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Or @ Tableau périodique des éléments chimiques

12345678 910111213141516 1718
IIIIIIbIVb VbVIbVIIbVIIIbIb IIbIIIIVVVI VIIVIII
1H
1.0079
2He
4.0026
3Li
6.9412
4Be
9.0121
5B
10.811
6C
12.010
7N
14.006
8O
15.999
9F
18.998
10Ne
20.179
11Na
22.989
12Mg
24.305
13Al
26.981
14Si
28.085
15P
30.973
16S
32.065
17Cl
35.453
18Ar
39.948
19K
39.098
20Ca
40.078
21Sc
44.955
22Ti
47.867
23V
50.941
24Cr
51.996
25Mn
54.938
26Fe
55.845
27Co
58.933
28Ni
58.693
29Cu
63.546
30Zn
65.409
31Ga
69.723
32Ge
72.641
33As
74.921
34Se
78.963
35Br
79.904
36Kr
83.798
37Rb
85.467
38Sr
87.621
39Y
88.905
40Zr
91.224
41Nb
92.906
42Mo
95.942
43Tc
98.906
44Ru
101.07
45Rh
102.90
46Pd
106.42
47Ag
107.86
48Cd
112.41
49In
114.81
50Sn
118.71
51Sb
121.76
52Te
127.60
53I
126.90
54Xe
131.29
55Cs
132.90
56Ba
137.32
57La
138.90
72Hf
178.49
73Ta
180.94
74W
183.84
75Re
186.20
76Os
190.23
77Ir
192.21
78Pt
195.08
79Au
196.96
80Hg
200.59
81Tl
204.38
82Pb
207.21
83Bi
208.98
84Po
208.98
85At
209.98
86Rn
222.01
87Fr
223.01
88Ra
226.02
89Ac
227.02
104Rf
261.10
105Db
262.11
106Sg
266.12
107Bh
264.12
108Hs
269
109Mt
278
110Ds
281
111Rg
282
112Cn
285
113Nh
286
114Fl
289
115Mc
290
116Lv
293
117Ts
294
118Og
294
Lanthanides58Ce
140.11
59Pr
140.90
60Nd
144.24
61Pm
146.91
62Sm
150.36
63Eu
151.96
64Gd
157.25
65Tb
158.92
66Dy
162.50
67Ho
164.93
68Er
167.25
69Tm
168.93
70Yb
173.04
71Lu
174.96
Actinides90Th
232.03
91Pa
231.03
92U
238.02
93Np
237.04
94Pu
244.06
95Am
243.06
96Cm
247.07
97Bk
247.07
98Cf
251.07
99Es
252.08
100Fm
257.09
101Md
258.09
102No
259.10
103Lr
260.10
Les métaux alcalins Métaux alcalino-terreux Les métaux de transition D'autres métaux Métaloïdes Non-métaux Halogènes Les gaz nobles
Élément

79

Au

Or

196.9665694

2
8
18
32
18
1
Or photo
Propriétés de base
Numéro atomique79
Masse atomique196.9665694 amu
Famille d'élémentsLes métaux de transition
Période6
Groupe1
Blocs-block
Année découverte6000 BC
Distribution des isotopes
197Au
100%
Propriétés physiques
Densité 19.282 g/cm3 (STP)
(H) 8.988E-5
Meitnérium (Mt) 28
Fusion1064.58 °C
Hélium (He) -272.2
Carbone (C) 3675
Ébullition2940 °C
Hélium (He) -268.9
Tungstène (W) 5927
Propriétés chimiques
États d'oxydation
(moins courant)
+3
(-3, -2, -1, 0, +1, +2, +5)
Potentiel de première ionisation 9.225 eV
Césium (Cs) 3.894
Hélium (He) 24.587
Affinité électronique 2.309 eV
Nobelium (No) -2.33
(Cl) 3.612725
Électronégativité2.54
Césium (Cs) 0.79
(F) 3.98
Rayon atomique
Rayon covalent 1.24 Å
(H) 0.32
Francium (Fr) 2.6
Van der Waals rayon 1.66 Å
(H) 1.2
Francium (Fr) 3.48
Rayon métallique 1.44 Å
Béryllium (Be) 1.12
Césium (Cs) 2.65
79AuWebQC.OrgCovalentMétalliqueVan der Waals
Composés
FormuleNomÉtat d'oxydation
CsAuAuride de césium-1
SiAu4Aurosilane-1
AuClChlorure d'or(i)+1
Au2SSulfure d'or(i)+1
AuBrBromure d'or(i)+1
AuCNOr(i) cyanure+1
Au2(SO4)2Sulfate d'or (II)+2
AuCl3Acide tétrachloroaurique+3
Au2O3Oxyde d'or (III)+3
Au2S3Sulfure d'or (III)+3
AuF5Fluorure d'or (V)+5
AuF6Hexafluorure d'or+6
Propriétés électroniques
Électrons par couche2, 8, 18, 32, 18, 1
Configuration électronique[Xe] 4f145d106s1
Modèle atomique de Bohr
Modèle atomique de Bohr
Diagramme de la boîte orbitale
Diagramme de la boîte orbitale
électrons de valence11
Structure de Lewis en points Or Structure de Lewis en points
Visualisation orbitale
🏠
▶️
📐
Électrons-

