Соединения золота
Оксид золота (I) порошок серо-фиолетового цвета , при температуре выше 200°С разлагающийся на элементы:
2Au2O = 4Аu + O2.
В воде Аu2О практически нерастворим, во влажном состоянии диспропорционирует на золото и Аu2O3:
3Au2O =4Au + Au2O3.
Оксид золота может быть получен только косвенным путем, например, действием на холоду водным раствором едкой щелочи на AuCl:
AuO + КОН = AuOH + КСl
При осторожном нагревании (не выше 200 °С) полученный гидроксид переходит в Au2О.
Гидроксид Au (I) заметно растворим в крепких щелочах с образованием ауритов, например Na[Au(OH)2]. В твёрдом состоянии ауриты не выделены.
Галиды золота (I) —довольно неустойчивые соединения. Они могут быть получены термическим разложением соответствующих галидов Au (III).
Хлорид Au(I), образующийся при осторожном нагревании (до 180—190°С) хлорида Au(III),
AuCl3 = AuCl + Сl2,
разлагается на элементы уже при температуре выше 200 °С и представляет собой порошок бледно-желтого цвета, медленно диспропорционирующий на металлическое золото и хлорид Au (III), даже при комнатной температуре:
3AuCl = 2Au + AuCl3.
В присутствии влаги этот процесс резко ускоряется, причем образующийся хлорид Au (III) переходит в раствор, давая Н2[ОАuСlз] .
В концентрированных растворах хлоридов щелочных металлов AuCl растворяется с образованием комплексных
анионов АuCl⁻2:
AuCl + Сl⁻ = [АuCl2]⁻
Однако эти анионы также довольно быстро диспропорцио- нируют с выделением металла и образованием комплексных анионов Au (III):
3 [АиСl2]⁻ = 2Au + [АuСl]⁻4 + 2Cl⁻
Бромид золота (I) по своим свойствам сходен с AuCl. Он может быть получен нагреванием АuВr3 выше 200 °С, однако уже при температуре выше 250 °С разлагается на элементы. Под действием влаги AuBr подобно AuCl, диспропорционирует на металл и АuВrз. В растворах бромидов щелочных металлов AuBr растворяется с образованием комплексных анионов [АuВr2]⁻.
Иодид золота (I) образуется при разложении АuIз при комнатной температуре. При нагревании AuI разлагается даже легче, чем AuCl и AuBr. Наоборот, водой он разлагается медленнее, чем другие галогениды. В присутствии иодид-ионов Aul растворяется с образованием комплексных ионов [Aul2]⁻. При действии раствора иода в водном растворе HI или KI на мелкодисперсное золота последнее растворяется, образуя комплексные анионы AuI⁻2:
2Au + I2 + 2⁻I = 2АuI⁻2.
Иодидные растворы Au(I) применяют при переработке золотосодержащих отходов. Характерно, что в хлор- и бром- содержащих растворах золото растворяется в виде соединений Au(III) (см. ниже).
Сульфид золота (I) Au2S может быть получен действием сероводорода на подкисленный раствор K[Au(CN)2]:
2 [Au(CN)2]⁻ + 2H2S ⇄ Au2S + 4HCN.
Эта реакция обратима, и для ее протекания слева направо необходимо сильное насыщение раствора сероводородом. Сульфид золота нерастворим в воде и разбавленных кислотах, но растворяется в водных растворах сульфидов щелочных металлов, образуя комплексы [AuS]⁻ и [AuS2]³⁻. В кислой среде эти комплексы разрушаются с выпадением в осадок сульфида золота:
2[AuS]⁻ + 2H⁺ = Au2S + H2S.
При нагревании до 240 °С Au2S разлагается на элементы.
С рядом ионов и молекул золото (I) образует комплексные соединения. В качестве лигандов, кроме уже упоминавшихся ионов Cl⁻, I⁻, S²⁻ могут выступать также ионы CN⁻, S2O²3⁻ , SO²3⁻ и др. Комплексообразование способствует повышению устойчивости производных золота (I) в водных растворах.
Наибольший интерес представляет весьма прочный цианидный комплекс Au(CN)⁻2. Комплексные цианистые соли натрия, калия и кальция являются хорошо растворимыми соединениями и могут быть получены растворением металлического золота в водном растворе соответствующего цианида при доступе кислорода воздуха:
4Au + 8NaCN + O2 + 2Н2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH.
Эта реакция лежит в основе процесса цианирования — наиболее распространенного метода извлечения золота из коренных руд.
В кислой среде при нагревании анион Au(CN)⁻2 разрушается с образованием нерастворимого в воде цианида золота AuCN:
[Au(CN)2]⁻ + H⁺ = AuCN + HCN.
Цианид золота — довольно прочное соединение. Оно не разлагается ни водой, ни разбавленными кислотами, но легко растворяется в присутствии цианидов щелочных металлов, давая соответствующие комплексные соли:
AuCN + CN⁻ = [Au(CN)2]⁻.
