Хлорид золота(III)
Химическое соединение

Хлорид золота(III)
Кристаллическая структура AuCl 3
Имена
Название ИЮПАК
Трихлорид золота(III)
Другие имена
Хлорид золота
Трихлорид золота
Идентификаторы
  • 13453-07-1 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:30076 проверятьИ
ChemSpider
  • 24244 проверятьИ
Информационная карта ECHA100.033.280
CID PubChem
  • 26030
Номер RTECS
  • MD5420000
УНИИ
  • 15443PR153 проверятьИ
  • DTXSID4044379
  • InChI=1S/Au.3ClH/h;3*1H/q+3;;;/p-3 проверятьИ
    Ключ: RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K проверятьИ
  • InChI=1/Au.3ClH/h;3*1H/q+3;;;/p-3
    Ключ: RJHLTVSLYWWTEF-DFZHHIFOAC
  • Cl[Au-]1(Cl)[Cl+][Au-]([Cl+]1)(Cl)Cl
Характеристики
AuCl 3
(существует как Au 2 Cl 6 )
Молярная масса606,6511 г/моль
ПоявлениеКрасные кристаллы (безводные); золотисто-желтые кристаллы (моногидрат) [1]
Плотность4,7 г/см 3
Температура плавления160 °C (320 °F; 433 K) (разлагается)
68 г/100 мл (20 °C)
Растворимостьрастворим в эфире и этаноле , мало растворим в жидком аммиаке , нерастворим в бензоле
−112·10−6 см 3 / моль
Структура
моноклинный
П2 1 /С
а  = 6,57 Å, b  = 11,04 Å, c  = 6,44 Å
α = 90°, β = 113,3°, γ = 90° [2]
Квадратный плоский
Термохимия
−117,6 кДж/моль [3]
Опасности [4]
Охрана труда и техника безопасности (OHS/OSH):
Основные опасности
Раздражающее
Маркировка СГС :
GHS07: Восклицательный знак
Предупреждение
Н315 , Н319 , Н335
П261 , П264 , П271 , П280 , П302+П352 , П305+П351+П338
Родственные соединения
Другие анионы
Фторид золота(III)
Бромид золота(III)
Другие катионы
Хлорид золота(I) Хлорид
серебра(I) Хлорид
платины(II) Хлорид
ртути(II)
Страница дополнительных данных
Хлорид золота(III) (страница данных)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Хлорид золота(III) , традиционно называемый хлоридом золота , представляет собой неорганическое соединение золота и хлора с молекулярной формулой Au 2 Cl 6 . «III» в названии указывает на то, что золото имеет степень окисления +3, типичную для многих соединений золота. Он имеет две формы: моногидрат (AuCl 3 ·H 2 O) и безводную форму, которые являются гигроскопичными и светочувствительными твердыми веществами. Это соединение представляет собой димер AuCl 3 . Это соединение имеет несколько применений , таких как окислитель и для катализа различных органических реакций .

Структура

AuCl 3 существует в виде димера с хлоридными мостиками как в твердом состоянии , так и в виде пара , по крайней мере при низких температурах. [2] Бромид золота(III) ведет себя аналогично. [1] Его структура похожа на структуру хлорида иода(III) .

Каждый золотой центр является квадратным плоским в хлориде золота (III), что типично для металлического комплекса с числом электронов d 8. Связь в AuCl 3 считается несколько ковалентной . [1]

Характеристики

Хлорид золота (III) — это диамагнитное светочувствительное красное кристаллическое твердое вещество, которое образует оранжевый моногидрат AuCl 3 · H 2 O; безводная форма и моногидрат оба гигроскопичны . Безводная форма поглощает влагу из воздуха, образуя моногидрат, который можно обратить вспять добавлением тионилхлорида . [5]

Подготовка

Хлорид золота(III) был впервые получен в 1666 году Робертом Бойлем путем реакции металлического золота и газообразного хлора при 180 °C: [1] [6] [7]

2 Au + 3 Cl 2 → Au 2 Cl 6

Этот метод является наиболее распространенным методом получения хлорида золота(III). Его также можно получить путем реакции золотого порошка с монохлоридом йода : [5]

