સોનું (Au): રાસાયણિક ગુણધર્મો અને પ્રતિક્રિયાઓ અભ્યાસ માર્ગદર્શિકા

રાસાયણિક ગુણધર્મોનું વિહંગાવલોકન

ગોલ્ડ (Au) સંક્રમણ ધાતુ છે જે તેની નિષ્ક્રિયતા અને ઉમદાતા માટે જાણીતું છે.

પ્રતિક્રિયાશીલતા શ્રેણીમાં સ્થાન

સોનું પ્રતિક્રિયાશીલતા શ્રેણીમાં હાઇડ્રોજન અને અન્ય મોટાભાગની ધાતુઓ કરતાં તદ્દન નીચે સ્થાન ધરાવે છે. આ તેની અત્યંત ઓછી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે.

ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી

સોનાની પૉલિંગ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી પ્રમાણમાં ઊંચી 2.54 છે. આ હોવા છતાં, તેની ઊંચી આયનીકરણ ઊર્જા અને સ્થિર ઇલેક્ટ્રોન રચના તેની રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતામાં ફાળો આપે છે.

સામાન્ય પ્રતિક્રિયાશીલતા

સોનું તેની ઉત્કૃષ્ટ ક્ષરણ પ્રતિકાર અને મોટાભાગના વાતાવરણમાં ઓક્સિડેશન પ્રતિકારને કારણે ઉમદા ધાતુ તરીકે વર્ગીકૃત થયેલ છે. તે સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં સામાન્ય એસિડ, આલ્કલી અથવા ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી. તેના સૌથી સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા +1 (ઓરસ) અને +3 (ઓરિક) છે.

હવા અને ઓક્સિજનની પ્રતિક્રિયા

હવા અને ઓક્સિજન પ્રત્યે સોનું નોંધપાત્ર રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે.

• ઓરડાના તાપમાને: સોનું હવાના સંપર્કમાં ઝાંખું પડતું નથી કે ઓક્સિડાઇઝ થતું નથી.
• ગરમ કરવા પર: ઊંચા તાપમાને પણ સોનું ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી. તે તેની ધાતુની ચમક અનિશ્ચિત સમય સુધી જાળવી રાખે છે.

હવા/ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયા માટે કોઈ નોંધપાત્ર રાસાયણિક સમીકરણો નથી.

પાણી અને વરાળની પ્રતિક્રિયા

સોનું પાણી અને વરાળ પ્રત્યે સંપૂર્ણપણે નિષ્ક્રિયતા દર્શાવે છે.

• ઓરડાના તાપમાને: સોનું પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી.
• ગરમ કરવા પર (વરાળ): સુપરહીટેડ વરાળ સાથે પણ સોનું પ્રતિક્રિયા કરતું નથી.

પાણી/વરાળ સાથેની પ્રતિક્રિયા માટે કોઈ નોંધપાત્ર રાસાયણિક સમીકરણો નથી.

એસિડ અને બેઝની પ્રતિક્રિયા

મોટાભાગના વ્યક્તિગત એસિડ અને બેઝ પ્રત્યે સોનું પ્રતિરોધક છે, જે તેને ધાતુઓમાં અનન્ય બનાવે છે.

એસિડની પ્રતિક્રિયા

• બિન-ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ (દા.ત., HCl, H₂SO₄ મંદ): સોનું પ્રતિક્રિયા કરતું નથી.

• ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ (દા.ત., HNO₃ સાંદ્ર): સોનું ફક્ત નાઈટ્રિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી.

• એક્વા રેજીયા: આ એકમાત્ર સામાન્ય પ્રક્રિયક છે જે સોનાને ઓગાળે છે. એક્વા રેજીયા એ સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ અને સાંદ્ર હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડનું મિશ્રણ છે, જે સામાન્ય રીતે 1:3 મોલર રેશિયોમાં હોય છે. નાઈટ્રિક એસિડ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે, Au³⁺ આયનો બનાવે છે, જ્યારે હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડ સંકુલ બનાવતા એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે, જે ટેટ્રાક્લોરોઓરેટ(III) આયન ([AuCl₄]⁻) બનાવે છે, જે Au³⁺ આયનોને દ્રાવણમાંથી દૂર કરીને પ્રતિક્રિયાને પૂર્ણતા તરફ દોરી જાય છે.