Из других комплексных соединений золота (I) можно отметить тиосульфатные и сульфитные комплексы, например,
водорастворимые Na3[Au(S2O3)2]·2Н2O и K3[Au(SO3)2] · Н2O.
Для гидрометаллургии золота значительный интерес представляет тиомочевинный комплекс золота
Au[CS (NH2)2]⁺2. Он может быть получен растворением металлического золота в кислом водном растворе тиомочеви-
ны в присутствии ионов Fе(III):
Au + 2CS (NH2)2 + Fe³⁺ = Au [CS (NH2)2]⁺2 + Fe²⁺.
Тиомочевинный комплекс, в отличие от рассмотренных выше, является катионным. На этом основано применение тиомочевины для десорбции золота с анионообменных смол.
Соединения золота (III)
Оксид золота (III) Аu2O3, темно-коричневый, нерастворимый в воде порошок, может быть получен косвенным путем из гидроксида Аu(ОН)з, который, в свою очередь, получают действием сильных щелочей на крепкий раствор НАuСl4. При сушке Аu(ОН)3 над пентаксидом фосфора образуется порошок состава АuО(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. Соответствущие ей соли—аураты могут быть получены растворением Аu(ОН)3 в сильных щелочах:
Au(OH)3 + NaOH = Na [Au(OH)4].
Аураты щелочных металлов — соединения, хорошо растворимые в воде.
Соли, соответствующие основной функции Аu(ОН)з, могут быть получены растворением этого соединения в сильных кислотах, которое идет за счет образования анионных комплексов:
Au(OH)3 + 4НСl = H[AuCl4] + 3Н2O;
Au(OH)3 + 4HNO3 = Н [Au(NO3)4] + 3Н2O.
Из галогенидов золота (III) интересен хлорид АuСl3, который получают пропусканием газообразного хлора над порошком золота при ~ 240 °С. Образующийся хлорид возгоняется и при охлаждении осаждается в виде красных
кристаллов В воде AuCl3 растворим, водный раствор этого соединения имеет коричнево-красную окраску, что объясняется образованием комплексной кислоты:
АuCl3 +Н2O = H2[AuOCl3].
Вообще, склонность к образованию комплексных анионов—характерная черта Аu(III).
При добавлении к водному раствору хлорида Au (III) соляной кислоты образуется золотохлористоводородная кислота Н[АuСl4]:
H2[AuOCl3] + HCl = H(AuCl4) + H2O
в результате чего раствор становится лимонно-желтым. Золотохлористоводородная кислота образуется также при растворении металлического золота в насыщенном хлором растворе соляной кислоты:
2 Au + 3Сl2 + 2HCl = 2H[AuCl4].
При упаривании раствора золотохлористоводородная кислота кристаллизуется в виде кристаллогидрата Н[АuСl4] •4Н2O. 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: Аu+4Сl⁻ =[АuСl4]⁻ +3е; φ° =+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:
2[АuСl4]⁻ + 3Н2С2O4 = 2Au + 6СO2 + 8Сl⁻ + 6Н⁺; (17) 4 [AuCl4]⁻ + 3С + 6Н2O = 4Au + 3СO2 + 16Сl⁻ + 12Н⁺;
2[AuCl4]⁻ + 3SO2 + 6Н2O = 2Au + 3SC²4⁻ + 8Сl⁻ + 12Н⁺.
Характерно, что даже перекись водорода, для которой более свойственна окислительная функция, по отношению к хлоридным растворам золота выступают в качестве восстановителя:
2АuCl⁻ 4 + 3H2O2 = 2Au + 8Cl⁻ + 3O2.
В практике аффинажа осаждение золота из хлоридных ра-створов обычно производят с помощью сульфата Fe (II).
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):
2Н [AuCl4] + 3SnCl2 = Au + 3SnCl4 + 2HCl.
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 (III) 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:
АuСl⁻4 + 3I⁻ = AuI3 + 4Сl⁻.
С ионами CN⁻ золото (III) образует комплексные анионы. Так, при действии KCN раствор АuСl3 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 Аu(ОН)3. В этих растворах золото, по-видимому, находится в виде комплексных анионов. Косвенно это подтверждается тем, что при упаривании раствора Аu(ОН)3 в концентрированной азотной кислоте выделяется кристаллогидрат комплексной кислоты H[Au(NO3)4]·3H2O. Аналогично из раствора Аu(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 АuСl3 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 НCl и H2SO4, но растворяется в царской водке, водном растворе цианида калия. При взаимодействии Au2S3 с раствором Na2S образуется растворимый тиоаурат:
АuS3 + Na2S = 2NaAuS2.
Это соединение имеет тенденцию к распаду по реакции:
NaAuS2 = NaAuS + S.
Под действием воды NaAuS2 гидролизуется:
2NaAuS2 + Н2O = Au2S3 + NaSH + NaOH.
Вы читаете, статья на тему Соединения золота