Or (Au) : Élément du tableau périodique

Article de synthèse scientifique | Série de référence en chimie

Résumé

L'or (Au) est le métal noble par excellence avec le numéro atomique 79, se distinguant par sa résistance exceptionnelle à l'oxydation et à la corrosion. L'élément présente un lustre métallique jaune caractéristique, cristallise dans une structure cubique à faces centrées et possède une densité de 19,3 g/cm³. L'or démontre une malléabilité et une ductilité remarquables, permettant la formation de fils monatomiques et de feuilles ultra-minces. L'élément affiche principalement les états d'oxydation +1 et +3 dans les composés chimiques, bien que des états inhabituels allant de -1 à +5 apparaissent sous certaines conditions. L'affinité électronique exceptionnelle de l'or de 222,8 kJ/mol représente la valeur la plus élevée parmi tous les métaux, contribuant à sa noblesse chimique. Sa présence naturelle reste relativement rare avec une abondance crustale d'environ 4 parties par milliard, mais des dépôts concentrés permettent une extraction économiquement viable par lixiviation au cyanure et procédés pyrométallurgiques. Les applications industrielles exploitent la conductivité électrique, l'inertie chimique et les propriétés optiques de l'or dans l'électronique, la catalyse et les matériaux spécialisés.

Introduction

L'or occupe la position 79 dans le tableau périodique en tant que membre du groupe 11, situé entre le platine et le mercure dans la sixième période. L'élément appartient aux métaux nobles avec le cuivre et l'argent, partageant la configuration électronique caractéristique d10s1 qui confère des propriétés chimiques et physiques uniques. La position de l'or dans la série des métaux de transition le place parmi les éléments du bloc d tardif où les effets relativistes influencent fortement le comportement atomique et les schémas de liaison chimique.

La découverte de l'or remonte à avant l'histoire écrite, avec des preuves archéologiques indiquant son utilisation par les humains dès le Ve millénaire avant JC dans la nécropole de Varna en Bulgarie. Les civilisations anciennes ont reconnu la nature incorruptible de l'or, lui associant permanence et attributs divins. L'élément tire son symbole Au du mot latin "aurum", signifiant "aube brillante", reflétant la luminosité dorée caractéristique qui distingue ce métal noble de tous les autres.

La compréhension moderne de la chimie de l'or est née de l'étude systématique de ses complexes de coordination, de son comportement électrochimique et de ses propriétés métallurgiques. Les recherches contemporaines se concentrent sur les matériaux nanostructurés à base d'or, les applications catalytiques et les technologies biomédicales, où la combinaison unique de stabilité chimique et de compatibilité biologique s'avère de plus en plus précieuse.

Propriétés physiques et structure atomique

Paramètres atomiques fondamentaux

L'or possède le numéro atomique 79 avec une masse atomique standard de 196,966570 ± 0,000004 u, représentant l'une des masses atomiques les plus précisément déterminées du tableau périodique. La configuration électronique suit le schéma [Xe] 4f14 5d10 6s1, caractéristique des éléments du groupe 11 où la sous-couche d remplie assure une stabilité exceptionnelle tandis que l'électron s unique reste disponible pour la liaison chimique.