2 Au + 6 ICl → 2 AuCl 3 + 3 I 2

Реакцию хлорирования можно проводить в присутствии хлорида тетрабутиламмония , при этом продуктом является липофильная соль тетрахлораурат тетрабутиламмония. [8]

Другой метод приготовления — через золотохлористоводородную кислоту , которую получают путем предварительного растворения золотого порошка в царской водке с получением золотохлористоводородной кислоты: [9]

Au + HNO 3 + 4 HCl → H[AuCl 4 ] + 2 H 2 O + NO

Полученную хлорозолотую кислоту затем нагревают в инертной атмосфере при температуре около 100 °C, получая Au 2 Cl 6 : [10] [11]

2H[ AuCl4 ] → Au2Cl6 + 2HCl

Реакции

Концентрированный водный раствор хлорида золота(III)

Разложение

Безводный AuCl 3 начинает разлагаться до AuCl (хлорида золота (I)) при температуре около 160 °C (320 °F); однако, он, в свою очередь, подвергается диспропорционированию при более высоких температурах, давая металлическое золото и AuCl 3 : [5] [10]

AuCl3 → AuCl + Cl2 ( 160 °C )
3 AuCl → AuCl 3 + 2 Au (>210 °C)

Из-за диспропорционирования AuCl при температуре выше 210 °C большая часть золота находится в форме элементарного золота. [12] [11]

Хлорид золота (III) более стабилен в атмосфере хлора и может сублимироваться при температуре около 200 °C без разложения. В атмосфере хлора AuCl 3 разлагается при 254 °C, давая AuCl, который в свою очередь разлагается при 282 °C до элементарного золота. [2] [13] Этот факт, что хлориды золота не могут существовать выше 400 °C, используется в процессе Миллера . [14]

Другие реакции

AuCl 3 является кислотой Льюиса и легко образует комплексы . Например, он реагирует с соляной кислотой с образованием хлорозолотой кислоты ( H[AuCl 4 ] ): [15]

HCl + AuCl 3 → H + + [AuCl 4 ] −

Хлористо-золотая кислота – это продукт, образующийся при растворении золота в царской водке . [15]

При контакте с водой AuCl 3 образует кислотные гидраты и сопряженное основание [AuCl 3 (OH)] − . Ион Fe 2+ может восстанавливать его, вызывая осаждение элементарного золота из раствора. [1] [16]

Другие источники хлорида, такие как KCl , также преобразуют AuCl 3 в [AuCl 4 ] − . Водные растворы AuCl 3 реагируют с водным основанием, таким как гидроксид натрия, с образованием осадка Au(OH) 3 , который растворяется в избытке NaOH с образованием аурата натрия ( NaAuO 2 ). При осторожном нагревании Au(OH) 3 разлагается на оксид золота (III) , Au 2 O 3 , а затем на металлическое золото. [15] [17] [18] [19]

Хлорид золота(III) является исходной точкой для химического синтеза многих других соединений золота. Например, реакция с цианидом калия дает водорастворимый комплекс K[Au(CN) 4 ] : [20]

AuCl 3 + 4 KCN → K[Au(CN) 4 ] + 3 KCl

Фторид золота (III) можно также получить из хлорида золота (III) путем его взаимодействия с трифторидом брома . [15]

Хлорид золота (III) реагирует с бензолом в мягких условиях (время реакции составляет несколько минут при комнатной температуре) с образованием димерного дихлорида фенилзолота (III); множество других аренов вступают в похожую реакцию: [21]

2 PhH + Au 2 Cl 6 → [PhAuCl 2 ] 2 + 2 HCl

Хлорид золота(III) реагирует с оксидом углерода различными способами. Например, реакция безводного AuCl 3 и оксида углерода в среде SOCl 2 дает хлорид золота(I,III) с Au(CO)Cl в качестве промежуточного продукта: [22] [23]

2 AuCl 3 + 2 CO → Au 4 Cl 8 + 2 COCl 2

Если оксид углерода в избытке, вместо него образуется Au(CO)Cl. [24] [25]

