stringtranslate.com

Хлорзолотая кислота

Золотохлористоводородная кислота — неорганическое соединение с химической формулой H[AuCl 4 ] . Она образует гидраты H[AuCl 4 ]· n H 2 O. Известны как тригидрат, так и тетрагидрат. Оба являются оранжево-желтыми твердыми веществами, состоящими из плоского аниона [AuCl 4 ] − . Часто золотохлористоводородная кислота обрабатывается в виде раствора, например, полученного путем растворения золота в царской водке . Эти растворы можно преобразовать в другие комплексы золота или восстановить до металлического золота или наночастиц золота .

Характеристики

Тетрагидрат кристаллизуется как [H 5 O 2 ] + [AuCl 4 ] − и две молекулы воды. [2] [3]

Структура

Степень окисления золота в анионах H[AuCl 4 ] и [AuCl 4 ] − равна +3. Соли H[AuCl 4 ] (тетрахлорозолотой(III) кислоты) представляют собой тетрахлороаураты(III), содержащие анионы [AuCl 4 ] − (анионы тетрахлороаурата(III)), которые имеют квадратную плоскую молекулярную геометрию . Расстояния Au–Cl составляют около 2,28 Å. Другие комплексы d 8 принимают похожие структуры, например, тетрахлороплатинат(II) [PtCl 4 ] 2− .

Свойства растворенного вещества

Твердая золотохлористоводородная кислота является гидрофильным ( ионным ) протонным растворителем . Она растворима в воде и других кислородсодержащих растворителях, таких как спирты, сложные эфиры, простые эфиры и кетоны. Например, в сухом дибутиловом эфире или диэтиленгликоле растворимость превышает 1 М. [4] [5] [6] Насыщенные растворы в органических растворителях часто представляют собой жидкие сольваты определенной стехиометрии. Золотохлористоводородная кислота является сильной монопротонной кислотой.

При нагревании на воздухе твердый H[AuCl4 ] · nH2O плавится в кристаллизационной воде, быстро темнеет и приобретает темно-коричневый цвет .

Химические реакции

Так как [AuCl 4 ] − склонен к гидролизу, [7] при обработке щелочным металлом основание золотохлористоводородной кислоты превращается в гидроксид золота(III) . [8] Родственная таллиевая соль ( Tl + [AuCl 4 ] − ) плохо растворяется во всех нереагирующих растворителях. Известны соли четвертичных аммониевых катионов . [9] Другие комплексные соли включают [Au( bipy )Cl 2 ] + [AuCl 4 ] − [10] и [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ [AuCl 4 ] − (Cl − ) 2 .

Частичное восстановление хлороауриновой кислоты дает оксонийдихлороаурат(1−). [11] Восстановление может также давать другие комплексы золота(I), особенно с органическими лигандами. Часто лиганд служит восстановителем, как показано на примере тиомочевины , CS(NH 2 ) 2 :

[AuCl4 ] − + 3 CS(NH2 ) 2 + H2O → [Au(CS(NH2 ) 2 ) 2 ] + + CO(NH2 ) 2 + S + 2 Cl− + 2 HCl

Хлорзолотая кислота является предшественником наночастиц золота путем осаждения на минеральные носители. [ 12] Нагревание H[AuCl4 ] · nH2O в потоке хлора дает хлорид золота(III) ( Au2Cl6 ). [13] Золотые наноструктуры могут быть получены из хлорзолотой кислоты в двухфазной окислительно-восстановительной реакции , в которой металлические кластеры накапливаются посредством одновременного присоединения самоорганизующихся тиоловых монослоев к растущим ядрам. [ AuCl4 ] − переносится из водного раствора в толуол с использованием бромида тетраоктиламмония, где затем восстанавливается водным боргидридом натрия в присутствии тиола. [14]

Производство

Золотохлористоводородную кислоту получают путем растворения золота в царской водке (смесь концентрированных азотной и соляной кислот) с последующим осторожным выпариванием раствора: [15] [16]

Au(тв) + HNO3 ( водн.) + 4 HCl(водн.) → H[AuCl4 ] (водн.) + NO(г) + 2 H2O ( ж)

