Óxido de ouro (III) (Au2O3): estrutura, propriedades e usos

O óxido de ouro (III) é um composto inorgânico cuja fórmula química é Au 2 O 3 . Teoricamente, pode-se esperar que sua natureza seja do tipo covalente. No entanto, a presença de um certo caráter iônico em seu sólido não pode ser completamente descartada; ou o que é o mesmo, assuma a ausência do cátion Au 3+ próximo ao ânion O 2- .

Pode parecer contraditório que o ouro, sendo um metal nobre, possa oxidar. Sob condições normais, peças de ouro (como as estrelas na imagem abaixo) não podem ser oxidadas pelo contato com o oxigênio na atmosfera; No entanto, quando são irradiados com radiação ultravioleta na presença de ozônio, O 3 , a imagem é diferente.

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Estrelas douradas. Fonte: Pexels

Se estrelas douradas fossem submetidas a essas condições, elas teriam uma cor marrom avermelhada, característica de Au 2 O 3 .

Outros métodos para obter este óxido envolveriam o tratamento químico das referidas estrelas; por exemplo, converter a massa de ouro em seu respectivo cloreto, AuCl 3 .

Então, a AuCl 3 , e o restante dos possíveis sais de ouro formados, é adicionado um meio básico forte; e com isso, o óxido ou hidróxido hidratado, Au (OH) 3 é obtido . Finalmente, este último composto é desidratado termicamente para obter Au 2 O 3 .

Estrutura de óxido de ouro (III)

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Estrutura cristalina de Au2O3. Fonte: Sciencecientist [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

A estrutura cristalina do óxido de ouro (III) é mostrada na imagem acima. O arranjo dos átomos de ouro e oxigênio no sólido é mostrado, considerando-os como átomos neutros (sólido covalente) ou íons (sólido iônico). Independentemente disso, basta remover ou colocar os links Au-O em qualquer caso.

De acordo com a imagem, supõe-se que o caráter covalente predomine (o que seria lógico). Por esse motivo, átomos e ligações representados com esferas e barras, respectivamente, são mostrados. As esferas douradas correspondem aos átomos de ouro (Au III-O ) e as esferas avermelhadas aos átomos de oxigênio.

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Se você olhar atentamente, verá que existem unidades de AuO 4 , que são unidas por átomos de oxigênio. Outra maneira de visualizar seria considerar que cada Au 3+ é cercado por quatro OU 2 ; Claro, de uma perspectiva iônica.

Essa estrutura é cristalina porque os átomos são ordenados obedecendo ao mesmo padrão de longo alcance. Assim, sua célula unitária corresponde ao sistema cristalino romboédrico (o mesmo da imagem acima). Portanto, todo Au 2 O 3 poderia ser construído se todas essas esferas da célula unitária fossem distribuídas no espaço.

Aspectos eletrônicos

O ouro é um metal de transição e espera-se que seus orbitais 5d interajam diretamente com os orbitais 2p do átomo de oxigênio. Essa sobreposição de seus orbitais teoricamente deve gerar bandas de condução, que converteriam o Au 2 O 3 em um semicondutor sólido.

Portanto, a verdadeira estrutura de Au 2 O 3 é ainda mais complexa com isso em mente.

Hidratos

O óxido de ouro pode reter moléculas de água em seus cristais romboédricos, o que resulta em hidratos. Quando esses hidratos são formados, a estrutura se torna amorfa, ou seja, desordenada.

A fórmula química para esses hidratos pode ser qualquer uma das seguintes, que na verdade não são profundamente esclarecidas: Au 2 O 3 H zH 2 O (z = 1, 2, 3, etc.), Au (OH) 3 ou Au x ó e (OH) z .

A fórmula Au (OH) 3 representa uma simplificação excessiva da composição verdadeira dos referidos hidratos. Isso ocorre porque dentro do hidróxido de ouro (III), os pesquisadores também descobriram a presença de Au 2 O 3 ; e, portanto, não faz sentido tratá-lo isoladamente como um hidróxido de metal de transição “simples”.

