산화 금 (III) (AU2O3) : 구조, 특성 및 용도 - 화학 - 2026

금 산화물 (III)을 가진 화학식 금 인 무기 화합물 ₂ O ₃ . 이론적으로 그 성질은 공유 유형일 것으로 예상 할 수 있습니다. 그러나 고체에서 특정 이온 특성의 존재를 완전히 배제 할 수는 없습니다. 또는 동일한 것은 O ^2- 음이온과 함께 Au ³⁺ 양이온이 없다고 가정합니다 .

귀금속 인 금이 녹슬 수 있다는 것은 모순적으로 보일 수 있습니다. 정상적인 조건에서 금 조각 (아래 이미지의 별처럼)은 대기 중의 산소와 접촉하여 산화 될 수 없습니다. 그러나 오존 O ₃ 가있는 상태에서 자외선을 조사 하면 그림이 달라집니다.

골드 스타. 출처 : Pexels.

금색 별이 이러한 조건에 노출되면 Au ₂ O _3의 특징 인 적갈색으로 변합니다 .

이 산화물을 얻기위한 다른 방법은 상기 별의 화학적 처리를 포함한다. 예를 들어, 금의 질량을 각각의 염화물 인 AuCl ₃ 로 변환합니다 .

그런 다음 AuCl ₃ , 그리고 형성된 나머지 가능한 금염 에 강력한 염기성 매체가 추가됩니다. 이를 통해 수화 된 산화물 또는 수산화물 인 Au (OH) ₃ 이 얻어진다 . 마지막으로이 마지막 화합물은 열적으로 탈수되어 Au ₂ O ₃ 를 얻습니다 .

금 (III) 산화물의 구조

Au2O3의 결정 구조. 출처 : Materialscientist

위 이미지는 산화 금 (III)의 결정 구조를 보여줍니다. 고체에서 금과 산소 원자의 배열은 중성 원자 (공유 고체) 또는 이온 (이온 성 고체)을 고려하여 표시됩니다. 무관심하게, 어떤 경우에도 Au-O 링크를 제거하거나 배치하는 것으로 충분합니다.

이미지에 따르면 공유 문자가 우세하다고 가정합니다 (논리적). 따라서 원자와 결합은 각각 구체와 막대로 표시됩니다. 황금 구체는 금 원자 (Au ^III -O)에 해당하고 붉은 구체 는 산소 원자에 해당합니다.

자세히 살펴보면 산소 원자로 연결된 AuO ₄ 단위가 있음을 알 수 있습니다 . 이를 시각화하는 또 다른 방법은 각 Au ³⁺ 가 4 개의 O ^2-로 둘러싸여 있다는 것을 고려하는 것입니다 . 물론, 이온 관점에서.

이 구조는 원자가 동일한 장거리 패턴으로 배열되어 있기 때문에 결정체입니다. 따라서 단위 셀은 능 면체 결정 시스템에 해당합니다 (상단 이미지의 동일한 시스템). 따라서 단위 셀의 모든 구체가 공간에 분포되어 있으면 모든 Au ₂ O _3를 만들 수 있습니다.

전자적 측면

금은 전이 금속이며 5d 궤도는 산소 원자의 2p 궤도와 직접 상호 작용할 것으로 예상됩니다. 이러한 궤도의 중첩은 이론적으로 전도대를 생성하여 Au ₂ O ₃ 를 고체 반도체로 바꿉니다.

따라서 Au ₂ O ₃ 의 실제 구조는 이를 염두에두고 훨씬 더 복잡합니다.

수화물

산화 금은 능 면체 결정 내에 물 분자를 보유하여 수화물을 생성 할 수 있습니다. 이러한 수화물이 형성됨에 따라 구조는 무정형, 즉 무질서해진다.

이러한 수화물의 화학식은 다음 중 하나 일 수 있으며, 실제로는 완전히 명확하지 않습니다 : Au ₂ O ₃ ∙ zH ₂ O (z = 1, 2, 3 등), Au (OH) ₃ , 또는 Au _x O _y (OH) _z .