Les effets relativistes sont particulièrement significatifs en chimie de l'or en raison de la charge nucléaire élevée et de la vitesse conséquente des électrons internes. Ces effets contractent l'orbitale 6s tout en dilatant les orbitales 5d, modifiant fondamentalement le comportement chimique de l'élément par rapport à ses homologues plus légers. La stabilisation résultante de l'orbitale 6s contribue à la réticence de l'or à participer aux réactions chimiques et explique sa nature noble.

Les mesures du rayon atomique donnent des valeurs de 144 pm pour le rayon métallique et 137 pm pour le rayon covalent. Les rayons ioniques dépendent fortement de l'état d'oxydation et de l'environnement de coordination, avec Au+ présentant un rayon de 137 pm en coordination tétraédrique et Au3+ montrant 85 pm en géométrie plane carrée. Ces paramètres dimensionnels reflètent la contraction progressive lors de l'oxydation, la charge nucléaire surpassant les effets de répulsion électronique.

Caractéristiques physiques macroscopiques

L'or présente une apparence métallique jaune vif distinctive due à l'absorption sélective des longueurs d'onde bleues autour de 470 nm. La couleur caractéristique provient des effets relativistes qui réduisent l'écart énergétique entre les orbitales 5d et 6s, permettant l'absorption de la lumière visible qui ne se produirait pas sans ces effets. Cette coloration unique distingue l'or de l'argent et autres métaux nobles apparaissant blancs-argentés.

La structure cristalline adopte un empilement cubique à faces centrées avec un paramètre de réseau a = 407,82 pm à température ambiante. Cette structure compacte maximise la coordination atomique tout en minimisant l'énergie du système, contribuant à la densité exceptionnelle de 19,32 g/cm³ à 20°C. L'empilement dense permet des propriétés mécaniques remarquables incluant une malléabilité et une ductilité exceptionnelles, permettant de battre l'or en feuilles aussi minces que 0,1 μm ou de le filer en fils d'un seul atome de diamètre.

Les propriétés thermiques incluent un point de fusion de 1064,18°C et un point d'ébullition de 2970°C, reflétant la solidité de la liaison métallique dans le réseau cristallin. L'enthalpie de fusion vaut 12,55 kJ/mol tandis que l'enthalpie de vaporisation atteint 324 kJ/mol. La capacité thermique molaire à pression constante est de 25,42 J/(mol·K) à 25°C. La conductivité thermique de 317 W/(m·K) place l'or parmi les bons conducteurs thermiques, bien que nettement inférieure à celle du cuivre et de l'argent.

La conductivité électrique atteint 45,2 × 106 S/m à 20°C, environ 70% de celle du cuivre. Malgré cette valeur modérée, la résistance supérieure de l'or à la corrosion le rend indispensable pour les connexions électriques critiques où la fiabilité à long terme prime sur la conductivité. La résistivité électrique augmente linéairement avec la température à un taux de 0,0034 K-1, typique des conducteurs métalliques.

Propriétés chimiques et réactivité

Structure électronique et comportement de liaison

La chimie de l'or repose principalement sur les états d'oxydation +1 et +3, reflétant la facilité relative à éliminer l'électron 6s unique par rapport à la difficulté accrue d'accéder à la configuration 5d10 remplie. L'ion Au+ adopte généralement une géométrie de coordination linéaire dans la plupart des composés, cohérente avec la configuration électronique d10 qui ne bénéficie d'aucune stabilisation énergétique préférentielle. Des exemples incluent le complexe cyanuré [Au(CN)2]- et les halogénures linéaires d'or(I).

Les composés d'or(III) présentent typiquement une géométrie plane carrée autour du métal, attendue pour une configuration d8 où les effets du champ cristallin favorisent fortement cette disposition. Cette préférence plane carrée apparaît dans le chlorure d'or(III), AuCl3, et de nombreux complexes avec des ligands donneurs d'azote, de phosphore et de soufre. Les longueurs de liaison dans les complexes Au(III) varient généralement entre 190-210 pm selon le ligand et l'environnement de coordination.

Les liaisons covalentes dans les composés d'or présentent un caractère ionique significatif dû à l'électronégativité élevée de l'or (2,54 sur l'échelle de Pauling), le rendant le métal le plus électronégatif. Cette propriété contribue à la stabilité des composés d'or avec des éléments électronégatifs et explique l'existence des aurures où l'or agit en tant qu'anion. L'énergie de liaison Au-Au dans l'or métallique vaut environ 226 kJ/mol, reflétant la solidité des liaisons métalliques stabilisées par les effets relativistes.

