Descomposición del Hidróxido de Oro

Question

Al calentarse, ¿se descompondrá el hidróxido de oro $\ce{Au(OH)3}$ para formar oro puro o será estable un óxido de oro (por ejemplo, $\ce{Au2O3}$)? ¿Alguien conoce la temperatura de estas reacciones?

Answer 1

Aún no hay consenso sobre lo que ocurre cuando se calienta el hidróxido de oro(III). Parte del problema es que la estructura exacta de $\ce{Au(OH)3}$ es desconocida, o dudosa en el mejor de los casos. Se ha formulado de manera inconsistente como "verdaderamente" $\ce{Au^{III}-(OH)3}$$^{[0]\ [1]\ [2]\ [\text{a}]}$, hidrato de óxido-hidróxido $\ce{AuOOH*H2O}$$^{[3]}$, hidrato de óxido $\ce{Au2O3*xH2O}$$^{[0]\ [4]}$, incluso un hidrato tipo ácido $\ce{H[AuO2]*H2O}$$^{[5]\ [6]}$. Voy a usar $\ce{[AuOOH*H2O]^{*}}$ con un asterisco en las ecuaciones para tener en cuenta esta controversia.

A temperaturas inferiores a $130\ ^\circ \mathrm{C}$, la descomposición probablemente se describe mejor por$^{[3]\ [7]}$

$$\ce{[AuOOH*H2O]^{*} ->[por debajo de $130\ ^\circ \mathrm{C}$] AuOOH + H2O}.$$

Alrededor de $140\ ^\circ \mathrm{C}$, el hidróxido de óxido se descompone aún más.$^{[3]\ [7]}$

$$\ce{2AuOOH ->[entre $140-150\ ^\circ \mathrm{C}$] Au2O3 + H2O}$$

El óxido de oro(III) ya es considerablemente inestable desde $155\ ^\circ \mathrm{C}$ .$^{[1]\ [3]}$ No se muestra definitivamente qué reacción sigue. Algunos proponen $\ce{AuO}$$^{[3]}$, que podría no existir o realmente ser mejor descrito como $\ce{Au[AuO2]}$$^{[3]}$, otros proponen un producto combinado de oro elemental $\ce{Au}$ y $\ce{Au2O}$$^{[1]}$. Hay estudios que descartan estos productos, al menos como intermediarios aislables, y en su lugar proponen $\ce{-> Au + O2}$$^{[0]\ [2]\ [7]\ [8]}$.

$$\ce{2Au2O3 ->[entre $150-165\ ^\circ \mathrm{C}$] 4AuO + O2}$$

$$\ce{4Au2O3 ->[entre $150-165\ ^\circ \mathrm{C}$] 4Au + 2Au2O + 5O2}$$

$$\ce{2Au2O3 ->[entre $150-165;\ 300\ ^\circ \mathrm{C}$] 4Au + 3O2}$$

Los defensores de la última reacción, un más directo $\ce{-> Au + O2}$ afirman que los óxidos fueron erróneamente identificados como una mezcla compleja de $\ce{Au}$, $\ce{Au2O3}$ y $\ce{O2}$ intersticial o disuelto.$^{[9]}$

Los autores$^{[9]}$, sin embargo, aún señalan

Todavía no está claro cómo debería describirse este "oxígeno disuelto". ¿Realmente está disuelto en posiciones intersticiales de la red metálica, hay conglomerados de óxido de $\ce{Au2O3}$ atrapados en una matriz metálica densamente sinterizada, o gas oxígeno encapsulado en imperfecciones de la red del oro?$^{[9]}$

Si los intermediarios $\ce{AuO}$ y $\ce{Au2O}$ existen, entonces no por mucho tiempo. La descomposición de estos óxidos probablemente consistiría en múltiples conversiones entre $\ce{AuO}$ y $\ce{Au2O}$. Por ejemplo$^{[1]\ [3]\ [\text{b}]}$

$$\ce{2Au2O + O2 <=> 4AuO},$$ $$\ce{Au + AuO <=> Au2O},$$ $$\ce{Au2O -> Au + O2}.$$

