Соединения золота с хлором

№79 Золото

История открытия:

Золото - один из первых освоенных человеком металлов. Латинское название "aurum" происходит от слова "Aurora" - утренняя заря, русское название от слова "желтый".

Получение:

Содержание золота в земной коре 5*10 -7 % (10 12 тонн).
В природе находится обычно в самородном состоянии в виде песка или самородков (самый большой весил 216 кг). В виде примесей часто содержит серебро, платину, палладий, медь, висмут (мольдонит - 34% Bi). Известны также минералы, содержащие золото, серебро, теллур.
Промышленное извлечение золото из руд проводят цианидным способом:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Дальнейшую очистку проводят электролизом солянокислого раствора хлорида золота(III) с анодом изготовленным из грязного золота. На катоде получают золото с чистотой не менее 99,99%.

Физические свойства:

Мягкий желтый металл с высокой плотностью (19,32 г/см 3 ), электропроводностью, очень пластичный, что позволяет получать фольгу толщиной до 0,000013 см. Тпл.= 1064°С.

Химические свойства:

Устойчиво при нагревании на воздухе, не реагирует с серой, фосфором, углеродом, водородом. При нагревании взаимодействует с галогенами.
Не растворяется в кислотах и в щелочах, медленно растворяется в царской водке, смеси серной и азотной кислот, в селеновой кислоте. Золото растворяется при обработке хлором в концентрированной соляной кислоте и в водных растворах цианидов в присутствии кислорода.
В соединениях проявляет степени окисления +1, +3, реже другие, от -1 до +7.

Важнейшие соединения:

Соединения золота(I) в большинстве неустойчивы, легко окисляются, восстанавливаются и диспропорционируют:
3AuCl(крист) + KCl(p-p) = K[AuCl4](p-p) + 2Au
Известны: оксид золота(I), Au2O*xH2O, фиолетовый,
хлорид золота(I), AuCl, желтый, получают разложением AuCl3.
Более устойчивы комплексные соединения, например цианидные K[Au(CN)2], или тиосульфатные K3[Au(S2O3)2].

Оксид золота(III) Au2O3, коричневый, получают осторожным нагреванием гидроксида. Выше 160°С разлагается. Амфотерен, при растворении в щелочах образует соли типа K[Au(OH)4].
Гидроксид золота(III) Au(OH)3, бурый осадок, образуется при действии щелочей на раствор AuCl3. При нагревании легко переходит в AuO(OH) и затем в оксид. Амфотерен, вследствии чего его иногда называют "золотой кислотой".

Хлорид золота(III) существует в виде димера Au2Cl6, образованного мостиковыми атомами хлора, так что у золота КЧ=4. Красные кристаллы, растворим, гидролизуется с образованием H[Au(OH)Cl3]. При растворении в соляной кислоте или растворах хлоридов образует H[AuCl4] и ее соли. Исходное вещество для получения других соединений золота. Разлагается при 200°С.
Бромид золота(III) по строению и свойствам подобен хлориду. Йодид золота(III) не существует, вследствии восстановительных свойств йодид-иона.

Тетрахлорозолотая (золотохлороводородная) кислота H[AuCl4]*4H2O, желтые игольчатые кристаллы, разлагается при 120°С, растворима в воде, спирте. Применяется при гальваническом золочении. Соли - тетрахлороаураты.

Фторид золота(V) , красно-коричневые кристаллы, образуется при окислении золота фторидом криптона:
2Au + 5KrF2 = 2AuF5 + 5Kr
Очень сильный окислитель, с основными фторидами образует гексафтораураты(V): AuF5 + KF = K[AuF6]

Применение:

Ежегодное мировое производство золота оценивается в 2500 тонн; 40% всего добытого золота сосредоточено в ювелирных украшениях, 30% - в государственных резервах, 20% в виде слитков и монет, и 10% используется в промышленных и других целях. В ювелирных изделиях и для технических целей используют в основном не чистое золото, а его сплавы с другими металлами (Cu, Ag и др.), превосходящими мягкое чистое золото по механической прочности и стойкости.
Золото незаменимо для покрытия электрических контактов, что обуславливает его широкое применение в микроэлектронике.
Золото находит применение в медицине, в стоматологии, а в виде соединений для лечения ревматических артритов, в онкологии. Радиоактивный изотоп 198 Au - для сканирования и определения кровотока печени.