Однако под действием тетрахлорэтилена и при 120 °C хлорид золота (III) сначала восстанавливается до хлорида золота (I), который далее реагирует с образованием Au(CO)Cl. Известно также, что AuCl 3 катализирует образование фосгена . [25] [26]

Приложения

Хлорид золота (III) имеет множество применений в лабораторных условиях и в первую очередь процветает в этой среде. [5]

Органический синтез

С 2003 года AuCl 3 привлек интерес химиков-органиков как мягкий кислотный катализатор для различных реакций, [27] хотя ни одно преобразование не было коммерциализировано. Соли золота (III) , особенно Na[AuCl 4 ] , представляют собой альтернативу солям ртути (II) в качестве катализаторов для реакций с участием алкинов . Иллюстративная реакция — гидратация терминальных алкинов для получения ацетильных соединений. [28]

Золото катализирует алкилирование некоторых ароматических колец и превращение фуранов в фенолы . Некоторые алкины подвергаются аминированию в присутствии катализаторов золота (III). Например, смесь ацетонитрила и хлорида золота (III) катализирует алкилирование 2-метилфурана метилвинилкетоном в 5 - положении : [29]

Эффективность этой реакции органического золота заслуживает внимания, поскольку и фуран, и кетон чувствительны к побочным реакциям, таким как полимеризация в кислых условиях. В некоторых случаях, когда присутствуют алкины, иногда образуются фенолы (Ts — это сокращение от тозил ): [29]

Эта реакция включает перегруппировку, которая дает новое ароматическое кольцо. [30]

Другим примером реакции, катализируемой AuCl 3, является гидроарилирование, которое по сути является реакцией Фриделя-Крафтса с использованием комплексов металл-алкин. Примером может служить реакция мезитилена с фенилацетиленом : [ 31]

Хлорид золота (III) можно использовать для прямого окисления первичных аминов в кетоны, например, для окисления циклогексиламина в циклогексанон . [5]

Эта реакция чувствительна к pH и требует для своего протекания слабокислого pH, однако не требует никаких дополнительных шагов. [5]

В производстве золотоорганических соединений (III) AuCl 3 используется как источник золота. Главным примером этого является производство комплексов моноарилзолота (III), которые производятся путем прямого электрофильного аурирования аренов хлоридом золота (III). [32]

Золотые наночастицы

Хлорид золота (III) используется в синтезе золотых наночастиц , которые широко изучаются из-за их уникальных свойств, зависящих от размера, и применения в таких областях, как электроника, оптика и биомедицина. Золотые наночастицы могут быть получены путем восстановления хлорида золота (III) с помощью восстановителя, такого как тетрафторборат натрия , с последующей стабилизацией с помощью колпачка. [33]

Фотография

Хлорид золота (III) исторически использовался в фотоиндустрии в качестве сенсибилизатора при производстве фотопленок и фотобумаги. Однако с появлением цифровой фотографии его использование в этой области сократилось. [34]

Естественное явление

Это соединение не встречается в природе; однако, похожее соединение с формулой AuO(OH,Cl)· n H 2 O известно как продукт естественного окисления золота. [35] [36]

