Соединения золота
Раствор хлорида золота(III) в воде

Соединения золота — это соединения элемента золота (Au). Хотя золото является самым благородным из благородных металлов , [1] [2] оно все еще образует множество разнообразных соединений. Степень окисления золота в его соединениях колеблется от −1 до +5, но Au(I) и Au(III) доминируют в его химии. Au(I), называемый ион золота, является наиболее распространенной степенью окисления с мягкими лигандами , такими как тиоэфиры , тиоляты и органофосфины . Соединения Au(I) обычно линейны. Хорошим примером является Au(CN)−2, который является растворимой формой золота, встречающейся в горнодобывающей промышленности. Двойные галогениды золота , такие как AuCl , образуют зигзагообразные полимерные цепи, снова характеризующиеся линейной координацией в Au. Большинство лекарств на основе золота являются производными Au(I). [3]

Au(III) (называемый ауриновым) является распространенным состоянием окисления и иллюстрируется хлоридом золота(III) , Au 2 Cl 6 . Центры атомов золота в комплексах Au(III), как и в других соединениях d 8 , обычно являются квадратными плоскими , с химическими связями , которые имеют как ковалентный , так и ионный характер. Известен также хлорид золота(I,III) , пример комплекса со смешанной валентностью .

Золото не реагирует с кислородом ни при какой температуре [4] и устойчиво к воздействию озона вплоть до 100 °C. [5]

А ты + О 2 ≠ {\displaystyle \mathrm {Au} +\mathrm {O} _{2}\neq}
А ты + О 3 ≠ т < 100 ∘ С {\displaystyle \mathrm {Au} +\mathrm {O} _{3}{\overset {\underset {t<100^{\circ }{\text{C}}}{}}{\neq }}}

Некоторые свободные галогены реагируют с золотом. [6] Золото сильно атакуется фтором при тускло-красном калении [7] с образованием фторида золота (III) AuF 3 . Порошкообразный золотой реагирует с хлором при 180 °C с образованием хлорида золота (III) AuCl 3 . [8] Золото реагирует с бромом при 140 °C с образованием бромида золота (III) AuBr 3 , но реагирует очень медленно с йодом с образованием йодида золота (I) AuI. [9]

2 Ау + 3 Ф 2 → т 2 АуФ 3 {\displaystyle {\ce {2 Au + 3 F2 ->[t] 2 AuF3}}}
2 Ау + 3 Кл 2 → т 2 AuCl 3 {\displaystyle {\ce {2 Au + 3 Cl2 ->[t] 2 AuCl3}}}
2 Ау + 2 Бр 2 → т AuBr 3 + AuBr {\displaystyle {\ce {2 Au + 2 Br2 ->[t] AuBr3 + AuBr}}}
2 Ау + я 2 → т 2 АИ {\displaystyle {\ce {2 Au + I2 ->[t] 2 AuI}}}

Золото не реагирует с серой напрямую [10] , но сульфид золота (III) можно получить, пропуская сероводород через разбавленный раствор хлорида золота (III) или золотохлористоводородной кислоты .

Золото легко растворяется в ртути при комнатной температуре, образуя амальгаму , и образует сплавы со многими другими металлами при более высоких температурах. Эти сплавы могут быть получены для изменения твердости и других металлургических свойств, для контроля температуры плавления или для создания экзотических цветов. [11]

Золото не подвержено влиянию большинства кислот. Оно не реагирует с плавиковой , соляной , бромистоводородной , иодистоводородной , серной или азотной кислотой . Оно реагирует с селеновой кислотой и растворяется в царской водке , смеси азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 . Азотная кислота окисляет металл до ионов +3, но только в незначительных количествах, обычно необнаружимых в чистой кислоте из-за химического равновесия реакции. Однако ионы удаляются из равновесия соляной кислотой, образуя AuCl−4ионы или золотохлористоводородную кислоту , тем самым способствуя дальнейшему окислению.