  Au(s) + HNO\_3(aq) + 4HCl(aq) \rightarrow H[AuCl\_4](aq) + NO(g) + 2H\_2O(l)

બેઝની પ્રતિક્રિયા

• સામાન્ય આલ્કલી (દા.ત., NaOH, KOH દ્રાવણ અથવા ગાળેલું): સોનું મોટાભાગના સામાન્ય બેઝ સાથે સામાન્ય રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે.

• સાયનાઈડ દ્રાવણ (ઓક્સિજનની હાજરીમાં): સોનાના નિષ્કર્ષણ (સાયનેડેશન પ્રક્રિયા) માટે આ પ્રતિક્રિયા અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે. સોનું ઓક્સિજન અને પાણીની હાજરીમાં આલ્કલી ધાતુ સાયનાઈડના મંદ દ્રાવણમાં ઓગળીને દ્રાવ્ય ડાયસાયનોઓરેટ(I) સંકુલ બનાવે છે.

  4Au(s) + 8NaCN(aq) + O\_2(g) + 2H\_2O(l) \rightarrow 4Na[Au(CN)\_2](aq) + 4NaOH(aq)

મુખ્ય પ્રયોગશાળા પરીક્ષણ/ઓળખ પ્રતિક્રિયાઓ

સોનું તેના આયનીય સ્વરૂપમાં, ખાસ કરીને Au³⁺ અથવા [AuCl₄]⁻ તરીકે, વિવિધ રિડ્યુસિંગ એજન્ટોનો ઉપયોગ કરીને તેને મૂળભૂત સોનામાં રૂપાંતરિત કરીને ઓળખી શકાય છે.

ટીન(II) ક્લોરાઇડ (SnCl₂) સાથે રિડક્શન

આ સોનાના આયનો માટે અત્યંત સંવેદનશીલ અને લાક્ષણિક પરીક્ષણ છે. ગોલ્ડ(III) આયનો ટીન(II) ક્લોરાઇડ દ્વારા મૂળભૂત સોનામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે “પર્પલ ઑફ કેસિયસ” (સોના અને ટીન ઓક્સાઇડનું કલોઇડલ વિક્ષેપ) નામનો જાંબુડિયા રંગનો અવક્ષેપ બનાવે છે.

2AuCl\_3(aq) + 3SnCl\_2(aq) \rightarrow 2Au(s) + 3SnCl\_4(aq) (વૈકલ્પિક આયનીય રજૂઆત) 2Au^\{3+\}(aq) + 3Sn^\{2+\}(aq) \rightarrow 2Au(s) + 3Sn^\{4+\}(aq)

આયર્ન(II) સલ્ફેટ (FeSO₄) સાથે રિડક્શન

ગોલ્ડ(III) આયનો આયર્ન(II) સલ્ફેટ દ્રાવણ દ્વારા, ખાસ કરીને એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં, ધાતુના સોનામાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. સોનાની ધાતુનો ભુરો/કાળો અવક્ષેપ બને છે.

AuCl\_3(aq) + 3FeSO\_4(aq) \rightarrow Au(s) + Fe\_2(SO\_4)\_3(aq) + FeCl\_3(aq) (વૈકલ્પિક આયનીય રજૂઆત) Au^\{3+\}(aq) + 3Fe^\{2+\}(aq) \rightarrow Au(s) + 3Fe^\{3+\}(aq)

અન્ય રિડ્યુસિંગ એજન્ટો

સોનાના આયનો અન્ય રિડ્યુસિંગ એજન્ટો જેવા કે ઓક્ઝેલિક એસિડ (H₂C₂O₄), હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડ (H₂S), સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ (SO₂), અને ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં ઇથેનોલ (C₂H₅OH) દ્વારા પણ રિડ્યુસ થઈ શકે છે, જેના પરિણામે ધાતુના સોનાનો કાળો અવક્ષેપ બને છે.