Поиск золота и самородков

  • ПОИСК САМОРОДКОВ
    • Особенности золота
    • Образование месторождений
    • Месторождения золота
    • Золотоносность кварца
    • Основы геологии россыпей
    • Выбор места для поиска
    • Признаки месторождений
    • Методы поиска
  • ВСЕ О ЗОЛОТЕ
    • История золота
    • Свойства золота
    • Золото в природе
    • Золото в морской воде
    • Извлечение золота
    • Химия золота
    • Коллоидное золото
    • Изотопы золота
    • Разные статьи про золото
  • Новости мира золота
  • Благодарности
  • Контакты
  • Карта сайта

Оксид золота (III) Au2O3, темно-коричневый, нераствори­мый в воде порошок, может быть получен косвенным пу­тем из гидроксида Au(ОН)3, который, в свою очередь, по­лучают действием сильных щелочей на крепкий раствор НAuС14. При сушке Au(ОН)з над пентаксидом фосфора образуется порошок состава AuО(ОН), который при осто­рожном нагреве до 140°С теряет воду и переходит в Au2O3. Однако уже при температуре около 160°С оксид золота (III) разлагается на элементы. Гидроксид золота (III) про­являет амфотерные свойства. Однако кислотный характер этого соединения преобладает, поэтому иногда его назы­вают золотой кислотой. Соответствующие ей соли - аураты могут быть получены растворением Au(ОН)3 в сильных щелочах:

Аураты щелочных металлов - соединения, хорошо рас­творимые в воде.

Соли, соответствующие основной функции Au(ОН)3, могут быть получены растворением этого соединения в сильных кислотах, которое идет за счет образования ани­онных комплексов:

Из галогенидов золота (III) интересен хлорид AuС13, ко­торый получают пропусканием газообразного хлора над порошком золота при температуре

240°С. Образующийся хлорид возгоняется и при охлаждении осаждается в виде красных кристаллов. В воде AuС13 растворим, водный раствор этого соединения имеет коричнево-красную окраску, что объяс­няется образованием комплексной кислоты:

Вообще, склонность к образованию комплексных ани­онов - характерная черта Au(III).

При добавлении к водному раствору хлорида Au(III) со­ляной кислоты образуется золотохлористоводородная кис­лота Н[AuС14]:

в результате чего раствор становится лимонно-желтым. Зо­лотохлористоводородная кислота образуется также при растворении металлического золота в насыщенном хлором растворе соляной кислоты:

При упаривании раствора золотохлористоводородная кис­лота кристаллизуется в виде кристаллогидрата Н[AuС14]x4Н20. Как сама кислота, так и многие ее соли хорошо растворимы в воде, что обусловливает их применение при аффинаже золота.

Стандартный потенциал золота (III) в хлоридных раст­ворах достаточно высок:

Au + 4Cl - = [AuCl4] - + 3e; E0 = = + 1,00 В.

Поэтому из хлоридных растворов золото лег­ко восстанавливается многими восстановителями: щавеле­вой кислотой, муравьиной кислотой, хлоридом олова (II), углеродом, оксидом углерода (II), диоксидом серы и т.д., например:

Характерно, что даже перекись водорода, для которой более свойственна окислительная функция, по отношению к хлоридным растворам золота выступают в качестве вос­становителя:

При восстановлении из разбавленных растворов золото часто не выпадает в осадок, а образует устойчивые ярко окрашенные коллоидные растворы. Интенсивно окрашен­ный раствор коллоидного золота, так называемый кассиев пурпур, может быть получен восстановлением золота хло­ридом олова (II):

Эту реакцию иногда используют для обнаружения в раст­воре следов золота.

В зависимости от размера и формы образующихся час­тиц коллоидные растворы золота имеют красный, голубой или фиолетовый цвета.

В качестве восстановителей для получения коллоидных растворов могут быть использованы гидразин, формальде­гид, оксид углерода и т. д.