Propriétés électrochimiques et thermodynamiques

L'or présente des potentiels de réduction standard remarquablement positifs quantifiant sa résistance à l'oxydation. Le couple Au3+/Au montre E° = +1,498 V tandis que Au+/Au vaut +1,692 V par rapport à l'électrode standard à hydrogène. Ces valeurs élevées indiquent que l'oxydation de l'or nécessite des conditions extrêmement oxydantes, cohérentes avec sa classification comme métal le plus noble.

Les énergies successives d'ionisation révèlent l'influence de la structure électronique sur la réactivité chimique. La première énergie d'ionisation vaut 890,1 kJ/mol, reflétant l'élimination de l'électron 6s1, tandis que la seconde énergie bondit à 1980 kJ/mol en raison de la perturbation de la configuration stable d10. La troisième énergie d'ionisation atteint 2900 kJ/mol, expliquant pourquoi les composés Au3+ présentent souvent un caractère covalent marqué et pourquoi les états d'oxydation supérieurs restent rares.

L'affinité électronique de l'or vaut 222,8 kJ/mol, la plus élevée parmi tous les métaux et comparable à celle de nombreux non-métaux. Cette affinité exceptionnelle permet la formation d'anions aurures dans des composés comme l'aurure de césium, CsAu, où l'or porte formellement un état d'oxydation -1. Cette affinité élevée résulte de la contraction relativiste de l'orbitale 6s, qui peut accommoder plus facilement une densité électronique supplémentaire qu'en absence d'effets relativistes.

La stabilité thermodynamique des composés d'or varie considérablement selon l'état d'oxydation et l'environnement ligandique. Les composés d'or(I) sont généralement plus stables que les espèces d'or(III), reflétant la réticence à perturber la configuration d10. De nombreux composés d'or(III) se décomposent par chauffage pour former des espèces d'or(I) ou de l'or métallique, comme observé lors de la décomposition thermique de AuCl3 au-delà de 160°C.

Composés chimiques et formation de complexes

Composés binaires et ternaires

L'or forme des composés binaires avec la plupart des non-métaux, bien que beaucoup nécessitent des températures élevées ou des conditions synthétiques spéciales en raison de sa noblesse chimique. Les halogénures d'or(I) cristallisent en chaînes polymériques en zigzag où chaque centre d'or présente une coordination linéaire. Le chlorure d'or(I), AuCl, existe en équilibre avec le chlorure d'or(III) et l'or métallique selon la réaction de dismutation 3AuCl → AuCl3 + 2Au.

Les halogénures d'or(III) montrent une stabilité accrue et des motifs structurels différents. Le chlorure d'or(III) forme des molécules dimériques Au2Cl6 en phase gazeuse mais adopte des structures polymériques à l'état solide. Le composé s'hydrolyse facilement dans l'eau pour produire de l'acide chloraurique, HAuCl4, un réactif important en chimie de l'or et dans les applications de galvanoplastie.

La formation d'oxydes s'avère difficile en raison de la résistance de l'or à l'oxydation. L'oxyde d'or(III), Au2O3, peut être préparé par déshydratation de l'hydroxyde d'or(III) mais se décompose au-delà de 160°C en or métallique et oxygène. Cette instabilité thermique reflète l'énergie libre de formation positive (+80,8 kJ/mol) rendant les oxydes d'or thermodynamiquement instables dans des conditions standard.

Les composés soufrés incluent le sulfure d'or(I), Au2S, et le sulfure d'or(III), tous deux présents naturellement sous forme de minéraux rares. Le disulfure d'or, AuS2, se forme par réaction de l'or avec le soufre sous haute température et pression. Ces sulfures montrent une stabilité supérieure à celle des oxydes correspondants, reflétant le caractère plus mou du soufre qui correspond aux propriétés d'acide mou de l'or selon la théorie des acides et bases mous de Pearson.