2 Ау + 6 ЧАС 2 SeO 4 → 200 ∘ С Ау 2 ( SeO 4 ) 3 + 3 ЧАС 2 SeO 3 + 3 ЧАС 2 О {\displaystyle {\ce {2Au{}+6H2SeO4->[200^{\circ }C]Au2(SeO4)3{}+3H2SeO3{}+3H2O}}}
Ау + 4 HCl + HNO 3 ⟶ ЧАС [ AuCl 4 ] + НЕТ ↑ + 2 ЧАС 2 О {\displaystyle {\ce {Au{}+4HCl{}+HNO3->H[AuCl4]{}+NO\uparrow +2H2O}}}

Золото также не подвержено влиянию большинства оснований. Оно не реагирует с водным , твердым или расплавленным гидроксидом натрия или калия . Однако оно реагирует с цианидом натрия или калия в щелочных условиях, когда присутствует кислород , образуя растворимые комплексы. [10]

Обычные степени окисления золота включают +1 (золото(I) или соединения золота) и +3 (золото(III) или соединения золота). Ионы золота в растворе легко восстанавливаются и осаждаются в виде металла при добавлении любого другого металла в качестве восстановителя . Добавленный металл окисляется и растворяется, что позволяет золоту вытесняться из раствора и извлекаться в виде твердого осадка.

Редкие степени окисления

Менее распространенные степени окисления золота включают −1, +2 и +5.

Степень окисления −1 встречается в ауридах, соединениях, содержащих анион Au − . Например, аурид цезия (CsAu) кристаллизуется в виде мотива хлорида цезия ; [12] также известны ауриды рубидия, калия и тетраметиламмония . [13] Золото имеет самое высокое сродство к электрону среди всех металлов, 222,8 кДж/моль, что делает Au − стабильным видом, [14] аналогичным галогенидам .

Золото также имеет степень окисления –1 в ковалентных комплексах с переходными металлами группы 4 , такими как тетраауридом титана и аналогичными соединениями циркония и гафния. Ожидается, что эти химические вещества образуют димеры с золотыми мостиками аналогично гидриду титана (IV) . [15]

Соединения золота(II) обычно диамагнитны со связями Au–Au, такими как [ Au(CH 2 ) 2 P(C 6 H 5 ) 2 ] 2 Cl 2 . Испарение раствора Au(OH) 3 в концентрированной H 2 SO 4 дает красные кристаллы сульфата золота(II) , Au 2 (SO 4 ) 2 . Первоначально считавшееся соединением со смешанной валентностью, оно, как было показано, содержит Au4+2катионы, аналогичные более известному иону ртути(I) , Hg2+2[ 16] [17] Комплекс золота(II), катион тетраксенонозолота ( II ) , содержащий ксенон в качестве лиганда, встречается в [AuXe4 ] ( Sb2F11 ) 2 . [18]

Пентафторид золота , а также его производный анион AuF−6, и его дифторидный комплекс , гептафторид золота , является единственным примером золота(V), наивысшей подтвержденной степени окисления. [19]

Некоторые соединения золота демонстрируют аурофильную связь , которая описывает тенденцию ионов золота взаимодействовать на расстояниях, которые слишком велики для обычной связи Au–Au, но короче, чем связь Ван-дер-Ваальса . Взаимодействие оценивается как сопоставимое по силе с водородной связью .