Из других галогенидов Au(Ш) представляет интерес AuI3. Это соединение, представляющее собой нераствори­мый в воде порошок темно-зеленого цвета, можно полу­чить, например, добавлением нейтрализованного раствора золотохлористводородной кислоты к раствору иодида ка­лия:

С цианид ионами золото (III) образует комплексные анио­ны. Так, при действии KCN раствор AuС13 обесцвечивается вследствие образования анионов [Au(CN4)] 3- .

Соли золота (III) кислородных кислот (серной, азот­ной) устойчивы лишь в концентрированных растворах со­ответствующих кислот. При разбавлении водой они гидролизуют с образованием Au(ОН)3. В этих растворах зо­лото, по-видимому, находится в виде комплексных анио­нов. Косвенно это подтверждается тем, что при упаривании раствора Au(ОН)3 в концентрированной азотной кислоте выделяется кристаллогидрат комплексной кислоты H[Au(NO3)4]x3H2O. Аналогично из раствора Au(ОН)3 в концентрированной серной кислоте упариванием с добав­кой гидросульфата калия может быть выделена комплекс­ная соль K[Au(SO4)2].

Сульфид золота (III) Au2S3 представляет собой черный порошок, разлагающийся на элементы при нагревании вы­ше 200°С. Его можно получить лишь сухим путем (напри­мер, действием сероводорода на раствор AuС13 в безвод­ном эфире), так как действие сероводорода на соединения Au(III) в водной среде сопровождается частичным восстановлением золота (III). Сульфид золота (III) не растворя­ется в НСl и H2SO4, но растворяется в царской водке, вод­ном растворе цианида калия. При взаимодействии Au2S3 с раствором Na2S образуется растворимый тиоаурат:

Это соединение имеет тенденцию к распаду по реакции:

NaAuS2 = NaAuS + S

Под действием воды NaAuS2 гидролизуется:

Использование хлора в рудном гидрометаллургическом цикле производства золота имеет достаточно длинную историю. С середины и до конца (80-90 годы) XIX столетия хлоринационное выщелачивание золота, основанное на образовании водорастворимого хлорокомплекса AuCl -4 по реакции:

являлось основным и практически единственным способом гидроме­таллургической переработки золотосодержащих руд.

Впервые экспериментальные работы по извлечению золота хлором были проведены Перси, который сделал сообщение о них в 1848 г. Первая заводская хлоринационная установка была создана в 1849 г. в Рейхештейне. В последующие годы в США и Австралии построен ряд заводов по выщелачиванию золота из руд хлором с использованием различных вариантов аппаратурного оформления процесса /1/.

Хлоринацию газообразным хлором, как правило, производили под небольшим давлением в серии последовательно расположенных деревянных перколяционных чанов с плотными освинцованными крышками и ложными днищами, на поверхность которых насыпали слой гравия и песка. Хлор подавали в нижнюю часть чана (под песчаный фильтр) и пропитывали им руду в течение 12—36 ч. После этого чан заполняли водой. Вытесняемый при этом избыточный хлор через выпускную свинцовую трубу в верхней части чана поступал в последующий хлоринационный чан. После пропитывания хлором загрузки последнего чана, избыток его вытеснялся в 1-й чан, и этим цикл хлоринации завершался. Такая систем обеспечивала максимальную степень использования хлора, расход которого при обработке предварительно обожженной (с целью удаления сульфидной серы) руды составлял менее 1% от массы обрабатываемого материала.

- перетирание рудного материала при выщелачивании (что имеет особое значение для удаления с поверхности золотых частиц пленок хлористого серебра);

- возможность работы при более высоком давлении хлора;

- использование вместо газообразного хлора других хлорсодержащих реагентов, в частности, хлорной извести, генерирующей Сl2 в результате взаимодействии Ca(OCl)2 с вводимой в процесс серной кислотой.

Процесс хлоринации в бочках осуществляли следующим образом. Сначала в бочку заливали воду, затем вводили хлорную известь и сверху загружали обожженную руду. После этого на слой руды заливали серную кислоту, и крышку, закрывающую люк, плотно затягивали болтами.

