Óxido de ouro (III) (Au2O3): estrutura, propriedades e usos - Ciência - 2023

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o óxido de ouro (III) é um composto inorgânico cuja fórmula química é Au₂OU₃. 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, assumir a ausência de Au cation³⁺ próximo ao ânion O^2-.

Pode parecer contraditório que o ouro, sendo um metal nobre, pode enferrujar. Em condições normais, as peças de ouro (como as estrelas na imagem abaixo) não podem ser oxidadas pelo contato com o oxigênio na atmosfera; no entanto, quando irradiado com radiação ultravioleta na presença de ozônio, OU₃, o panorama é diferente.

Se estrelas douradas fossem submetidas a essas condições, elas adquiririam uma cor marrom-avermelhada, característica de Au₂OU₃.

Outros métodos para obter este óxido envolveriam o tratamento químico das referidas estrelas; por exemplo, convertendo a massa de ouro em seu respectivo cloreto, AuCl₃.

Em seguida, para AuCl₃, e o resto dos possíveis sais de ouro formados, um meio básico forte é adicionado; e com isso, o óxido ou hidróxido hidratado é obtido, Au (OH)₃. Finalmente, este último composto é desidratado termicamente para obtenção de Au₂OU₃.

Estrutura do óxido de ouro (III)

A imagem superior mostra a estrutura cristalina do óxido de ouro (III). O arranjo dos átomos de ouro e oxigênio no sólido é mostrado, considerando-os átomos neutros (sólido covalente) ou íons (sólido iônico). Indistintamente, basta remover ou colocar os links Au-O em qualquer caso.

De acordo com a imagem, assume-se que predomina o caráter covalente (o que seria lógico). Por esse motivo, são apresentados átomos e ligações, representados por esferas e barras, respectivamente. As esferas de ouro correspondem aos átomos de ouro (Au^III-O), e os avermelhados em átomos de oxigênio.

Se você olhar de perto, verá que existem unidades AuO₄, que são unidos por átomos de oxigênio. Outra forma de visualizar seria considerar que cada Au³⁺ é cercado por quatro O's^2-; claro, de uma perspectiva iônica.

Essa estrutura é cristalina porque os átomos são organizados obedecendo ao mesmo padrão de longo alcance. Assim, sua célula unitária corresponde ao sistema cristalino romboédrico (o mesmo da imagem superior). Portanto, todos Au₂OU₃ele 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 deveria teoricamente gerar bandas de condução, que converteriam Au₂OU₃em um semicondutor sólido.

Portanto, a verdadeira estrutura de Au₂OU₃é ainda mais complexo com isso em mente.

Hidratos

O óxido de ouro pode reter moléculas de água em seus cristais romboédricos, dando origem a hidratos. À medida que esses hidratos são formados, a estrutura torna-se amorfa, ou seja, desordenada.

A fórmula química para esses hidratos pode ser qualquer uma das seguintes, que na verdade não estão totalmente esclarecidas: Au₂OU₃∙ zH₂O (z = 1, 2, 3, etc.), Au (OH)₃ou Au_xOU_Y(OH)_z.

A fórmula Au (OH)₃representa uma simplificação excessiva da verdadeira composição dos referidos hidratos. Isso ocorre porque dentro do hidróxido de ouro (III), os pesquisadores também encontraram a presença de Au₂OU₃; e, portanto, não faz sentido tratá-lo isoladamente como um hidróxido de metal de transição "simples".

Por outro lado, de um sólido com fórmula Au_xOU_Y(OH)_zuma estrutura amorfa poderia ser esperada; uma vez que depende dos coeficientes x, Y Y z, cujas variações dariam origem a todos os tipos de estrutura que dificilmente poderiam exibir um padrão cristalino.

Propriedades

Aparência física

É um sólido castanho-avermelhado.

Massa molecular

441,93 g / mol.

Densidade

11,34 g / mL.

Ponto de fusão

Derrete e se decompõe a 160ºC. Portanto, falta um ponto de ebulição, então esse óxido nunca ferve.

Estabilidade

AU₂OU₃é termodinamicamente instável porque, como mencionado no início, o ouro não tende a oxidar em condições normais de temperatura. Portanto, é facilmente reduzido para se tornar o ouro nobre novamente.

Quanto mais alta a temperatura, mais rápida é a reação, que é conhecida como decomposição térmica. Assim, o Au₂OU₃a 160ºC ele se decompõe para produzir ouro metálico e liberar oxigênio molecular:

2 Au₂OU₃ => 4 Au + 3 O₂

Uma reação muito semelhante pode ocorrer com outros compostos que promovem a referida redução. Por que redução? Porque o ouro recupera os elétrons que o oxigênio tirou dele; o que é o mesmo que dizer que ele perde ligações 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 regido pela nomenclatura de estoque. Outras maneiras de mencioná-lo são:

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

-Nomenclatura sistemática: trióxido dioro.

Formulários

Mancha de vidro

Um de seus usos mais eminentes é dar a certos materiais uma cor avermelhada, como o vidro, além de dar-lhes certas propriedades inerentes aos átomos de ouro.

Síntese de áureos e ouro fulminante

Se Au for adicionado₂OU₃para um meio onde é solúvel e na presença de metais, os áuratos podem precipitar após a adição de uma base forte; que são formados por ânions AuO₄^– na empresa de cátions metálicos.

Além disso, o Au₂OU₃reage com a amônia para formar o composto fulminante de ouro, Au₂OU₃(NH₃)₄. Seu nome deriva do fato de ser altamente explosivo.

Manuseio de monocamadas automontadas

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

RSSRs não podem ser adsorvidos em Au₂OU₃, mas sim em ouro metálico. Portanto, se a superfície do ouro é modificada e seu grau de oxidação, bem como o tamanho das partículas ou camadas de Au₂OU₃, uma superfície mais heterogênea pode ser projetada.

Esta superfície Au₂OU₃-AuSR interage com os óxidos de metal de certos dispositivos eletrônicos, desenvolvendo assim superfícies mais inteligentes no futuro.

Referências

Wikipedia. (2018). Óxido de ouro (III). Recuperado de: en.wikipedia.org
Formulação Química. (2018). Óxido de ouro (III). Recuperado de: formulacionquimica.com
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Cook, Kevin M. (2013). Óxido de ouro como camada de máscara para química de superfície regiosseletiva. Teses e Dissertações. Artigo 1460.