A temperaturas superiores a $300\ ^\circ \mathrm{C}$ solo queda oro metálico $\ce{Au}$ y dióxido de carbono $\ce{O2}$.$^{[9]}$ Otro experimento$^{[10]}$ apoya esta conclusión pero diferencia entre los óxidos superficiales y subsuperficiales. Estos últimos se encuentran que son estables más allá de los $300\ ^\circ \mathrm{C}$$^{[10]}$. Se requiere más investigación para arrojar luz sobre cuál es en realidad la principal vía de descomposición. Otra forma adicional de expresar el proceso a temperaturas más bajas es$^{[9]}$

$$\ce{6AuOOH -> 4Au + Au2O3 + 3O2 + 3H2O.}$$

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$[\text{a}]$ Se presume que $\ce{Au(OH)3}$ asume una coordenación plana cuadrada con cuatro grupos $\ce{-OH}$$^{[2]}$. Un estudio más reciente proporciona evidencia de un polímero lineal cuatro-coordinado.$^{[0]}$

$[\text{b}]$ Las ecuaciones están escritas por analogía con el cobre.$^{[1]\ [3]}$

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$[0]$ Daisuke Kawamoto, Hiroaki Ando, Hironori Ohashi, Yasuhiro Kobayashi, Tetsuo Honma, Tamao Ishida, Makoto Tokunaga, Yoshihiro Okaue, Satoshi Utsunomiya, Takushi Yokoyama. 'Structure of a Gold(III) Hydroxide and Determination of Its Solubility'. Bulletin of the Chemical Society of Japan, ($2016$), 89(11), 1385$-$1390. DOI: 10.1246/bcsj.20160228.

$[1]$ H. Karik, K. Truus. ($2003$). Elementide keemia. (p 313)

$[2]$ C. Klanner, N. Weiher, E. A. Willneff, S. L. M. Schroeder. 'In Situ Quick XAFS Studies of the Thermal Decomposition of Gold(III) Oxide'. Hasyweb Annual Report $2000$, ($2000$), part 1, 46, 2986.

$[3]$ R. Ripan, I. Ceteanu. ($1969$). Chimia metalelor. II volume. (p 768$-$769)

$[4]$ I. V. Mironov. 'Properties of Gold(III) Hydroxide and Aquahydroxogold(III) Complexes in Aqueous Solution'. Russian Journal of Inorganic Chemistry, ($2005$), 50(7), 1115

$[5]$ Κ. V. Astakhov, A. G. Elitsur, K. M. Nickoluev. Zhurnal obshcheĭ khimii, ($1951$), 21, 1753.

$[6]$ A. G. Massey, N. R. Thompson, B. F. G. Johnson, R. Davis. ($1973$). The Chemistry of Copper, Silver, Gold. (1975 reprint)

$[7]$ O. Diaz-Morales, F. Calle-Vallejo, C. de Munck, M. T. M. Koper. 'Electrochemical water splitting by gold: evidence for an oxide decomposition mechanism'. Chemical Science, ($2013$), 4, 2334$-$2343. DOI: 10.1039/C3SC50301A.

$[8]$ C. Klanner, N. Weiher, E. A. Willneff, S. L. M. Schroeder, C. Figulla-Kroschel, M. Jansen. 'Thermal Stability and Decomposition Kinetics of Crystalline Gold(III) Oxide and Disordered Gold(III) Oxides/Hydroxides'. Hasyweb Annual Report $2001$, ($2001$), part 1, 46, 5440.

$[9]$ M. Peuckert, F. P. Coenen, H. P. Bonzel. 'On the Surface Oxidation of a Gold Electrode in $1\ \mathrm{N} \ce{H2SO4}$ Electrolyte'. Surface Science, ($1984$), 141, 2$-$3, 515$-$532.

$[10]$ L. K. Ono, B. R. Cuenya. 'Formation and Thermal Stability of $\ce{Au2O3}$ on Gold Nanoparticles: Size and Support Effects'. Journal of Physical Chemistry C, ($2008$), 112(12), 4676$–$4686. DOI: 10.1021/jp711277u.

Answer 2

Wikipedia cita sobre la descomposición del hidróxido de oro(III):

Se deshidrata fácilmente por encima de 140°C para formar óxido de oro(III).

Además, la ecuación de la descomposición se proporciona aquí:

$$\ce{2Au(OH)3 -> Au2O3 + H2O}$$

Si calentamos más, el óxido aúrico se descompondría:

$$\ce{2Au2O3 ->[160-290 C] 4Au + 3O2}$$

Cabe destacar que no te convertirás en millonario extrayendo oro de esta manera. El oro obtenido es muy impuro. :)