Извлечение золота описанным процессом, в зависимости от характера руды, составляло от 92 до 95%,

Кроме угольной адсорбции, как установлено многочисленными экспе­риментальными исследованиями, извлечение золота из хлоридных растворов может быть осуществлено и химическими способами с использованием в качестве осадителей металла сульфата железа (П), сернистого газа, а также сероводорода и сульфидов тяжелых металлов (СuS, PbS, FeS). В первых двух вариантах (FeSO4, SO2) золото осаждается в форме металла, в остальных случаях — в виде сульфида Au2S3.

Приведенное выше описание ранее применявшейся гидрохлориционной технологии извлечения золота из руд, естественно, соответствовало техническому уровню производства золота того периода. Однако многие моменты данной технологии не утратили своей актуальности и в настоящее время в связи с вновь возродившимся интересом к использованию хлора в гидрометаллургии золота (о чем будет сказано в последующих разделах статьи).

Уже к 1918 г. в мире не осталось ни одной действующей установки по хлоринационному выщелачиванию золота из руд или рудных концентра­тов.

В то же время в СССР и за рубежом продолжались интенсивные исследования по изучению теоретических и технологических аспектов гидрохлоринационного процесса с сопоставлением показателей этого процесса с цианированием золотосодержащих руд и концентратов. При этом установлен ряд преимуществ гидрохлорирования, позволявших с достаточной степенью оптимизма оценивать перспективы его использования в золотодобывающей промышленности. К ним отнесены /2/:

а) более высокая скорость выщелачивания золота хлорхлоридными растворами в связи с использованием больших концентраций окислителя (молекулярного хлора). Так, например, И.А.Каковский (1975) определил, что в сопоставимых условиях удельная скорость растворения золота при хлоринации в 13 раз выше, чем при цианировании с использованием кислорода, и в 43 (!) раза выше, чем при цианировании с продувкой воздуха.

б) возможность получения богатых по содержанию Au солянокислых растворов, из которых впоследствии удобно извлекать золото прямым электролизом.

в) эффективность применения хлоринационного выщелачивания золота к различным рудным материалам, трудно поддающимся цианированию, например, к сурьмянистым, мышьяковистым, медистым, теллуристым концентратам.

Однако, как показали соответствующие технологические разработки, перечисленные выше преимущества гидрохлорирования, тем не менее, не могут в полной мере компенсировать такие главные недостатки этого процесса, как необходимость использования агрессивных химических сред (соответственно — коррозионноустойчивых конструкционных материалов) и, особенно, высокий расход хлора в гидрометаллургическом цикле. Последнее обстоятельство вызвано тем, что в отличие от щелочных цианистых растворов (как правило, с очень низкой концентрацией растворителя — NaCN) кислые хлорсодержащие растворы обладают ярко выраженным коллективным растворяющим действием по отношению к большой группе минеральных компонентов, и, прежде всего, к сульфидам.

Отражением этого факта являются приведенные выше примеры промышленного использования хлоринации, когда обработке этим методом подвергали предварительно обожженные руды с минимальным содержанием сульфидной серы.

Наряду с высоким расходом хлора, при хлоринационном выщелачивании такого рода материалов происходит образование растворов с очень высоким солевым фоном, последующая химическая очистка которых вызывает гораздо более сложные проблемы по сравнению с очисткой циансодержащих хвостов и сточных вод.

По указанным выше причинам хлор пока не может рассматриваться как равноценный заменитель цианидов в гидрометаллургическом производстве золота (а также и серебра) из рудного сырья.

Вместе с тем открыты и получили соответствующее развитие возможности использования хлора в гидрометаллургии золота не в качестве заменителя цианидов, а как реагента в технологических операциях, дополняющих процесс цианирования. К таковым относятся:

- хлорное обезвреживание хвостов цианистого выщелачивания;

- применение хлора в целях нейтрализации сорбционноактивного углерода при цианировании технологически упорных углистых золотых руд и концентратов.

В 1983 г. на фабрике внедрена совместная переработка обоих типов руды. По принятой технологии углистая руда (сгущенный продукт измельчения с плотностью 53% твердого) подвергают окислению в атмосфере хлора. Процесс протекает в течение 16–20 ч при 70–80°С и небольшом избыточном давлении. Для нейтрализации образующейся при окислении пирита серной кислоты подается сода.