Chimie de coordination et composés organométalliques

La chimie de coordination de l'or englobe une vaste série de complexes avec pratiquement tous les types d'atomes donneurs, bien que des préférences existent selon les considérations acide-base mous/durs. L'or(I) présente une forte affinité pour les donneurs mous comme les phosphines, les thiéthers et les cyanures, formant des complexes linéaires stables à deux coordinations. L'exemple le plus important reste l'anion dicyanoaurate(I), [Au(CN)2]-, qui constitue l'espèce active dans la lixiviation des minerais d'or au cyanure.

Les complexes phosphinés d'or(I) démontrent une stabilité remarquable et une diversité structurale. Des complexes simples comme [Au(PPh3)Cl] présentent une coordination linéaire tandis que des espèces pontées comme [Au2(μ-dppm)2]2+ illustrent les interactions or-or. Ces attractions aurophiles se produisent à des distances de 270-350 pm, plus longues que des liaisons covalentes mais plus courtes que des contacts de Van der Waals, contribuant significativement à l'organisation structurale des systèmes à or(I).

La chimie de coordination de l'or(III) repose principalement sur la géométrie plane carrée avec des nombres de coordination généralement limités à quatre. Cependant, des exemples rares d'or(III) à coordination cinq ou six existent sous des conditions spéciales. Des complexes avec des donneurs azotés comme [AuCl3(py)] et des ligands chélatants comme la bipyridine démontrent l'influence de la capacité π-accepteur sur la stabilité des complexes.

La chimie organométallique de l'or a connu une expansion rapide avec la découverte d'espèces d'or catalytiquement actives. Les complexes d'or(I) catalysent l'activation des alcynes, les réactions de cycloisomérisation et la formation de liaisons carbone-carbone par des modes d'activation uniques. Des exemples incluent les espèces [(Ph3P)AuCl] et [Au(NHC)Cl] où NHC représente des ligands carbènes hétérocycliques N-substitués qui offrent une stabilité et une tunabilité exceptionnelles.

Occurrence naturelle et analyse isotopique

Distribution géochimique et abondance

L'or présente une abondance crustale extrêmement faible estimée à 4 parties par milliard en masse, le plaçant parmi les éléments métalliques les plus rares dans la croûte terrestre. Cette rareté résulte du caractère sidérophile de l'or lors de la différenciation planétaire, la majeure partie de l'or s'étant ségrégée dans le noyau terrestre lors de sa formation. L'or crustal restant se concentre par des processus hydrothermaux transportant et déposant le métal en concentrations économiquement exploitables.

L'eau de mer contient environ 13 parties par trillion d'or, représentant un réservoir mondial d'environ 20 millions de tonnes. Cependant, la dilution extrême rend l'extraction à partir de l'eau de mer économiquement irréaliste malgré de nombreuses tentatives historiques. Les sédiments océaniques présentent des concentrations plus élevées, particulièrement dans les zones de fumerolles hydrothermales actives où les fluides métallifères déposent l'or avec d'autres sulfures minéraux.

L'or se trouve principalement sous forme native dans la nature, bien que des minéraux tellururés comme la calaverite (AuTe2) et la sylvanite [(Au,Ag)Te2] représentent des types de minerais importants dans certains gisements. L'or natif contient généralement de l'argent comme impureté principale, les alliages naturels variantant de l'or pur à l'électrum contenant jusqu'à 50% d'argent. Des quantités mineures de cuivre, métaux du groupe du platine et métaux de base apparaissent comme impuretés.

Les placers se forment par l'altération et l'érosion des roches primaires aurifères, les particules d'or s'accumulant dans les sédiments fluviaux en raison de leur densité élevée. Ces dépôts secondaires ont historiquement fourni la majeure partie de l'or mondial par des techniques simples de séparation gravitationnelle. Les régions de placers notables incluent les gisements de la ruée vers l'or en Californie, les champs aurifères du Klondike et divers systèmes fluviaux africains où les particules d'or varient de flocons microscopiques à des pépites dépassant plusieurs kilogrammes.

Propriétés nucléaires et composition isotopique

L'or existe naturellement sous forme d'un seul isotope stable, 197Au, avec un nombre de masse 197 correspondant à 79 protons et 118 neutrons. Cet isotope présente un spin nucléaire I = 3/2 et un moment magnétique μ = +0,148 magnéton nucléaire, propriétés utilisées dans les études de résonance magnétique nucléaire des composés et matériaux à base d'or. La nature mono-isotopique simplifie les applications d'analyse chimique et permet une détermination précise de la masse atomique.

