氯化金
三氯化金 | |
---|---|
IUPAC名 Gold(III) chloride 氯化金 (III) | |
英文名 | Gold (III) chloride |
別名 | 氯化金 三氯化金 |
識別 | |
CAS號 | 13453-07-1 |
PubChem | 26030 |
ChemSpider | 24244 |
SMILES |
|
InChI |
|
InChIKey | RJHLTVSLYWWTEF-DFZHHIFOAC |
ChEBI | 30076 |
RTECS | MD5420000 |
性質 | |
化學式 | AuCl3 (實際上為雙聚體Au2Cl6) |
摩爾質量 | 303.325 (無水) g·mol⁻¹ |
外觀 | 紅色晶體 |
密度 | 3.9 g/cm3(固體) |
熔點 | 254℃(527 K)(分解) |
溶解性(水) | 68 g/100 ml(冷) |
溶解性(乙醇、乙醚) | 可溶 |
結構 | |
晶體結構 | 單斜晶系 |
危險性 | |
主要危害 | 刺激性 |
NFPA 704 | |
相關物質 | |
其他陰離子 | 三氟化金 三溴化金 |
其他陽離子 | 一氯化金 氯化銀 二氯化鉑 氯化汞 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
三氯化金,俗稱氯化金,是最常見的無機金化合物,化學式是AuCl3。名稱中的羅馬數字表明金的化合價為+3,這是它眾多化合物中最為穩定的價態。金亦會形成另一種氯化物——氯化亞金(AuCl),它沒有AuCl3穩定。另外,把金溶於王水便會產生氯金酸,有時也會非正式地稱為:「氯化金」、「三氯合金酸」或是「三水合氯化金(III)」[來源請求]。
氯化金(III)吸濕性很強,極易溶於水及乙醇。溫度高於160 °C或光照時會分解,並產生多種有大量配體的配合物。
結構
固態和氣態的三氯化金都是二聚物;金的溴化物——AuBr3也是如此。兩個Au分別位於兩個正方平面的中心。此結構稱為平面型結構[1] ,AlCl3及FeCl3也屬於這個結構。AuCl3中的化學鍵主要是共價的,反映了它的高化合價和相對高的電負性。
化學性質
無水AuCl3在160℃左右分解為AuCl。但後者更高溫時會發生歧化反應,生成金屬金及AuCl3。
- AuCl3 → AuCl + Cl2 (>160℃)
- 3AuCl → AuCl3 + 2Au (>420℃)
AuCl3是一種路易斯酸,可生成多種加合物,例如:與鹽酸反應生成氯金酸(HAuCl4):
- HCl(aq) + AuCl3(aq) → H+ + AuCl4(aq)−
三氯化金的水溶液極易與其它金屬反應置換出金屬金,包括鉀、鈉等活性大的金屬,原因是金的活性序排在很後面(比氫還後面),因此只要排在它前面都能與它置換,例如鎂、鋁、銅反應式為:
2AuCl3 + 3Mg → 3MgCl2 + 2Au
AuCl3 + Al → AlCl3 + Au
2AuCl3 + 3Cu → 3CuCl2 + 2Au
一些氯化物,例如氯化鉀也會與AuCl3反應,生成AuCl4−。
AuCl3溶液與鹼(例如氫氧化鈉)反應,生成不純的Au(OH)3沉澱,此沉澱溶於過量的氫氧化鈉中生成金酸鈉NaAuO2。Au(OH)3受熱時,會分解成氧化金(Au2O3),再進一步分解成金屬金。[2][3][4][5][6][7]
製備
最常用的製備氯化金(III)的方法,是直接在高溫中氯化該金屬:
- 2Au + 3Cl2 → 2AuCl3
用途
三氯化金是最常見的金化合物之一,因此常用作合成許多其他金化合物的起始點。例如:溶於水的氰化物配合物——KAu(CN)4:
- AuCl3 + 4KCN → KAu(CN)4 + 3KCl
金(III)鹽,特別是NaAuCl4(由AuCl3與NaCl反應製得),可取代有毒的汞(II)鹽作為炔烴反應的催化劑。例如,通過終端炔烴的水合作用來製備甲基酮:[8]
一般在這些條件下,酮的產量可達90%。還有一個用途是在炔烴的胺化反應中作為催化劑。
近年,AuCl3開始引起有機化學家的青睞,因為它可作為其他化學反應的弱酸性催化劑,例如:芳香烴的烷基化反應,以及把呋喃轉換成苯酚(見下)。在有機物的合成以及在制藥工業中也會用到此化學反應。例如:2-甲基呋喃(斯而烷)可在第5位置與甲基乙烯基酮順利發生烷基化反應:
常溫下,用甲基腈中1 mole%的AuCl3只需進行40分鐘的反應便可產生91%的產物。這個產量值得注意,因為呋喃和酮通常在酸性環境下極易發生聚合反應等的副反應。有時當炔烴存在時,會生成苯酚:[9]
此反應中,碳原子經歷了一系列複雜的重排,產生新的芳香環。[10]
注意事項
參考資料
- ^ Egon Wiberg; Nils Wiberg; A. F. Holleman. Inorganic Chemistry 101. Academic Press. 2001: 1286–1287. ISBN 0123526515.
- ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4.
- ^ Handbook of Chemistry and Physics, 71st edition, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990
- ^ The Merck Index, 7th edition, Merck & Co, Rahway, New Jersey, USA, 1960
- ^ H. Nechamkin, The Chemistry of the Elements), McGraw-Hill, New York, 1968
- ^ A. F. Wells, Structural Inorganic Chemistry , 5th ed., Oxford University Press, Oxford, UK, 1984
- ^ G. Dyker, An Eldorado for Homogeneous Catalysis? , in Organic Synthesis Highlights V, H.-G. Schmaltz, T. Wirth (eds.), pp 48-55, Wiley-VCH, Weinheim, 2003
- ^ Y. Fukuda, K. Utimoto, J. Org. Chem. 56, 3729-3731 (1991)
- ^ A. S. K. Hashmi, T. M. Frost, J. W. Bats, J. Am. Chem. Soc. 122, 11553-11554 (2000)
- ^ Hashmi, A. S. K.; Rudolph, M.; Weyrauch, J. P.; Wölfle, M.; Frey, W.; Bats, J. W. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 2798-2801