Хлорирование производят в герметических емкостях. Непрореагировавший хлор улавливают карбонатно-бикарбонатным раствором и возвращают в виде хлорной извести в процесс. Расход хлора составляет 12–23 кг на 1 т руды. После такой предварительной обработки пульпу направляют на цианирование, осуществляемое по методу CIL (сорбционное выщелачивание с гранулированным активированным углем), совместно с окисленной рудой. Сочетание процессов хлорного окисления и сорбционного цианирования обеспечивает извлечение золота из смеси руд (Au 6,7 г/т) на уровне 92%.

Имеются также другие примеры применения гидрохлорирования, о которых будет рассказано в дальнейшем.

1. Плаксин И.Н. Металлургия благородных металлов.-М.:Металлургиздат, 1943.-420 с.

3. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. В 2-х т.-Иркутск; Иргиредмет, 1999.-786 с.

Соединения золота

Более внимательное изучение свойств "царя" металлов показывает, что оно вообще не совсем безразлично к таким активным веществам, как, например, хлор. При нагревании золота в атмосфере этого газа до 150 °С золото реагирует с ним и получается хлорид золота (III) АuСl3. Золото реагирует и с фтором, а с бромом реакция идет даже при комнатной температуре. Кроме того, на золото действуют и другие кислоты, если только они проявляют свойства окислителей. Так, золото растворяется в смеси серной и марганцевой кислот (H2SO4+ + НМnO4). В этой паре марганцевая кислота действует как сильнейший окислитель.

Золото реагирует при нагревании с селеновой кислотой, причем образуется соль золота (III) -селенат:

Следует обратить внимание на состав продуктов реакции. Как видно, в них содержится оксид селена (IV), а в селеновой кислоте степень окисления селена +6. Следовательно, и в этой реакции действовал окислитель. Одни молекулы селеновой кислоты окисляли золото, в то время как другие выполняли чистокислотные функции, связывая катионы золота в соль - селенат. Соли золота как металла мало активного, конечно, подвергаются в растворе гидролизу, поэтому и селенат можно выделить только из раствора в безводной селеновой кислоте.

Фтористая соль золота AuF3 в воде гидролизуется полностью. Другие соли также в той или иной степени гидролизованы (сульфаты и нитраты существуют только в растворе кислот). При этом проявляется стремление золота образовывать комплексы, в которых металл входит в состав аниона. К уже названным можно добавить комплексные соединения типа кислот:

Соли кислоты НАu(ОН)4, называемые ауратами, в воде растворимы у щелочных и щелочноземельных металлов. Другие металлы тоже могут образовывать аураты, но плохо растворимые в воде.

При добавлении к ауратам кислоты они разлагаются, и из раствора выделяется осадок гидроксида Аи(ОН)3:

Выделение осадка начинается уже при нейтральной реакции первоначально щелочного раствора. Это указывает на непрочность комплексной кислоты НАu(ОН)4. По общему правилу соли прочнее кислот.

Золото может проявлять и степень окисления, равную единице. Это означает, что оно отдает для образования химических связей один электрон. Хлорид золота AuCl получается при нагревании золота в атмосфере хлора до 190 °С (при менее высоких температурах золото тоже окисляется хлором, но тогда получается хлорид золота (III)). Оксид Au2O можно получить нагреванием гидроксида АuОН. Гидроксид выделяется при обработке щелочами солей, например хлорида AuCl:

Оксид золота (I) разлагается на золото и кислород при нагревании до 200 °С. Оксиды окрашены в темные цвета: оксид золота (I) - серо-фиолетовый, оксид золота (III) - черно-бурый. Окраска указывает на слабую связь электронов. Чем темнее вещество, тем большее число квантов поглощает оно из потока падающего на него видимого света. Поглощение означает переход электрона в молекулах вещества на более высокие уровни. Уровни слабо связанных электроноз расположены тесно, интервалы между ними невелики и поэтому неустойчивые соединения часто более или менее отчетливо окрашены.

