Соединения золота

Соединения золота — это соединения элемента золота (Au). Хотя золото – самый благородный из благородных металлов , ^[1]^[2] он до сих пор образует множество разнообразных соединений. Степень окисления золота в его соединениях колеблется от -1 до +5, но в его химическом составе доминируют Au(I) и Au(III). Au(I), называемый аурос-ионом, является наиболее распространенной степенью окисления с мягкими лигандами , такими как тиоэфиры , тиолаты и органофосфины . Соединения Au(I) обычно являются линейными. Хорошим примером является Au(CN) − 2 — растворимая форма золота, встречающаяся в горнодобывающей промышленности. Бинарные галогениды золота , такие как AuCl , образуют зигзагообразные полимерные цепи, снова имеющие линейную координацию по Au. Большинство препаратов на основе золота являются производными Au(I). ^[3]

Au(III) (называемый аурическим) представляет собой обычную степень окисления и иллюстрируется хлоридом золота (III) , Au ₂ Cl ₆ . Атом золота центрируется в комплексах Au(III), как и в других d ⁸ Соединения обычно имеют плоскую квадратную форму с химическими связями , имеющими как ковалентный , так и ионный характер. Известен также хлорид золота(I,III) , пример комплекса смешанной валентности .

Золото не реагирует с кислородом при любой температуре. ^[4] и устойчив к воздействию озона при температуре до 100 °C. ^[5]

\mathrm {Au} +\mathrm {O} _{2}\neq

\mathrm {Au} +\mathrm {O} _{3}{\overset {\underset {t<100^{\circ }{\text{C}}}{}}{\neq }}

Некоторые свободные галогены реагируют с золотом. ^[6] Золото сильно подвергается воздействию фтора при тускло-красном нагревании. ^[7] с образованием фторида золота (III) АуФ ₃ . Порошок золота реагирует с хлором при 180 °C с образованием хлорида золота(III). AuCl3 . ^[8] Золото реагирует с бромом при 140 ° C с образованием бромида золота (III). AuBr ₃ , но очень медленно реагирует с йодом с образованием йодида золота(I) AuI.

{\ce {2 Au + 3 F2 ->[t] 2 AuF3}}

{\ce {2 Au + 3 Cl2 ->[t] 2 AuCl3}}

{\ce {2 Au + 2 Br2 ->[t] AuBr3 + AuBr}}

{\ce {2 Au + I2 ->[t] 2 AuI}}

Золото не реагирует с серой напрямую. ^[9] 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 с образованием амальгамы и образует сплавы со многими другими металлами при более высоких температурах. Эти сплавы можно производить для изменения твердости и других металлургических свойств, для контроля температуры плавления или для создания экзотических цветов. ^[10]

Золото не подвержено влиянию большинства кислот. Не реагирует с плавиковой , соляной , бромистоводородной , иодистоводородной , серной и азотной кислотой . Он реагирует с селеновой кислотой и растворяется царской водкой , смесью азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 . Азотная кислота окисляет металл до ионов +3, но только в незначительных количествах, которые обычно не обнаруживаются в чистой кислоте из-за химического равновесия реакции. Однако ионы выводятся из равновесия соляной кислотой, образуя AuCl - 4 Ионы или золотохлористоводородная кислота , тем самым обеспечивая дальнейшее окисление.

{\ce {2Au{}+6H2SeO4->[200^{\circ }C]Au2(SeO4)3{}+3H2SeO3{}+3H2O}}

{\ce {Au{}+4HCl{}+HNO3->H[AuCl4]{}+NO\uparrow +2H2O}}

Золото также не подвержено влиянию большинства оснований. Он не реагирует с водным , твердым или расплавленным гидроксидом натрия или калия . Однако он реагирует с цианидом натрия или калия в щелочных условиях, когда кислород , с образованием растворимых комплексов. присутствует ^[9]

Обычные степени окисления золота включают +1 (золото (I) или золотосодержащие соединения) и +3 (золото (III) или золотосодержащие соединения). Ионы золота в растворе легко восстанавливаются и осаждаются в виде металла при добавлении любого другого металла в качестве восстановителя . Добавленный металл окисляется и растворяется, позволяя 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 В ⁻ anionанион цезиевое золото Например, (CsAu) кристаллизуется в виде хлорида цезия ; ^[11] рубидия, калия и тетраметиламмония . Известны также ауриды ^[12] Золото имеет самое высокое сродство к электрону среди всех металлов – 222,8 кДж/моль, что делает В ⁻ стабильный вид, ^[13] аналогичны галогенидам .

Золото также имеет степень окисления –1 в ковалентных комплексах с переходными металлами 4-й группы , таких как тетрааурид титана и аналогичные соединения циркония и гафния. Ожидается, что эти химические вещества будут образовывать димеры с золотыми мостиками аналогично гидриду титана (IV) . ^[14]

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 концентрированном виде H ₂ SO ₄ образует красные кристаллы сульфата золота(II) , Au ₂ (SO ₄ ) ₂ . Первоначально считалось, что это соединение смешанной валентности, но было показано, что оно содержит Катионы Au 4+ 2 , аналогичные более известному иону ртути(I) , Ртуть 2+ 2 . ^[15]^[16] Комплекс золота(II) - катион тетраксенонозолота(II) , содержащий ксенон в качестве лиганда, встречается в [AuXe ₄ ](Sb ₂ F ₁₁ ) ₂ . ^[17]

Пентафторид золота вместе с его производным анионом AuF - 6 и его дифтористый комплекс , гептафторид золота , являются единственным примером золота (V), наивысшей подтвержденной степени окисления. ^[18]

Некоторые соединения золота демонстрируют аурофильную связь , которая описывает тенденцию ионов золота взаимодействовать на расстояниях, которые слишком велики, чтобы быть обычной связью Au-Au, но короче, чем связь Ван-дер-Ваальса . По оценкам, это взаимодействие по силе сравнимо с силой водородной связи .

Четко определенные кластерные соединения многочисленны. ^[12] В некоторых случаях золото имеет фракционную степень окисления. Характерным примером являются октаэдрические виды. {Au( P(C ₆ H ₅ ) ₃ )} 2+ 6 .

См. также

Ссылки

^ Хаммер, Б.; Норсков, Ю.К. (1995). «Почему золото — благороднейший из всех металлов». Природа . 376 (6537): 238–240. Бибкод : 1995Natur.376..238H . дои : 10.1038/376238a0 . S2CID 4334587 .
^ Джонсон, ПБ; Кристи, RW (1972). «Оптические константы благородных металлов». Физический обзор B . 6 (12): 4370–4379. Бибкод : 1972PhRvB...6.4370J . дои : 10.1103/PhysRevB.6.4370 .
^ Шоу III, CF (1999). «Лекарственные средства на основе золота». Химические обзоры . 99 (9): 2589–2600. дои : 10.1021/cr980431o . ПМИД 11749494 .
^ «Химия кислорода» . Чемвики Калифорнийского университета в Дэвисе . 2 октября 2013 года . Проверено 1 мая 2016 г.
^ Крейг, Б.Д.; Андерсон, Д.Б., ред. (1995). Справочник данных о коррозии . Парк материалов, Огайо: ASM International. п. 587. ИСБН 978-0-87170-518-1 .
^ Виберг, Эгон; Виберг, Нильс и Холлеман, Арнольд Фредерик (2001). Неорганическая химия (101-е изд.). Академическая пресса. п. 1286. ИСБН 978-0-12-352651-9 .
^ Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. стр. 404. ISBN 978-0-12-352651-9 .
^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. 1286–1287.
^ Перейти обратно: ^а ^б Эмери, Дж. Ф.; Леддиткотт, GW (май 1961 г.). «Серия ядерных наук (NAS-NS 3036). Радиохимия золота» (PDF) . Ок-Ридж, Теннесси: Национальная академия наук — Национальный исследовательский совет — Подкомитет по радиохимии. Комиссия по атомной энергии США. Архивировано (PDF) из оригинала 10 ноября 2004 г. Проверено 24 февраля 2021 г.
^ Ювелирные сплавы . Всемирный совет по золоту
^ Янсен, Мартин (2005). «Влияние релятивистского движения электронов на химию золота и платины» . Науки о твердом теле . 7 (12): 1464–1474. Бибкод : 2005SSSci...7.1464J . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2005.06.015 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9 .
^ Янсен, Мартин (2008). «Химия золота как аниона». Обзоры химического общества . 37 (9): 1826–1835. дои : 10.1039/b708844m . ПМИД 18762832 .
^ Юнг, Джехун; Ким, Хёми; Ким, Чон Чан; Пак, Мин Хи; Хан, Ён-Кю (2011). «Золото ведет себя как водород в межмолекулярном самодействии металлических ауридов MAu ₄ (M = Ti, Zr и Hf)». Химия: Азиатский журнал . 6 (3): 868–872. дои : 10.1002/asia.201000742 . ПМИД 21225974 .
^ Викледер, Матиас С. (2001). «AuSO ₄ : настоящий сульфат золота(II) с Au ₂⁴⁺ Ион». 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 .
^ Викледер, Матиас С. (2007). Девиланова, Франческо А. (ред.). Справочник по химии халькогенов: новые перспективы в области серы, селена и теллура . Королевское химическое общество. стр. 359–361. ISBN 978-0-85404-366-8 .
^ Зейдель, С.; Зеппельт, К. (2000). «Ксенон как комплексный лиганд: катион тетраксеноно золота (II) в AuXe ₄²⁺(Сб ₂ Ф ₁₁⁻) ₂ ". Science . 290 (5489): 117–118. Бибкод : 2000Sci...290..117S . doi : 10.1126/science.290.5489.117 . PMID 11021792 .
^ Ридель, С.; Каупп, М. (2006). «Пересмотр высших степеней окисления 5d-элементов: случай иридия (+VII)» . Angewandte Chemie, международное издание . 45 (22): 3708–3711. дои : 10.1002/anie.200600274 . ПМИД 16639770 .

[1] Хаммер, Б.; Норсков, Ю.К. (1995). «Почему золото — благороднейший из всех металлов». Природа . 376 (6537): 238–240. Бибкод : 1995Natur.376..238H . дои : 10.1038/376238a0 . S2CID 4334587 .

[2] Джонсон, ПБ; Кристи, RW (1972). «Оптические константы благородных металлов». Физический обзор B . 6 (12): 4370–4379. Бибкод : 1972PhRvB...6.4370J . дои : 10.1103/PhysRevB.6.4370 .

[3] Шоу III, CF (1999). «Лекарственные средства на основе золота». Химические обзоры . 99 (9): 2589–2600. дои : 10.1021/cr980431o . ПМИД 11749494 .

[4] «Химия кислорода» . Чемвики Калифорнийского университета в Дэвисе . 2 октября 2013 года . Проверено 1 мая 2016 г.

[5] Крейг, Б.Д.; Андерсон, Д.Б., ред. (1995). Справочник данных о коррозии . Парк материалов, Огайо: ASM International. п. 587. ИСБН 978-0-87170-518-1 .

[6] Виберг, Эгон; Виберг, Нильс и Холлеман, Арнольд Фредерик (2001). Неорганическая химия (101-е изд.). Академическая пресса. п. 1286. ИСБН 978-0-12-352651-9 .

[7] Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. стр. 404. ISBN 978-0-12-352651-9 .

[8] Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. 1286–1287.

[library.lanl.gov-9] Перейти обратно: ^а ^б Эмери, Дж. Ф.; Леддиткотт, GW (май 1961 г.). «Серия ядерных наук (NAS-NS 3036). Радиохимия золота» (PDF) . Ок-Ридж, Теннесси: Национальная академия наук — Национальный исследовательский совет — Подкомитет по радиохимии. Комиссия по атомной энергии США. Архивировано (PDF) из оригинала 10 ноября 2004 г. Проверено 24 февраля 2021 г.

[utilisegold-10] Ювелирные сплавы . Всемирный совет по золоту

[relativist_Au_Pt-11] Янсен, Мартин (2005). «Влияние релятивистского движения электронов на химию золота и платины» . Науки о твердом теле . 7 (12): 1464–1474. Бибкод : 2005SSSci...7.1464J . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2005.06.015 .

[Holleman-12] Перейти обратно: ^а ^б Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9 .

[martin08-13] Янсен, Мартин (2008). «Химия золота как аниона». Обзоры химического общества . 37 (9): 1826–1835. дои : 10.1039/b708844m . ПМИД 18762832 .

[14] Юнг, Джехун; Ким, Хёми; Ким, Чон Чан; Пак, Мин Хи; Хан, Ён-Кю (2011). «Золото ведет себя как водород в межмолекулярном самодействии металлических ауридов MAu ₄ (M = Ti, Zr и Hf)». Химия: Азиатский журнал . 6 (3): 868–872. дои : 10.1002/asia.201000742 . ПМИД 21225974 .

[15] Викледер, Матиас С. (2001). «AuSO ₄ : настоящий сульфат золота(II) с Au ₂⁴⁺ Ион». 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 .

[16] Викледер, Матиас С. (2007). Девиланова, Франческо А. (ред.). Справочник по химии халькогенов: новые перспективы в области серы, селена и теллура . Королевское химическое общество. стр. 359–361. ISBN 978-0-85404-366-8 .

[17] Зейдель, С.; Зеппельт, К. (2000). «Ксенон как комплексный лиганд: катион тетраксеноно золота (II) в AuXe ₄²⁺(Сб ₂ Ф ₁₁⁻) ₂ ". Science . 290 (5489): 117–118. Бибкод : 2000Sci...290..117S . doi : 10.1126/science.290.5489.117 . PMID 11021792 .

[18] Ридель, С.; Каупп, М. (2006). «Пересмотр высших степеней окисления 5d-элементов: случай иридия (+VII)» . Angewandte Chemie, международное издание . 45 (22): 3708–3711. дои : 10.1002/anie.200600274 . ПМИД 16639770 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]