화학식 Au (OH) ₃ 은 상기 수화물의 실제 조성을 지나치게 단순화 한 것을 나타낸다. 이는 금 (III) 수산화물 내에서 연구자들이 Au ₂ O ₃ 의 존재를 발견했기 때문입니다 . 따라서이를 "단순한"전이 금속 수산화물로 분리하여 취급하는 것은 의미가 없습니다.

다른 한편으로, 비정질 구조 는 공식 Au _x O _y (OH) _z ; 이는 계수 x, y 및 z에 의존하기 때문에 결정 패턴을 거의 나타내지 않는 모든 종류의 구조를 생성합니다.

속성

외모

적갈색 고체입니다.

분자 질량

441.93g / 몰.

밀도

11.34g / mL.

녹는 점

160ºC에서 녹고 분해됩니다. 따라서 끓는점이 없기 때문에이 산화물은 결코 끓지 않습니다.

안정

Au ₂ O ₃ 는 처음에 언급했듯이 금이 상온 조건에서 산화되는 경향이 없기 때문에 열역학적으로 불안정합니다. 그래서 쉽게 환원되어 다시 고귀한 금이됩니다.

온도가 높을수록 반응이 빨라지며 열분해라고합니다. 따라서 160ºC에서 Au ₂ O ₃ 는 분해되어 금속 금을 생성하고 분자 산소를 방출합니다.

2 Au ₂ O ₃ => 4 Au + 3O ₂

상기 환원을 촉진하는 다른 화합물에서도 매우 유사한 반응이 일어날 수있다. 왜 감소인가? 금은 산소가 가져간 전자를 되찾기 때문입니다. 그것은 산소와의 결합을 잃는 것과 같습니다.

용해도

물에 불용성 고체입니다. 그러나 염화금과 질산염의 형성으로 인해 염산과 질산에 용해됩니다.

명명법

금 (III) 산화물은 재고 명명법이 적용되는 이름입니다. 이를 언급하는 다른 방법은 다음과 같습니다.

-전통적인 명명법 : 3+ 원자가가 금에 대해 가장 높기 때문에 auric oxide.

-체계적인 명명법 : 삼산화 디오로.

응용

유리 염색

가장 두드러진 용도 중 하나는 특정 재료에 유리와 같은 붉은 색을 부여하고 금 원자 고유의 특성을 부여하는 것입니다.

aurates 및 fulminant gold의 합성

Au ₂ O _3가 용해 가능한 매질에 _첨가 되고 금속 존재하에 강염기 첨가 후 aurates가 침전 될 수 있습니다. 이는 AUO으로 구성되어 ₄ 음이온 ^- 금속 양이온의 회사에서.

마찬가지로 Au ₂ O ₃ 는 암모니아와 반응하여 강력한 금 화합물 인 Au ₂ O ₃ (NH ₃ ) _{4를 형성} 합니다. 그 이름은 폭발성이 높다는 사실에서 유래합니다.

자체 조립 된 단층 처리

디 알킬 디설파이드, RSSR과 같은 특정 화합물은 금과 그 산화물에 같은 방식으로 흡착되지 않습니다. 이 흡착이 발생하면 Au-S 결합이 자발적으로 형성되며, 여기서 황 원자는 부착되는 작용기에 따라 상기 표면의 화학적 특성을 나타내고 정의합니다.

RSSR은 Au ₂ O ₃ 에 흡착 할 수 없지만 금속성 금에는 흡착 할 수 있습니다. 따라서 금의 표면과 그 산화도, 그리고 Au ₂ O ₃ 의 입자 또는 층의 크기를 변경하면 보다 이질적인 표면을 설계 할 수 있습니다.

이 Au ₂ O ₃ -AuSR 표면은 특정 전자 장치의 금속 산화물과 상호 작용하여 미래의 스마트 표면을 개발합니다.

참고 문헌

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