Por outro lado, de um sólido com a fórmula Au x O e (OH) z uma estrutura amorfa poderia ser esperada; uma vez que esta depende dos coeficientes x , e e z , que variações conduziria a qualquer tipo de estrutura que dificilmente poderiam exibir um padrão cristalino.

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Propriedades

Aparência física

É um sólido marrom avermelhado.

Massa molecular

441,93 g / mol.

Densidade

11,34 g / mL.

Ponto de fusão

Derrete e decompõe-se a 160 ° C. Portanto, falta um ponto de ebulição, portanto esse óxido nunca ferve.

Estabilidade

Au 2 O 3 é termodinamicamente instável porque, como mencionado no início, o ouro não tende a oxidar sob condições normais de temperatura. Portanto, é facilmente reduzido para se tornar o ouro nobre novamente.

Quanto mais alta a temperatura, mais rápida será a reação, conhecida como decomposição térmica. Assim, Au 2 O 3 a 160 ° C se decompõe para produzir ouro metálico e liberar oxigênio molecular:

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

Uma reação muito semelhante pode ocorrer com outros compostos que favorecem essa redução. Por que redução? Porque o ouro vence novamente os elétrons que o oxigênio levou; que é o mesmo que dizer que perde vínculos com o oxigênio.

Solubilidade

É um sólido insolúvel em água. No entanto, é solúvel em ácido clorídrico e ácido nítrico devido à formação de cloretos e nitratos de ouro.

Nomenclatura

Óxido de ouro (III) é o nome governado pela nomenclatura das ações. Outras maneiras de mencionar são:

-Nomenclatura tradicional: óxido áurico, porque a valência 3+ é a mais alta para o ouro.

-Nomenclatura sistemática: trióxido de dioro.

Usos

Vitral

Um de seus usos mais eminentes é fornecer cores avermelhadas a certos materiais, como o vidro, além de conferir certas propriedades inerentes aos átomos de ouro.

Síntese de auratas e ouro fulminante

Se Au 2 O 3 for adicionado a um meio em que é solúvel e na presença de metais, pode precipitar após a adição de uma base forte os auratos; que são formados por ânions AuO 4 na companhia de cátions metálicos.

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Além disso, Au 2 O 3 reage com amônia para formar o composto fulminante de ouro, Au 2 O 3 (NH 3 ) 4 . Seu nome deriva do fato de ser altamente explosivo.

Manuseio de monocamadas auto-montadas

Certos compostos, como dissulfetos de dialquil, RSSR, não são adsorvidos no ouro e em seu óxido. Quando esta adsorção ocorre, uma ligação Au-S é formada espontaneamente, onde o átomo de enxofre exibe e define as características químicas da referida superfície, dependendo do grupo funcional ao qual está ligado.

Os RSSRs não podem ser adsorvidos no Au 2 O 3 , mas no ouro metálico. Portanto, se a superfície do ouro e seu grau de oxidação forem modificados, bem como o tamanho das partículas ou camadas de Au 2 O 3 , uma superfície mais heterogênea poderá ser projetada.

Esta superfície Au 2 O 3 -ASU interage com os óxidos metálicos de certos dispositivos eletrônicos, desenvolvendo assim superfícies futuras mais inteligentes.

Referências

  1. Wikipedia (2018). Óxido de ouro (III). Recuperado de: en.wikipedia.org
  2. Formulação química (2018). Óxido de ouro (III). Recuperado de: formulacionquimica.com
  3. D. Michaud. (24 de outubro de 2016). Óxidos de ouro 911 Metalurgista. Recuperado de: 911metallurgist.com
  4. Shi, R. Asahi e C. Stampfl. (2007). Propriedades dos óxidos de ouro Au 2 O 3 e Au 2 O: Investigação dos primeiros princípios. Sociedade Americana de Física.
  5. Cook, Kevin M. (2013). Óxido de ouro como uma camada de máscara para a química de superfície regiosseletiva. Teses e Dissertações. Documento 1460

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