Les isotopes artificiels de l'or couvrent des nombres de masse de 169 à 205, avec des périodes radioactives variant de microsecondes à plusieurs années. Le radioisotope le plus important, 198Au, a une demi-vie de 2,695 jours et se désintègre par émission bêta en 198Hg stable. Cet isotope est utilisé en médecine nucléaire, notamment pour la thérapie anticancéreuse où des nanoparticules d'or marquées avec 198Au délivrent une radiation ciblée aux tumeurs.

L'or-195 (t1/2 = 186,1 jours) constitue un autre radioisotope d'intérêt médical, se désintégrant par capture électronique en 195Pt. Des applications de recherche utilisent divers isotopes radioactifs à courte durée pour des études de traçage en métallurgie et géochimie, les propriétés nucléaires distinctes permettant de suivre le comportement de l'or dans des systèmes complexes.

L'analyse par activation neutronique exploite la section efficace favorable de l'or pour la capture neutronique (σ = 98,65 barns pour les neutrons thermiques) produisant 198Au à partir de 197Au stable. Cette technique permet une analyse extrêmement sensible, détectant des concentrations d'or inférieures à 1 partie par milliard dans des échantillons géologiques et environnementaux. La haute section efficace nécessite également des précautions de blindage dans les environnements de réacteurs nucléaires où des composants en or pourraient subir une activation significative.

Production industrielle et applications technologiques

Méthodologies d'extraction et de purification

L'extraction moderne de l'or repose principalement sur la lixiviation au cyanure, un procédé hydrométallurgique qui exploite la chimie unique de l'or pour former des complexes cyanurés solubles. La réaction fondamentale s'écrit : 4Au + 8CN- + O2 + 2H2O → 4[Au(CN)2]- + 4OH-, nécessitant à la fois cyanure et oxygène pour une dissolution efficace. Les conditions optimales incluent un pH supérieur à 10,5, des concentrations en cyanure de 200-500 mg/L et des niveaux d'oxygène dissous maintenus par injection d'air.

La lixiviation en tas représente l'application commerciale dominante de cette méthode, où le minerai s'accumule sur des coussinets imperméables et s'irrigue avec une solution diluée de cyanure. L'efficacité de récupération de l'or varie généralement de 60 à 90% selon la minéralogie du minerai et la distribution granulométrique. La solution chargée subit un traitement ultérieur par adsorption sur charbon actif, où le complexe aurocyanure s'adsorbe sélectivement pour une récupération ultérieure par élution et électrolyse.

Les méthodes pyrométallurgiques restent importantes pour les minerais riches et les concentrés, utilisant des températures extrêmes pour réduire les composés d'or à leur forme métallique. La fusion dans des fours électriques ou à combustible à des températures supérieures à 1200°C permet de séparer l'or des minéraux gangue et de le concentrer dans des lingots dorés contenant 80-95% d'or. Les fondants facilitent la formation de laitiers et améliorent la récupération métallique en fournissant un environnement chimique approprié pour les réactions de réduction.

Le raffinage pour atteindre une haute pureté utilise généralement le procédé électrolytique de Wohlwill ou la technique chlorurante de Miller. Le procédé Wohlwill emploie l'électrolyse d'une solution d'acide chloraurique avec des anodes d'or impur et des cathodes d'or pur, atteignant des niveaux de pureté supérieurs à 99,99%. Le procédé Miller implique un traitement au dichlore gazeux de l'or en fusion à environ 1100°C, où les métaux de base forment des chlorures volatils tandis que l'or reste inchangé, fournissant une pureté d'environ 99,5%.

Applications technologiques et perspectives futures

Les applications électroniques exploitent la combinaison exceptionnelle de conductivité électrique, de résistance à la corrosion et de stabilité de l'or sous diverses conditions environnementales. Des applications critiques incluent le soudage des semiconducteurs où des fils d'or de 15-50 μm relient les circuits intégrés aux bornes des boîtiers. La liaison or-silicium fournit une connexion électrique fiable capable de résister aux cycles thermiques et au vieillissement qui dégradent les matériaux alternatifs.