При рассмотрении соединений золота нам приходится констатировать неустойчивость его соединений с кислородом. В самом деле: оксиды получаются только косвенным путем, прямо золото не реагирует с кислородом, даже и при нагревании, гидроксиды непрочны, оксиды легко распадаются и т. д. Почему так?

Примем во внимание, что атом золота в системе Д. И. Менделеева стоит на 79 месте,- в нем, следовательно, 79 электронов,. Кислород (а также и галогены) стремится приобрести отрицательный заряд, и часть электронов (один или три) от золота переходят при образовании соединений к кислороду (однако не "целиком", так как связи имеют отчасти "ковалентный характер"). Огромное число оставшихся у иона золота электронов отталкивает ионы кислорода (или галогена) и понижает прочность химической связи в оксидах золота. К этому надо добавить и влияние большего радиуса атома Аu.

Большие рыхлые электронные оболочки тяжелых металлов затрудняют образование прочных соединений, но устойчивость соединений возрастает, когда объемистый катион "со всех сторон" окружается анионами. Практически выражение "со всех сторон" не следует понимать буквально - ведь между анионами действуют силы отталкивания. Как было указано, комплексные соединения золота характеризуются координационным числом 4. Оно часто встречается в химии этого элемента. Ион золота окружен четырьмя отрицательными соседями в соединениях H[AuCl4] H[Au(CN)4] и др.

Области применения золота. Золото используют в виде сплавов с платиной для изготовления специальной химической аппаратуры. Фотографические снимки иногда тонируют при помощи препаратов золота. Медики применяют соединения этого металла для лечения некоторых болезней (полиартрит) и в стоматологической практике. Очень широко применяется золото в ювелирном деле для изготовления всевозможных украшений, но основное направление, в котором используют металл,- это валютные цели.

С древнейших времен золото служило материалом для монет. Применяли сплавы, содержащие примеси меди и серебра (около 10 %). Так называемые "пробы" сплавов для ювелирных работ указывают число частей золота в 1000 частях сплава. Так, например, проба 750 значит, что на тысячу частей сплава приходится 750 частей золота. В дореволюционной России проба указывала число золотников золота или серебра на один фунт сплава, т. е. на 96 золотников. Для золота обычны были 56-я проба, для серебра - 84-я.

  • Интерактивное изображение
  • 26030

содержание

  • 1 Структура
  • 2 Получение
  • 3 Реакции
  • 4 Применение в органическом синтезе
  • 5 Ссылки

Состав

AuCl 3 существует в виде хлорида мостика димера как в виде твердого вещества и в виде пара, по меньшей мере , при низких температурах. Золото (III) , бромид ведет себя аналогично. Структура аналогична йод (III) хлорид .

В золота (III) хлорид, каждый из золота центр является квадратной плоской, что характерно для металлического комплекса с объявления 8 кол - электронов. Связи в AuCl 3 считаются несколько ковалентными .

подготовка

Золотой хлорид (III), чаще всего получают, пропуская газообразный хлор через золотой порошок при температуре 180 ° C:

2 Au + 3 Cl 2 → 2 AuCl 3

Другой способ получения состоит во взаимодействии Au 3+ видов с хлоридом для получения тетрахлораурата. Его кислота, тетрахлороаурат , затем нагревают , чтобы исключить хлористый водород газа. Реакция с царской водкой производит хлорид золота (III):

Реакции


При контакте с водой, AuCl
3 образует кислые гидраты и сопряженная база [AuCl
3 (OH)] -
, Это может быть уменьшено на Fe 2+
в результате чего элементный золото быть осажден из раствора.

Безводный AuCl 3 начинает разлагаться до AuCl около 160 ° C; Однако, это в свою очередь подвергается диспропорционирования при более высоких температурах , чтобы дать металлического золота и AuCl 3 .