При некоторых условиях кислород может использоваться в качестве окислителя. [17] Для большей эффективности эти процессы проводятся в автоклавах , что позволяет лучше контролировать температуру и давление. В качестве альтернативы раствор H[AuCl 4 ] может быть получен электролизом металлического золота в соляной кислоте :

2 Au(тв) + 8 HCl(водн.) → 2 H[AuCl4 ] (водн.) + 3 H2 ( г)

Для предотвращения осаждения золота на катоде электролиз проводят в ячейке, снабженной мембраной. Этот метод используется для очистки золота. Часть золота остается в растворе в виде [AuCl 2 ] − . [18]

Использует

Золотохлористоводородная кислота является прекурсором, используемым при очистке золота электролизом .

Жидкостно-жидкостная экстракция золотохлористоводородной кислоты используется для извлечения, концентрирования, очистки и аналитических определений золота. Большое значение имеет извлечение H[AuCl4 ] из солянокислой среды кислородсодержащими экстрагентами, такими как спирты, кетоны, эфиры и сложные эфиры. Концентрация золота(III) в экстрактах может превышать 1 моль/л. [4] [5] [6] Часто используемыми экстрагентами для этой цели являются дибутилгликоль, метилизобутилкетон , трибутилфосфат , дихлордиэтиловый эфир (хлорекс). [19]

В гистологии хлорауриновая кислота известна как «коричневый хлорид золота», а ее натриевая соль Na[AuCl 4 ] ( тетрахлороаурат(III) натрия ) — как «хлорид золота», «хлорид натрия золота» или «хлорид желтого золота». Натриевая соль используется в процессе, называемом «тонирование», для улучшения оптической четкости срезов тканей, окрашенных серебром . [20]

В фотографии хлорауриновую кислоту можно использовать в качестве золотого тонера . [21]

Влияние на здоровье и безопасность

Хлорзолотая кислота является сильным раздражителем глаз, кожи и слизистых оболочек. Длительный контакт кожи с хлорзолотой кислотой может привести к разрушению тканей. Концентрированная хлорзолотая кислота вызывает коррозию кожи и, следовательно, с ней следует обращаться с соответствующей осторожностью, поскольку она может вызвать ожоги кожи, необратимое повреждение глаз и раздражение слизистых оболочек. При работе с соединением надевайте перчатки. [ необходима цитата ]