Ссылки

  1. ^ abcde Эгон Виберг; Нильс Виберг; А. Ф. Холлеман (2001). Неорганическая химия (101-е изд.). Academic Press . стр.  1286– 1287. ISBN 978-0-12-352651-9.
  2. ^ abc ES Clark; DH Templeton; CH MacGillavry (1958). "Кристаллическая структура хлорида золота(III)". Acta Crystallogr. 11 (4): 284– 288. doi : 10.1107/S0365110X58000694 . Получено 21.05.2010 .
  3. ^ Хейнс, Уильям М.; Лид, Дэвид Р.; Бруно, Томас Дж., ред. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics: A Ready-reference Book of Chemical and Physical Data (95-е изд.). Бока-Ратон, Флорида. стр. 5-5. ISBN 978-1-4987-5428-6. OCLC  930681942.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  4. ^ "Gold Chloride". American Elements . Получено 22 июля 2019 г.
  5. ^ abcdef Michael J. Coghlan; Rene-Viet Nguyen; Chao-Jun Li; Daniel Pflästerer; A. Stephen K. Hashmi (2015). "Gold(III) Chloride". Энциклопедия реагентов для органического синтеза : 1– 24. doi :10.1002/047084289X.rn00325.pub3. ISBN 9780470842898.
  6. ^ Роберт Бойль (1666). Происхождение форм и качеств. стр. 370.
  7. ^ Томас Кирк Роуз (1895). «Диссоциация хлорида золота». Журнал химического общества, Труды . 67 : 881–904 . doi :10.1039/CT8956700881.
  8. ^ Бакли, Робби В.; Хили, Питер К.; Лафлин, Венди А. (1997). «Восстановление [NBu4][AuCl4] до [NBu4][AuCl2] с помощью ацетилацетоната натрия». Австралийский журнал химии . 50 (7): 775. doi :10.1071/C97029.
  9. ^ Блок, Б. П. (1953). "Золотой порошок и тетрабромоаурат калия (III)". Неорганические синтезы . Неорганические синтезы . Том 4. С.  14–17 . doi :10.1002/9780470132357.ch4. ISBN 9780470132357.
  10. ^ ab Ya-jie Zheng; Wei Guo; Meng Bai; Xing-wen Yang (2006). «Приготовление золотохлористоводородной кислоты и ее термическое разложение». Китайский журнал цветных металлов (на китайском языке). 16 (11): 1976–1982 . Архивировано из оригинала 27 марта 2024 г.
  11. ^ ab Роберт Г. Палгрейв; Иван П. Паркин (2007). "Аэрозольное химическое осаждение из паров золота и нанокомпозитных тонких пленок из тетрахлороаурата (III) водорода". Химия материалов . 19 (19). Публикации ACS: 4639– 4647. doi : 10.1021/cm0629006.
  12. ^ Yiqin Chen; Xuezeng Tian; Wei Zeng; Xupeng Zhu; Hailong Hu; Huigao Duan (2015). «Парофазное получение золотых нанокристаллов пиролизом хлорозолотой кислоты». Journal of Colloid and Interface Science . 439 . Elsevier: 21– 27. Bibcode :2015JCIS..439...21C. doi :10.1016/j.jcis.2014.10.017. PMID  25463171.
  13. ^ EMW Janssen; JCW Folmer; GA Wiegers (1974). «Получение и кристаллическая структура монохлорида золота, AuCl». Journal of the Less Common Metals . 38 (1): 71– 76. doi :10.1016/0022-5088(74)90204-5.
  14. ^ Герман Реннер; Гюнтер Шламп (2000). «Золото, сплавы золота и соединения золота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . С.  106–107 . doi :10.1002/14356007.a12_499. ISBN 978-3-527-30673-2.
  15. ^ abcd NN Greenwood; A. Earnshaw (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Butterworth-Heinemann . стр.  1184– 1185. ISBN 9780750633659.
  16. ^ Коттон, ФА; Уилкинсон, Г.; Мурильо, КA; Бохманн, М. Продвинутая неорганическая химия ; John Wiley & Sons: Нью-Йорк, 1999; стр. 1101-1102
  17. ^ The Merck Index . Энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов . 14-е изд., 2006, стр. 780, ISBN 978-0-911910-00-1 . 
  18. ^ Х. Нечамкин, Химия элементов , McGraw-Hill , Нью-Йорк, 1968, стр. 222
  19. ^ А. Ф. Уэллс, Структурная неорганическая химия , 5-е изд., Oxford University Press , Оксфорд, Великобритания, 1984, стр. 909
