Oxyde d’or(III) : ce qu’il est, sa structure, ses propriétés et ses utilisations

Introduction

L’oxyde d’or(III), également connu sous les noms de gold oxide, gold(III) oxide, auric oxide ou Au2O3, est un composé inorganique qui appartient à la famille des oxydes de métaux de transition.​

Définition et nom chimique

L’oxyde d’or(III) est un composé inorganique défini comme un oxyde de métal de transition, où l’or est à l’état d’oxydation +3.​ Il est également connu sous les noms de gold oxide٫ gold(III) oxide٫ auric oxide ou simplement Au2O3٫ selon la notation chimique;

Ce nom chimique indique que deux atomes d’or (Au) sont liés à trois atomes d’oxygène (O).​ La forme la plus couramment utilisée est celle d’un poudre jaune-orangé, mais il peut également être trouvé sous forme de cristaux.​

La définition de l’oxyde d’or(III) met en évidence son appartenance à la famille des oxydes de métaux de transition, qui jouent un rôle crucial dans de nombreux processus chimiques et physiques.​

Structure de l’oxyde d’or(III)

L’oxyde d’or(III) présente une structure cristalline complexe, avec des liaisons covalentes entre les atomes d’or et d’oxygène, formant une maille cristalline orthorhombique.

Formule chimique

La formule chimique de l’oxyde d’or(III) est Au₂O₃٫ indiquant que deux atomes d’or se combinent avec trois atomes d’oxygène pour former une molécule.​

Cette formule chimique révèle que l’oxyde d’or(III) est un composé inorganique métallique, où l’or est à l’état d’oxydation +3.

La formule chimique peut également être écrite sous forme d’équation chimique ⁚

Cette équation chimique décrit la réaction d’oxydation de l’or métallique en oxyde d’or(III).​

Propriétés cristallines

L’oxyde d’or(III) cristallise dans le système cristallin cubique, avec une structure de type déficit d’oxygène.​

La maille élémentaire de l’oxyde d’or(III) contient quatre unités de formule Au₂O₃, avec un volume de maille de 0,0428 nm³.​

Les paramètres de maille de l’oxyde d’or(III) sont a = b = c = 0,936 nm, avec des angles α = β = γ = 90°.

La densité théorique de l’oxyde d’or(III) est de 11٫34 g/cm³٫ ce qui est légèrement supérieur à la densité du métal d’or pur.​

Ces propriétés cristallines font de l’oxyde d’or(III) un matériau intéressant pour diverses applications, notamment en catalyse et en électrochimie.​

Propriétés de l’oxyde d’or(III)

L’oxyde d’or(III) présente des propriétés physiques et chimiques remarquables, faisant de lui un matériau précieux pour diverses applications technologiques et scientifiques.​

Propriétés physiques

L’oxyde d’or(III) est un solide jaune brun à température ambiante, avec une masse volumique de 11٫34 g/cm³.​ Il présente une structure cristalline orthorhombique٫ avec des paramètres de maille a = 10٫24 Å٫ b = 9٫77 Å et c = 7٫45 Å.​

La conductivité thermique et électrique de l’oxyde d’or(III) sont relativement faibles, ce qui en fait un isolant électrique. Cependant, il présente une certaine conductivité ionique, ce qui en fait un matériau intéressant pour les applications électrochimiques.​

En outre, l’oxyde d’or(III) est stable dans l’air jusqu’à une température de 160°C٫ au-delà de laquelle il se décompose en or métallique et en dioxygène.

Propriétés chimiques

L’oxyde d’or(III) est un puissant agent oxydant, capable de réagir avec de nombreux éléments pour former des composés stables.​

Il est également sensible à la lumière et peut subir une photodécomposition, ce qui en fait un matériau intéressant pour les applications en optoélectronique.​

Enfin, l’oxyde d’or(III) est soluble dans les acides forts tels que l’acide chlorhydrique et l’acide nitrique, mais insoluble dans l’eau et les bases fortes.​

Ces propriétés chimiques font de l’oxyde d’or(III) un matériau utile dans divers domaines, tels que la catalyse, l’électrochimie et la détection de substances chimiques.​

Ces applications seront développées plus en détail dans les sections suivantes.​

Utilisations de l’oxyde d’or(III)

L’oxyde d’or(III) est utilisé dans divers domaines, notamment la catalyse, l’électrochimie, les piles à combustible et les applications de détection, grâce à ses propriétés uniques et ses performances élevées.​

Catalyse et électrochimie

L’oxyde d’or(III) est un matériau précieux pour la catalyse et l’électrochimie en raison de ses propriétés électroniques et structurales uniques. Dans le domaine de la catalyse, l’oxyde d’or(III) est utilisé comme catalyseur pour faciliter les réactions chimiques complexes, telles que l’oxydation de CO et la réduction de NOx.​ Ses propriétés de surface et ses défauts cristallins en font un excellent candidat pour améliorer l’efficacité catalytique.

Dans le domaine de l’électrochimie, l’oxyde d’or(III) est étudié pour son rôle dans les réactions d’oxydoréduction, notamment dans les systèmes de stockage d’énergie tels que les batteries et les supercondensateurs.​ Ses propriétés électrochimiques font de l’oxyde d’or(III) un matériau prometteur pour améliorer les performances des dispositifs électrochimiques.​

Piles à combustible et applications de détection

L’oxyde d’or(III) est également étudié pour son potentiel dans les piles à combustible, où il peut servir de matériau électrode pour améliorer l’efficacité de la réaction d’oxydoréduction.​ Les propriétés catalytiques de l’oxyde d’or(III) en font un excellent candidat pour réduire les coûts et améliorer les performances des piles à combustible.​

En outre, l’oxyde d’or(III) est exploré pour ses applications dans les domaines de la détection et du sensing, en raison de ses propriétés optiques et électriques sensibles aux changements environnementaux.​ Les nanomatériaux à base d’oxyde d’or(III) sont particulièrement intéressants pour la détection de gaz, la surveillance de la qualité de l’air et la détection de biomarqueurs.

En résumé, l’oxyde d’or(III) est un composé inorganique fascinant qui présente une combinaison unique de propriétés physiques et chimiques. Sa structure cristalline complexe et ses propriétés optiques et électriques en font un matériau intéressant pour diverses applications.​

Les recherches sur l’oxyde d’or(III) ont montré son potentiel pour améliorer les performances des catalyseurs, des piles à combustible et des dispositifs de détection.​ Les propriétés catalytiques et optiques de l’oxyde d’or(III) en font un excellent candidat pour répondre aux défis énergétiques et environnementaux actuels.​

En fin de compte, l’étude de l’oxyde d’or(III) contribue à l’avancement des connaissances dans le domaine des matériaux et de leurs applications, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles découvertes et innovations.