AuCl 3 → AuCl + Cl- 2 (> 160 ° С) 3 AuCl → AuCl 3 + 2 Аи (> 420 ° С)

AuCl 3 является Льюис кислым и легко образует комплексы . Например, он реагирует с соляной кислотой с образованием тетрахлороаурата ( HAuCl
4 ):

Другие источники хлорида, такие как KCl , также преобразующие AuCl 3 в AuCl -
4 . Водные растворы AuCl 3 реагируют с водным основанием , таким как гидроксид натрия , с образованием осадки из Au (OH) 3 , которые будут растворяться в избытке NaOH с образованием аурата натрия (NaAuO 2 ). Если осторожно нагревают, Аи (ОН) 3 разлагается до золота оксида (III) , Au 2 O 3 , а затем в металлическое золото.

Золото (III) , хлорид является отправной точкой для синтеза многих других соединений золота. Например, реакция с цианидом калия производит растворимый в воде комплекс , К [Au (CN) 4 ]:

AuCl
3 + 4 KCN → K [Au (CN)
4 ] + 3 KCl

Применение в органическом синтезе

AuCl 3 привлекли к себе интерес органической химии в качестве катализатора слабой кислоты для различных реакций, хотя никаких преобразований не было коммерчески. Золото (III) солей , особенно Na [AuCl 4 ] (получен из AuCl 3 + NaCl ), представляют собой альтернативу ртути (II) , соли в качестве катализаторов для реакций с участием алкинов . Иллюстративная реакция гидратация терминальных алкин для получения ацетильных соединений.

Некоторые алкины подвергаются аминирования в присутствии золота (III) катализаторы. Золото катализирует алкилирование некоторых ароматических колец и преобразование фуранов к фенолам . Так , например, смесь ацетонитрила и золото (III) хлорид катализирует алкилирование 2-метилфурана по метилвинилкетону в 5-положении:

Эффективность этого organogold реакции отметить , поскольку как фуран и кетон чувствительны к побочным реакциям , таким как полимеризация в кислых условиях. В некоторых случаях , когда алкины присутствуют, фенолы , иногда образуют (Ts = тозили ):

Эта реакция включает перегруппировку, которая дает новое ароматическое кольцо.

В качестве стехиометрического реагента, аурическое хлорид реагирует с бензолом (и различных других аренов) при очень мягких условиях (минут при комнатной температуре) с получением указанного в димерной phenylgold (III) дихлорида:

Золото - крайне малоактивный металл. Даже в природе оно встречается, в основном, в виде самородков (в отличие от щелочных и щелочноземельных металлов, находящихся исключительно в составе минералов или других соединений). При долгом нахождении на воздухе оно не окисляется кислородом ( сей благородный металл ценят в том числе и за это). Поэтому найти, в чем растворяется золото, достаточно сложно, но можно.

Промышленный метод

При добыче золота из так называемых золотоносных песков приходится работать со взвесью примерно одинаково мелких частиц золота и песчинок, которые нужно отделить друг от друга. Можно сделать это с помощью промывания, а можно использовать цианид натрия или калия - разницы нет. Дело в том, что золото образует растворимый комплекс с цианид-ионами, а песок не растворяется и остается как есть.


Ключевым моментом в этой реакции является наличие кислорода (того, что содержится в воздухе, достаточно): кислород окисляет золото в присутствии цианид-ионов и получается комплекс. При недостаточном количестве воздуха или сама по себе без цианида реакция не идет.

Сейчас это наиболее распространенный способ промышленного получения золота. Конечно, до получения конечного продукта еще много стадий, но нас интересует конкретно этот этап: растворы цианидов - то, в чем растворяется золото.

Амальгама

Процесс амальгамации также применяют в промышленности, только уже при работе с рудами и твердыми породами. Суть его заключается в способности ртути образовывать амальгаму - интерметаллическое соединение. Строго говоря, ртуть в этом процессе не растворяет золото: оно остается в амальгаме в твердом виде.


При амальгамации идет смачивание породы жидкой ртутью. Однако процесс "вытягивания" золота в амальгаму долгий, опасный (пары ртути ядовиты) и малоэффективный, поэтому этот метод уже редко где применяют.