  20. ^ Генри К. Лутц (1961). "Синтез и анализ KAu(CN)4". Диссертации с отличием . Union Digital Works.
  21. ^ Ли, Зиган; Брауэр, Чад; Хе, Чуан (2008-08-01). «Золото-катализируемые органические превращения». Chemical Reviews . 108 (8): 3239– 3265. doi :10.1021/cr068434l. ISSN  0009-2665. PMID  18613729.
  22. ^ Даниэла Белли Делл'Амико; Фаусто Кальдераццо; Фабио Маркетти; Стефано Мерлино; Джованни Перего (1977). "Рентгеновская кристаллическая и молекулярная структура Au4Cl8, продукта восстановления Au2Cl6 с помощью Au(CO)Cl". Журнал химического общества, Химические коммуникации : 31– 32. doi :10.1039/C39770000031.
  23. ^ Даниэла Белли Делл'Амико; Фаусто Кальдераццо; Фабио Маркетти; Стефано Мерлино (1982). «Синтез и молекулярная структура [Au4Cl8] и изоляция [Pt(CO)Cl5]– в тионилхлориде». Журнал химического общества, Dalton Transactions (11): 2257– 2260. doi :10.1039/DT9820002257.
  24. ^ Dell'Amico, D. Belli; Calderazzo, F.; Murray, HH; Fackler, JP (1986). "Carbonylchlorogold(I)". Неорганические синтезы . Т. 24. С.  236–238 . doi :10.1002/9780470132555.ch66. ISBN 9780470132555.
  25. ^ АБ Т. А. Райан; Э.А. Седдон; КР Седдон; К. Райан (1996). Фосген и родственные карбонилгалогениды . Эльзевир Наука. стр.  242–243 . ISBN. 9780080538808.
  26. ^ MS Kharasch; HS Isbell (1930). «Химия органических соединений золота. I. Карбонил хлорида золота и метод связывания углерода с углеродом». Журнал Американского химического общества . 52 (7): 2919– 2927. doi :10.1021/ja01370a052.
  27. ^ G. Dyker, Эльдорадо для гомогенного катализа?, в Organic Synthesis Highlights V , H.-G. Schmaltz, T. Wirth (ред.), стр. 48–55, Wiley-VCH , Weinheim, 2003
  28. ^ Y. Fukuda; K. Utimoto (1991). «Эффективное превращение неактивированных алкинов в кетоны или ацетали с катализатором на основе золота (III)». J. Org. Chem. 56 (11): 3729. doi :10.1021/jo00011a058.
  29. ^ ab ASK Hashmi; TM Frost; JW Bats (2000). "Высокоселективный синтез аренов, катализируемый золотом". J. Am. Chem. Soc. 122 (46): 11553. doi :10.1021/ja005570d.
  30. ^ A. Stephen; K. Hashmi; M. Rudolph; JP Weyrauch; M. Wölfle; W. Frey; JW Bats (2005). «Золотой катализ: доказательство использования оксидов арена в качестве промежуточных продуктов в синтезе фенола». Angewandte Chemie International Edition . 44 (18): 2798– 801. doi :10.1002/anie.200462672. PMID  15806608.
  31. ^ Reetz, MT; Sommer, K. (2003). «Золото-катализируемое гидроарилирование алкинов». Европейский журнал органической химии . 2003 (18): 3485–3496 . doi :10.1002/ejoc.200300260.
  32. ^ Kharasch, MS; Isbell, Horace S. (1931-08-01). «Химия органических соединений золота. III. Прямое введение золота в ароматическое ядро ​​(предварительное сообщение)». Журнал Американского химического общества . 53 (8): 3053– 3059. doi :10.1021/ja01359a030. ISSN  0002-7863.
  33. ^ M. Lin; CM Sorensen; KJ Klabunde (1999). "Образование сверхрешетки нанокристаллов золота, индуцированное лигандом, в коллоидном растворе". Химия материалов . 11 (2): 198–202 . doi :10.1021/cm980665o.
  34. ^ Филип Эллис (1975). «Золото в фотографии». Gold Bulletin . 8 : 7–12 . doi : 10.1007/BF03215055 . S2CID  136538890.
  35. ^ "UM1995-16-O:AuClH". mindat.org . Получено 27 апреля 2023 г. .
  36. ^ Джон Л. Джамбор; Николай Н. Перцев; Эндрю С. Робертс (1996). «Новые названия минералов» (PDF) . Американский минералог . 81 : 768.
  • Медиа, связанные с трихлоридом золота на Wikimedia Commons
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Хлорид_золота(III)&oldid=1257225957"