกอบอื่น ๆ ที่ส่งเสริมการลดดังกล่าว ทำไมต้องลด? เนื่องจากทองคำได้รับอิเล็กตรอนที่ออกซิเจนรับมาจากมัน ซึ่งเหมือนกับการบอกว่ามันสูญเสียพันธะกับออกซิเจน

การละลาย

เป็นของแข็งที่ไม่ละลายในน้ำ อย่างไรก็ตามมันสามารถละลายได้ในกรดไฮโดรคลอริกและกรดไนตริกเนื่องจากการก่อตัวของคลอไรด์ทองและไนเตรต

ศัพท์เฉพาะ

โกลด์ (III) ออกไซด์เป็นชื่อที่อยู่ภายใต้ระบบการตั้งชื่อหุ้น วิธีอื่น ๆ ที่จะกล่าวถึง ได้แก่ :

- ระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิม: ออริกออกไซด์เนื่องจากวาเลนซ์ 3+ นั้นสูงที่สุดสำหรับทองคำ

- ระบบการตั้งชื่อ: dioro trioxide

การประยุกต์ใช้งาน

การย้อมสีกระจก

การใช้งานที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งคือการเพิ่มสีแดงให้กับวัสดุบางชนิดเช่นแก้วนอกเหนือจากการให้คุณสมบัติบางอย่างที่มีอยู่ในอะตอมของทองคำ

การสังเคราะห์ออเรตและทองคำที่รุนแรง

ถ้าเพิ่ม Au ₂ O _{3 ลง}ในตัวกลางที่ละลายน้ำได้และในที่ที่มีโลหะออเรตสามารถตกตะกอนได้หลังจากการเติมฐานที่แข็งแรง ซึ่งประกอบด้วยไอออนลบ AuO ₄ ^-ใน บริษัท ของไอออนบวกโลหะ

ในทำนองเดียวกัน Au ₂ O ₃ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียในรูปแบบผสมทองวายเฉียบพลัน, Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) 4 ชื่อของมันเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันระเบิดได้สูง

การจัดการโมโนเลย์ที่ประกอบขึ้นเอง

สารประกอบบางชนิดเช่นไดอัลคิลไดซัลไฟด์ RSSR ไม่ได้ดูดซับในลักษณะเดียวกับทองคำและออกไซด์ เมื่อเกิดการดูดซับพันธะ Au-S จะก่อตัวขึ้นเองโดยที่อะตอมของกำมะถันจะแสดงและกำหนดลักษณะทางเคมีของพื้นผิวดังกล่าวโดยขึ้นอยู่กับกลุ่มฟังก์ชันที่ติดอยู่

RSSRs ไม่สามารถดูดซับใน Au ₂ O ₃ได้ แต่สามารถดูดซับบนโลหะทองได้ ดังนั้นหากมีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของทองคำและระดับการเกิดออกซิเดชั่นรวมทั้งขนาดของอนุภาคหรือชั้นของ Au ₂ O ₃ก็สามารถออกแบบพื้นผิวที่แตกต่างกันได้มากขึ้น

พื้นผิวAu ₂ O ₃ -AuSR นี้ทำปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดจึงพัฒนาพื้นผิวที่ชาญฉลาดขึ้นในอนาคต

อ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) โกลด์ (III) ออกไซด์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. สูตรทางเคมี (2018) โกลด์ (III) ออกไซด์ ดึงมาจาก: formulacionquimica.com
3. D. Michaud (2559 24 ตุลาคม). สนิมทอง. 911 Metallurgist สืบค้นจาก: 911metallurgist.com
4. Shi, R. Asahi และ C. Stampfl. (2550). คุณสมบัติของออกไซด์ของทองคำ Au ₂ O ₃และ Au ₂ O: การตรวจสอบหลักการแรก สมาคมกายภาพอเมริกัน
5. คุก, เควินเอ็ม. (2013). โกลด์ออกไซด์เป็นชั้นกำบังสำหรับเคมีพื้นผิว Regioselective วิทยานิพนธ์และสารนิพนธ์ กระดาษ 1460