Хорошо определенные кластерные соединения многочисленны. [13] В некоторых случаях золото имеет дробную степень окисления. Характерным примером является октаэдрический вид {Au( P(C 6 H 5 ) 3 )}2+6.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Хаммер, Б.; Норсков, Дж. К. (1995). «Почему золото — самый благородный из всех металлов». Nature . 376 (6537): 238– 240. Bibcode :1995Natur.376..238H. doi :10.1038/376238a0. S2CID  4334587.
  2. ^ Джонсон, П. Б.; Кристи, Р. В. (1972). «Оптические константы благородных металлов». Physical Review B. 6 ( 12): 4370– 4379. Bibcode : 1972PhRvB...6.4370J. doi : 10.1103/PhysRevB.6.4370.
  3. ^ Шоу III, CF (1999). «Лекарственные средства на основе золота». Chemical Reviews . 99 (9): 2589–2600 . doi :10.1021/cr980431o. PMID  11749494.
  4. ^ "Химия кислорода". Chemwiki UC Davis . 2 октября 2013 г. Получено 1 мая 2016 г.
  5. ^ Крейг, Б. Д.; Андерсон, Д. Б., ред. (1995). Справочник по данным о коррозии . Materials Park, Огайо: ASM International. стр. 587. ISBN 978-0-87170-518-1.
  6. ^ Виберг, Эгон; Виберг, Нильс и Холлеман, Арнольд Фредерик (2001). Неорганическая химия (101-е изд.). Academic Press. стр. 1286. ISBN 978-0-12-352651-9.
  7. ^ Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (2001). Неорганическая химия. Academic Press. стр. 404. ISBN 978-0-12-352651-9.
  8. ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, стр. 1286–1287.
  9. ^ "Золото в промышленности: подробный анализ его взаимодействия с галогенами и в растворах цианида". gold.biz . Получено 2025-01-13 .
  10. ^ ab Emery, JF; Ledditcotte, GW (май 1961 г.). "Nuclear Science Series (NAS-NS 3036) The Radio Chemistry of Gold" (PDF) . Oak Ridge, TN: Национальная академия наук — Национальный исследовательский совет — Подкомитет по радиохимии. Комиссия по атомной энергии США. Архивировано (PDF) из оригинала 10 ноября 2004 г. . Получено 24 февраля 2021 г. .
  11. ^ Ювелирные сплавы. Всемирный золотой совет
  12. ^ Янсен, Мартин (2005). «Влияние релятивистского движения электронов на химию золота и платины». Solid State Sciences . 7 (12): 1464– 1474. Bibcode : 2005SSSci...7.1464J. doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2005.06.015 .
  13. ^ ab Holleman, AF; Wiberg, E. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
  14. ^ Янсен, Мартин (2008). «Химия золота как аниона». Chemical Society Reviews . 37 (9): 1826– 1835. doi :10.1039/b708844m. PMID  18762832.
  15. ^ Jung, Jaehoon; Kim, Hyemi; Kim, Jong Chan; Park, Min Hee; Han, Young-Kyu (2011). «Золото ведет себя как водород в межмолекулярном самовзаимодействии ауридов металлов MAu 4 (M=Ti, Zr и Hf)». Химия: азиатский журнал . 6 (3): 868– 872. doi :10.1002/asia.201000742. PMID  21225974.
  16. ^ Wickleder, Mathias S. (2001). "AuSO 4 : истинный сульфат золота (II) с ионом Au 2 4+ ". Журнал неорганической и общей химии . 627 (9): 2112– 2114. doi :10.1002/1521-3749(200109)627:9<2112::AID-ZAAC2112>3.0.CO;2-2.
  17. ^ Wickleder, Mathias S. (2007). Devillanova, Francesco A. (ред.). Справочник по химии халькогенов: новые перспективы в сере, селене и теллуре. Королевское химическое общество. стр.  359–361 . ISBN 978-0-85404-366-8.
  18. ^ Seidel, S.; Seppelt, K. (2000). "Ксенон как комплексный лиганд: катион Tetra Xenono Gold(II) в AuXe 4 2+ (Sb 2 F 11 − ) 2 ". Science . 290 (5489): 117– 118. Bibcode :2000Sci...290..117S. doi :10.1126/science.290.5489.117. PMID  11021792.
  19. ^ Ридель, С.; Каупп, М. (2006). «Пересмотр высших степеней окисления 5d-элементов: случай иридия (+VII)». Angewandte Chemie International Edition . 45 (22): 3708– 3711. doi : 10.1002/anie.200600274 . PMID  16639770.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gold_compounds&oldid=1269282720"