Ссылки

  1. ^ "тетрахлороаурат водорода(iii)_msds".
  2. ^ Уильямс, Джек Марвин; Петерсон, Селмер Вифред (1969). «Пример иона [H 5 O 2 ] + . Нейтронное дифракционное исследование тетрагидрата тетрахлорозолотой кислоты». Журнал Американского химического общества . 91 (3): 776–777. doi :10.1021/ja01031a062. ISSN  0002-7863.
  3. ^ O'Reilly, Donald E.; Peterson, EM; Scheie, CE; Williams, Jack M. (1971). «Ядерный магнитный резонанс водного протона. II. Тетрагидрат хлорозолотой кислоты. Фазовые переходы и молекулярное движение». Журнал химической физики . 55 (12): 5629–5635. Bibcode : 1971JChPh..55.5629O. doi : 10.1063/1.1675731.
  4. ^ ab Миронов, И.В.; Наторхина, КИ (2012). «К вопросу о выборе экстрагента для получения высокочистого золота». Журнал неорганической химии . 57 (4): 610. doi :10.1134/S0036023612040195. S2CID  98015888.
  5. ^ ab Feather, A.; Sole, KC; Bryson, LJ (июль 1997 г.). "Аффинаж золота экстракцией растворителем — процесс минатаура" (PDF) . Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии : 169–173 . Получено 17.03.2013 .
  6. ^ ab Morris, DFC; Khan, MA (1968). «Применение экстракции растворителем для очистки драгоценных металлов, часть 3: очистка золота». Talanta . 15 (11): 1301–1305. doi :10.1016/0039-9140(68)80053-0. PMID  18960433.
  7. ^ Джурович, Мирьяна Д.; Пухта, Ральф; Бугарчич, Живадин Д.; Элдик, Руди ван (1999-02-22). «Исследования реакций [AuCl4]− с различными нуклеофилами в водном растворе». Dalton Transactions . 43 (23): 8620–8632. doi : 10.1039/C4DT00247D . PMID  24760299.
  8. ^ Кавамото, Дайсуке; Андо, Хироаки; Охаси, Хиронори; Кобаяши, Ясухиро; Хонма, Тецуо; Исида, Тамао; Токунага, Макото; Окауэ, Ёсихиро; Уцуномия, Сатоши; Ёкояма, Такуши (15 ноября 2016 г.). «Структура гидроксида золота (III) и определение его растворимости». Бюллетень Химического общества Японии . 89 (11). Химическое общество Японии: 1385–1390. дои : 10.1246/bcsj.20160228 . ISSN  0009-2673.
  9. ^ Макотченко, EV; Коковкин, VV (2010). "Твердоконтактный [AuCl 4 ] − -селективный электрод и его применение для оценки золота(III) в растворах". Журнал общей химии . 80 (9): 1733. doi :10.1134/S1070363210090021. S2CID  95581984.
  10. ^ Миронов, И.В.; Цвелодуб, Л.Д. (2001). «Равновесия замещения пиридина, 2,2′-бипиридила и 1,10-фенантролина на Cl − в AuCl 4 − в водном растворе». Журнал неорганической химии . 46 : 143–148.
  11. ^ Хуан, Сяохуа; Пэн, Сянхун; Ван, Ицин; Ван, Юйсян; Шин, Донг М.; Эль-Сайед, Мостафа А.; Ни, Шумин (26 октября 2010 г.). «Повторное исследование активного и пассивного нацеливания на опухоли с использованием стержнеобразных золотых нанокристаллов и ковалентно конъюгированных пептидных лигандов». ACS Nano . 4 (10). ACS Publications: 5887–5896. doi : 10.1021/nn102055s. PMC 2964428. PMID  20863096. 
  12. ^ Gunanathan, C.; Ben-David, Y.; Milstein, D. (2007). «Прямой синтез амидов из спиртов и аминов с выделением H 2 ». Science . 317 (5839): 790–792. Bibcode :2007Sci...317..790G. doi :10.1126/science.1145295. PMID  17690291. S2CID  43671648.
  13. ^ Меллор, Дж. В. (1946). Всеобъемлющий трактат по неорганической и теоретической химии. т. 3, стр. 593.
  14. ^ Бруст, Матиас; Уокер, Меррил; Бетелл, Дональд; Шиффрин, Дэвид Дж.; Уайман, Робин (1994). «Синтез тиол-производных золотых наночастиц в двухфазной системе жидкость-жидкость». J. Chem. Soc., Chem. Commun. (7). Королевское химическое общество: 801–802. doi :10.1039/C39940000801.
  15. ^ Брауэр, Г., ред. (1963). Справочник по препаративной неорганической химии (2-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press.
  16. ^ Блок, BP (1953). "Золотой порошок и тетрабромоаурат калия (III)". Неорганические синтезы . Том 4. С. 14–17. doi :10.1002/9780470132357.ch4. ISBN 9780470132357.
  17. ^ Новоселов, Р.И.; Макотченко, Е.В. (1999). «Применение кислорода как экологически чистого реагента для окисления цветных и благородных металлов, сульфидных минералов». Химия для устойчивого развития . 7 : 321–330.
  18. ^ Белеванцев, В.И.; Пещевицкий Б.И.; Земсков, С.В. (1976). «Новые данные по химии соединений золота в растворах». Известия Сибирского отделения АН СССР, Сер. Хим. Наук . 4 (2): 24–45.
  19. ^ Hill JW, Lear TA (сентябрь 1988 г.). «Извлечение золота из электронного лома». J. Chem. Educ . 65 (9): 802. Bibcode : 1988JChEd..65..802H. doi : 10.1021/ed065p802.
  20. ^ "Silver Impregnation". Архивировано из оригинала 21 апреля 2016 года . Получено 14 апреля 2016 года .
  21. ^ «Хлороауриновая кислота». Университет науки и технологий Шахджалал .