Царская водка

Есть много кислот, способных разъедать живые ткани и оставлять страшные химические ожоги (вплоть до летального исхода). Однако нет такой одиночной кислоты, в какой растворяется золото. Из всех кислот подействовать на него может только знаменитая смесь - царская водка. Это азотная и соляная (хлороводородная) кислоты, взятые в соотношении 3 к 1 по объему. Замечательные свойства этого адского коктейля обусловлены тем, что кислоты берутся в очень больших концентрациях, что сильно повышает их окислительную способность.

Царская водка начинает действовать с того, что азотная кислота начинает окислять сперва соляную, и в ходе этой реакции образуется атомарный хлор - очень реакционноспособная частица. Именно она идет на атаку золота и образует с ним комплекс - золотохлористоводородную кислоту.


Это очень полезный реактив. Очень часто золото хранят в лаборатории именно в виде кристаллогидрата такой кислоты. Нам же оно служит лишь подтверждением того, что золото растворяется в царской водке.


Стоит еще раз обратить внимание на то, что окисляет металл в этой реакции не одна из двух кислот, а продукт их взаимной реакции. Так что если взять, например, одну лишь "азотку" - известную кислоту-окислитель - ничего не выйдет. Ни концентрация, ни температура не смогут сделать так, чтобы золото растворилось в азотной кислоте.

Хлорка

В отличие от кислот, в частности хлороводородной кислоты, отдельные вещества могут стать тем, в чем растворяется золото. Широко известная бытовая хлорка - раствор газообразного хлора в воде. Конечно, обычным магазинным раствором ничего не сделаешь, нужны концентрации повыше.

Хлорная вода действует следующим образом: хлор диссоциирует на соляную и на хлорноватистую кислоты. Хлорноватистая кислота под светом разлагается на кислород и соляную кислоту. В таком разложении выделяется атомарный кислород: как и атомарный хлор в реакции с царской водкой, он очень активен и окисляет золото за милую душу. В итоге опять получается комплекс золота с хлором, как и в предыдущем способе.


Другие галогены

Кроме хлора, золото также неплохо окисляют и другие элементы седьмой группы таблицы Менделеева. В полной мере сказать о них: "то, в чем растворяется золото" - трудно.

С фтором золото может реагировать по-разному: при прямом синтезе (с температурой 300-400°С) образуется фторид золота III, который в воде немедленно гидролизуется. Он настолько неустойчив, что разлагается даже при воздействии плавиковой (фтороводородной) кислоты, хотя среди фторид-ионов ему должно быть комфортно.

Также действием сильнейших окислителей: фторидов благородных газов (криптона, ксенона) можно получить и фторид золота V. Такой фторид вообще взрывается при контакте с водой.

С бромом дела обстоят несколько проще. Бром в обычных условиях - жидкость, и золото неплохо рассеивается в его растворах, образуя растворимый бромид золота III.

С йодом золото также реагирует при нагревании (до 400°С), образуя йодид золота I (такая степень окисления объясняется меньшей активностью йода по сравнению с другими галогенами).

Таким образом, золото, несомненно, реагирует с галогенами, однако растворяется ли золото в них - спорное утверждение.

Раствор Люголя

На самом деле, йод (обычный йод I2) в воде нерастворим. А растворим его комплекс с йодидом калия. Это соединение называется раствором Люголя - и он умеет растворять золото. Между прочим, им же часто смазывают горло болеющим ангиной, так что не все так однозначно.

Эта реакция также идет через образование комплексов. Золото образует с йодом комплексные анионы. Используется, как правило, для травления золота - процесс, при котором взаимодействие идет только с поверхностью металла. Раствор Люголя удобен в этом случае, потому что в отличие от царской водки и цианидов, реакция идет заметно медленнее (и реактивы доступнее).

Бонус

Говоря о том, что одиночные кислоты - это то, в чем золото не растворяется, мы немного соврали - на самом деле такие кислоты есть.

Хлорная кислота - одна из самых сильных кислот. Ее окислительные свойства чрезвычайно высоки. В разбавленном растворе они проявляются плохо, однако в больших концентрациях творят чудеса. При реакции образуется ее соль перхлорат золота - желтый и неустойчивый.

Из кислот, в каких растворяется золото, есть еще горячая концентрированная селеновая кислота. В результате также образуется соль - селенат золота красно-желтого цвета.

Читайте также: