Хлорид золота(III)
| |
 Шариковая модель AuCl 3.
| |
 Кристаллическая структура AuCl 3
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Трихлорид золота(III)
| |
| Другие имена
Хлорид золота
Трихлорид золота | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.033.280 |
ПабХим CID
|
|
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| AuCl 3 (существует как Au 2 Cl 6 ) | |
| Молярная масса | 606.6511 g/mol |
| Появление | Красные кристаллы (безводные); золотистые, желтые кристаллы (моногидрат) [ 1 ] |
| Плотность | 4,7 г/см 3 |
| Температура плавления | 160 ° C (320 ° F, 433 К) (разлагается) |
| 68 г/100 мл (20 °С) | |
| Растворимость | растворим в эфире и этаноле , мало растворим в жидком аммиаке , нерастворим в бензоле |
| −112·10 −6 см 3 /моль | |
| Структура | |
| моноклинический | |
| Р2 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 | |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
−117,6 кДж/моль [ 3 ] |
| Опасности [ 4 ] | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Раздражающий |
| СГС Маркировка : | |
| |
| Предупреждение | |
| Х315 , Х319 , Х335 | |
| 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) Платина(II) хлорид 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).
| |
золота(III) , традиционно называемый хлоридом золота , представляет собой неорганическое соединение золота Хлорид 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 димер собой AuCl 3 . Это соединение имеет несколько применений, например, в качестве окислителя и катализатора различных органических реакций .
Структура
[ редактировать ]AuCl 3 существует в виде с хлоридными мостиками димера как в твердом состоянии , так и в виде пара , по крайней мере, при низких температурах. [ 2 ] Аналогично ведет себя бромид золота(III) . [ 1 ] По структуре аналогичен хлориду йода(III) .
Каждый золотой центр представляет собой плоский квадрат в хлориде золота (III), что типично для металлокомплекса с d 8 количество электронов . Связь в AuCl 3 считается несколько ковалентным . [ 1 ]
Характеристики
[ редактировать ]Хлорид золота(III) — диамагнитное светочувствительное кристаллическое вещество красного цвета, образующее моногидрат оранжевого цвета AuCl 3 · H 2 O; безводный и моногидрат гигроскопичны . Безводная форма поглощает влагу из воздуха с образованием моногидрата, который можно обратить вспять добавлением тионилхлорида . [ 5 ]
Подготовка
[ редактировать ]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 взаимодействия золотого порошка с монохлоридом йода : [ 5 ]
- 2 Au + 6 ICl → 2 AuCl 3 + 3 I 2
Реакцию хлорирования можно проводить в присутствии хлорида тетрабутиламмония , продуктом является липофильная соль тетрахлораурата тетрабутиламмония. [ 8 ]
Другой метод получения — золотохлористоводородная кислота , которую получают путем 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 золотохлористоводородную кислоту затем нагревают в инертной атмосфере при температуре около 100 °C, чтобы получить Au 2 Cl 6 : [ 10 ] [ 11 ]
- 2 H[AuCl 4 ] → Au 2 Cl 6 + 2 HCl
Реакции
[ редактировать ]
Разложение
[ редактировать ]Безводный AuCl 3 начинает разлагаться на AuCl (хлорид золота(I)) при температуре около 160 °C (320 °F), однако он, в свою очередь, подвергается диспропорционированию при более высоких температурах с образованием металлического золота и AuCl 3 : [ 5 ] [ 10 ]
- AuCl 3 → AuCl + Cl 2 (160 °С)
- 3 AuCl → AuCl 3 + 2 Au (>210 °C)
Из-за диспропорции 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 какого-либо разложения. В атмосфере хлора AuCl 3 разлагается при 254 °C с образованием AuCl, который, в свою очередь, разлагается при 282 °C до элементарного золота. [ 2 ] [ 13 ] Тот факт, что хлориды золота не могут существовать при температуре выше 400 °C, используется в процессе Миллера . [ 14 ]
Другие реакции
[ редактировать ]AuCl 3 представляет собой кислоту Льюиса и легко образует комплексы . Например, он реагирует с соляной кислотой с образованием золотохлористоводородной кислоты ( H[AuCl4 ] ) : [ 15 ]
- HCl + AuCl 3 → H + + [AuCl 4 ] −
Золотохлористоводородная кислота — продукт, образующийся при растворении золота в царской водке . [ 15 ]
При контакте с водой, AuCl 3 образует кислые гидраты и сопряженное основание. [AuCl 3 (OH)] − . А Фе 2+ ион может восстановить его, вызывая осаждение элементарного золота из раствора. [ 1 ] [ 16 ]
Другие источники хлоридов, такие как KCl , также преобразуют AuCl 3 в [AuCl 4 ] − . Водные растворы Реакция AuCl 3 с водным основанием, таким как гидроксид натрия, с образованием осадка Au(OH) 3 , который растворяется в избытке NaOH с образованием аурата натрия ( НаАуО 2 ). Если слегка нагреть, Au(OH) 3 разлагается до оксида золота(III) , Au 2 O 3 , а затем в металлическое золото. [ 15 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
Хлорид золота(III) является отправной точкой для химического синтеза многих других соединений золота. Например, реакция с цианидом калия дает водорастворимый комплекс: К[Au(CN) 4 ] : [ 20 ]
- AuCl 3 + 4 KCN → K[Au(CN) 4 ] + 3 KCl
Фторид золота(III) также можно получить из хлорида золота(III) путем его реакции с трифторидом брома . [ 15 ]
Хлорид золота (III) реагирует с бензолом в мягких условиях (время реакции несколько минут при комнатной температуре) с образованием димерного дихлорида фенилзолота (III); ряд других аренов подвергаются аналогичной реакции: [ 21 ]
- 2 PhH + Au 2 Cl 6 → [PhAuCl 2 ] 2 + 2 HCl
Хлорид золота(III) реагирует с окисью углерода по-разному. 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 угарного газа в избытке, вместо него образуется Au(CO)Cl. [ 24 ] [ 25 ]
Однако в условиях тетрахлорэтилена и при 120 °C хлорид золота(III) сначала восстанавливается до хлорида золота(I), который далее реагирует с образованием Au(CO)Cl. AuCl 3 Известно также, что катализирует образование фосгена . [ 25 ] [ 26 ]
Приложения
[ редактировать ]Хотя хлорид золота(III) не имеет коммерческого применения, он находит множество применений в лаборатории. [ 5 ]
Органический синтез
[ редактировать ]С 2003 года AuCl 3 привлек интерес химиков-органиков как мягкий кислотный катализатор различных реакций. [ 27 ] хотя никакие преобразования не были коммерциализированы. золота(III) Соли , особенно Na[AuCl 4 ] представляет собой альтернативу солям ртути (II) в качестве катализаторов реакций с участием алкинов . Показательной реакцией является гидратация концевых алкинов с образованием 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 ) катализирует алкилирование 2-метилфурана метилвинилкетоном и хлорида золота( III в 5-положении: [ 29 ]
Эффективность этой золотоорганической реакции примечательна, поскольку и фуран, и кетон чувствительны к побочным реакциям, таким как полимеризация в кислых условиях. В некоторых случаях при наличии алкинов иногда образуются фенолы (Ц — сокращение от тозила ): [ 29 ]
Эта реакция включает перегруппировку, в результате которой образуется новое ароматическое кольцо. [ 30 ]
Другим примером реакции, катализируемой AuCl 3 , является гидроарилирование, которое по сути представляет собой реакцию Фриделя-Крафтса с использованием металлоалкиновых комплексов. Пример реакции 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, поэтому для ее проведения требуется слегка кислый pH, однако она не требует каких-либо дополнительных шагов. [ 5 ]
В производстве золотоорганических соединений AuCl 3 используется как источник золота. Основным примером этого является получение комплексов моноарилзолота(III), которые получают прямым электрофильным аурированием аренов хлоридом золота(III). [ 32 ]
Наночастицы золота
[ редактировать ]Хлорид золота (III) используется при синтезе наночастиц золота , которые широко изучаются из-за их уникальных свойств, зависящих от размера, и их применения в таких областях, как электроника, оптика и биомедицина. Наночастицы золота можно получить путем восстановления хлорида золота (III) восстановителем, таким как тетрафторборат натрия , с последующей стабилизацией с помощью блокирующего агента. [ 33 ]
Фотография
[ редактировать ]Хлорид золота (III) исторически использовался в фотоиндустрии в качестве сенсибилизатора при производстве фотопленок и бумаги. Однако с появлением цифровой фотографии ее использование в этой области уменьшилось. [ 34 ]
Естественное явление
[ редактировать ]Это соединение не встречается в природе; однако аналогичное соединение формулы AuO(OH,Cl)· nH O 2 известно как продукт окисления природного золота. [ 35 ] [ 36 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Эгон Виберг; Нильс Виберг; А. Ф. Холлеман (2001). Неорганическая химия (101 изд.). Академическая пресса . стр. 1286–1287. ISBN 978-0-12-352651-9 .
- ^ Jump up to: а б с Э.С. Кларк; Д. Х. Темплтон; CH МакГиллаври (1958). «Кристаллическая структура хлорида золота(III)» . Акта Кристаллогр. 11 (4): 284–288. дои : 10.1107/S0365110X58000694 . Проверено 21 мая 2010 г.
- ^ Хейнс, Уильям М.; Лиде, Дэвид Р.; Бруно, Томас Дж., ред. (2016). Справочник CRC по химии и физике: Готовый справочник химических и физических данных (95-е изд.). Бока-Ратон, Флорида. п. 5-5. ISBN 978-1-4987-5428-6 . OCLC 930681942 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ «Хлорид золота» . Американские элементы . Проверено 22 июля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Майкл Дж. Коглан; Рене-Вьет Нгуен; Чао-Цзюнь Ли; Даниэль Пфлестерер; А. Стивен К. Хашми (2015). «Хлорид золота(III)». Энциклопедия реагентов для органического синтеза : 1–24. doi : 10.1002/047084289X.rn00325.pub3 . ISBN 9780470842898 .
- ^ Роберт Бойль (1666). Происхождение форм и качеств . п. 370.
- ^ Томас Кирк Роуз (1895). «Диссоциация хлорида золота» . Журнал Химического общества, Сделки . 67 : 881–904. дои : 10.1039/CT8956700881 .
- ^ Бакли, Робби В.; Хили, Питер С.; Лафлин, Венди А. (1997). «Восстановление [NBu4][AuCl4] до [NBu4][AuCl2] ацетилацетонатом натрия». Австралийский химический журнал . 50 (7): 775. дои : 10.1071/C97029 .
- ^ Блок, Б.П. (1953). «Золотой порошок и тетрабромаурат калия (III)». Неорганические синтезы . Неорганические синтезы . Том. 4. С. 14–17. дои : 10.1002/9780470132357.ch4 . ISBN 9780470132357 .
- ^ Jump up to: а б Я-цзе Чжэн; Вэй Го; Мэн Бай; Син-вэнь Ян (2006). «Получение золотохлористоводородной кислоты и ее термическое разложение» . Китайский журнал цветных металлов (на китайском языке). 16 (11): 1976–1982. Архивировано из оригинала 27 марта 2024 года.
- ^ Jump up to: а б Роберт Г. Пэлгрейв; Иван П. Паркин (2007). «Аэрозольное химическое осаждение из паровой фазы золота и тонких нанокомпозитных пленок из тетрахлораурата водорода (III)». Химия материалов . 19 (19). Публикации ACS: 4639–4647. дои : 10.1021/cm0629006 .
- ^ Ицинь Чен; Сюэцзэн Тянь; Вэй Цзэн; Сюпэн Чжу; Хайлун Ху; Хуйгао Дуань (2015). «Парофазное получение нанокристаллов золота пиролизом золотохлористоводородной кислоты». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 439 . Эльзевир: 21–27. Бибкод : 2015JCIS..439...21C . дои : 10.1016/j.jcis.2014.10.017 . ПМИД 25463171 .
- ^ ЭМВ Янссен; Дж. К. В. Фолмер; Г. А. Вигерс (1974). «Получение и кристаллическая структура монохлорида золота AuCl». Журнал менее распространенных металлов . 38 (1): 71–76. дои : 10.1016/0022-5088(74)90204-5 .
- ^ Герман Реннер; Гюнтер Шламп (2000). «Золото, золотые сплавы и соединения золота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . стр. 106–107. дои : 10.1002/14356007.a12_499 . ISBN 978-3-527-30673-2 .
- ^ Jump up to: а б с д Н. Н. Гринвуд; А. Эрншоу (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Баттерворт-Хайнеманн . стр. 1184–1185. ISBN 9780750633659 .
- ^ Коттон, ФА; Уилкинсон, Г.; Мурильо, Калифорния; Бохманн, М. Передовая неорганическая химия ; Джон Уайли и сыновья: Нью-Йорк, 1999; стр. 1101-1102
- ^ Индекс Merck . Энциклопедия химических веществ, лекарств и биологических препаратов . 14. Ред., 2006, с. 780, ISBN 978-0-911910-00-1 .
- ^ Х. Нечамкин, Химия элементов , МакГроу-Хилл , Нью-Йорк, 1968, с. 222
- ^ А.Ф. Уэллс, Структурная неорганическая химия , 5-е изд., Oxford University Press , Оксфорд, Великобритания, 1984, стр. 909
- ^ Генри К. Лутц (1961). «Синтез и анализ KAu(CN)4» . Почетные диссертации . Союз цифровых работ.
- ^ Ли, Зиганг; Брауэр, Чад; Хэ, Чуан (1 августа 2008 г.). «Органические превращения, катализируемые золотом». Химические обзоры . 108 (8): 3239–3265. дои : 10.1021/cr068434l . ISSN 0009-2665 . ПМИД 18613729 .
- ^ Даниэла Белли Делл'Амико; Фаусто Кальдераццо; Фабио Маркетти; Стефано Мерлино; Джованни Перего (1977). «Рентгеновская кристаллическая и молекулярная структура Au4Cl8, продукта восстановления Au2Cl6 Au(CO)Cl». Журнал Химического общества, Химические коммуникации : 31–32. дои : 10.1039/C39770000031 .
- ^ Даниэла Белли Делл'Амико; Фаусто Кальдераццо; Фабио Маркетти; Стефано Мерлино (1982). «Синтез и молекулярная структура [Au4Cl8] и выделение [Pt(CO)Cl5]– в тионилхлориде». Журнал Химического общества, Dalton Transactions (11): 2257–2260. дои : 10.1039/DT9820002257 .
- ^ Делл'Амико, Д. Белли; Кальдераццо, Ф.; Мюррей, Х.Х.; Факлер, JP (1986). «Карбонилхлорзолото(I)». Неорганические синтезы . Том. 24. С. 236–238. дои : 10.1002/9780470132555.ch66 . ISBN 9780470132555 .
- ^ Jump up to: а б Т. А. Райан; Э.А. Седдон; КР Седдон; К. Райан (1996). Фосген и родственные карбонилгалогениды . Эльзевир Наука. стр. 242–243. ISBN 9780080538808 .
- ^ М.С. Харащ; Х.С. Исбелл (1930). «Химия органических соединений золота. I. Карбонил хлорида золота и метод связывания углерода с углеродом». Журнал Американского химического общества . 52 (7): 2919–2927. дои : 10.1021/ja01370a052 .
- ^ Г. Дайкер, Эльдорадо для гомогенного катализа? , в «Основах органического синтеза» В. , Х.-Г. Шмальц, Т. Вирт (ред.), стр. 48–55, Wiley-VCH , Вайнхайм, 2003 г.
- ^ Ю. Фукуда; К. Утимото (1991). «Эффективное преобразование неактивированных алкинов в кетоны или ацетали с помощью катализатора золото (III)». Дж. Орг. хим. 56 (11): 3729. doi : 10.1021/jo00011a058 .
- ^ Jump up to: а б СПРОСИТЕ Хашми; ТМ Фрост; Дж. В. Бэтс (2000). «Высокоселективный синтез арена, катализируемый золотом». Дж. Ам. хим. Соц. 122 (46): 11553. doi : 10.1021/ja005570d .
- ^ А. Стивен; К. Хашми; М. Рудольф; Дж. П. Вейраух; М. Вёльфле; В. Фрей; Дж. В. Бэтс (2005). «Катализ золота: доказательство использования оксидов аренов как промежуточных продуктов в синтезе фенола». Angewandte Chemie, международное издание . 44 (18): 2798–801. дои : 10.1002/anie.200462672 . ПМИД 15806608 .
- ^ Ритц, Монтана; Соммер, К. (2003). «Катализируемое золотом гидроарилирование алкинов». Европейский журнал органической химии . 2003 (18): 3485–3496. дои : 10.1002/ejoc.200300260 .
- ^ Хараш, М.С.; Исбелл, Гораций С. (1 августа 1931 г.). «Химия органических соединений золота. III. Прямое введение золота в ароматическое ядро (предварительное сообщение)». Журнал Американского химического общества . 53 (8): 3053–3059. дои : 10.1021/ja01359a030 . ISSN 0002-7863 .
- ^ М. Лин; К. М. Соренсен; К.Дж.Клабунде (1999). «Индуцированное лигандами образование сверхрешетки нанокристаллов золота в коллоидном растворе». Химия материалов . 11 (2): 198–202. дои : 10.1021/cm980665o .
- ^ Филип Эллис (1975). «Золото в фотографии» . Золотой бюллетень . 8 :7–12. дои : 10.1007/BF03215055 . S2CID 136538890 .
- ^ "UM1995-16-O:AuClH" . Mindat.org . Проверено 27 апреля 2023 г.
- ^ Джон Л. Джамбор; Николай Н. Перцев; Эндрю С. Робертс (1996). «Новые названия минералов» (PDF ) Американский минералог . 81 :768.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с трихлоридом золота, на Викискладе?