Les circuits imprimés utilisent des revêtements d'or sur les surfaces de contact, les broches connecteurs et les bords de connexion où les exigences de fiabilité justifient le coût supplémentaire. L'épaisseur typique des dépôts varie de 0,5 à 2,5 μm sur des couches barrières de nickel empêchant la diffusion du cuivre. Le procédé d'or immersion, impliquant une réaction de déplacement entre le chlorure d'or et le cuivre, fournit une méthode économique pour obtenir une couverture uniforme sur des géométries complexes.

Les applications catalytiques représentent un domaine technologique en croissance rapide où les nanoparticules d'or démontrent une activité remarquable pour diverses transformations chimiques. Les catalyseurs d'oxydation du monoxyde de carbone emploient des particules d'or inférieures à 5 nm supportées sur des oxydes métalliques comme le dioxyde de titane ou l'oxyde de fer. L'activité extraordinaire provient des effets quantiques de taille modifiant la structure électronique et créant des sites hautement actifs pour l'activation moléculaire.

Les applications biomédicales exploitent la biocompatibilité de l'or et ses propriétés optiques uniques pour le diagnostic et la thérapie. Les nanoparticules d'or permettent des systèmes de délivrance ciblée de médicaments où la fonctionnalisation de surface dirige les particules vers des cibles cellulaires spécifiques. La thérapie photothermique utilise l'absorption proche infrarouge des nanobâtonnets d'or pour générer un chauffage localisé dans le traitement du cancer, tandis que des agents de contraste à base d'or améliorent des techniques d'imagerie médicale comme la tomodensitométrie et la tomographie en cohérence optique.

Les technologies émergentes explorent le potentiel de l'or dans des systèmes d'énergie renouvelable, l'électronique quantique et les matériaux avancés. Les applications plasmoniques exploitent les nanostructures d'or pour manipuler la lumière à l'échelle sub-longueur d'onde, permettant d'améliorer l'efficacité des cellules solaires et de développer des dispositifs optiques novateurs. Des recherches se poursuivent sur des dispositifs supraconducteurs à base d'or, des catalyseurs monoatomiques et des matériaux hybrides organiques-inorganiques où les propriétés uniques de l'or permettent des fonctionnalités auparavant impossibles.

Développement historique et découverte

La découverte de l'or remonte à avant l'histoire écrite, des preuves archéologiques indiquant son utilisation par les humains dès environ 4600-4200 avant JC dans la nécropole de Varna en Bulgarie. Ces premiers artefacts en or démontrent des techniques métallurgiques sophistiquées incluant l'alliage, la mise en forme et les applications décoratives qui ont établi l'association de l'or avec la richesse et la permanence. La civilisation égyptienne antique utilisait abondamment l'or pour des objets cérémoniels, des bijoux et des éléments architecturaux, des peintures murales représentant des techniques d'exploitation et de traitement de l'or.

L'antiquité classique reconnaissait l'inertie chimique de l'or, les auteurs romains notant sa résistance au feu et à la corrosion. Le nom latin "aurum" dérive des racines proto-indo-européennes signifiant "briller" ou "aube", reflétant l'apparence lumineuse caractéristique qui distingue l'or parmi les métaux. Les alchimistes médiévaux ont recherché la synthèse de l'or par transmutation, développant involontairement de nombreuses techniques chimiques fondamentales tout en cherchant à transformer les métaux de base en or.

La compréhension scientifique de la chimie de l'or s'est développée aux XVIIIe et XIXe siècles par l'étude systématique de ses composés et propriétés. Les travaux d'Antoine Lavoisier ont établi l'or comme substance élémentaire plutôt que composé, tandis que des recherches ultérieures ont caractérisé les sels d'or, ses complexes de coordination et son comportement électrochimique. Le développement de l'aqua regia comme solvant de l'or a fourni une capacité analytique cruciale pour les essais et les procédés de purification.

La chimie moderne de l'or s'est développée grâce aux avancées du XXe siècle en théorie de coordination, compréhension de la structure électronique et techniques analytiques. La théorie de coordination d'Alfred Werner a expliqué la géométrie et la liaison des complexes d'or, tandis que la cristallographie aux rayons X a révélé des informations structurales détaillées. Les recherches contemporaines continuent d'élargir les applications de l'or dans la catalyse, la nanotechnologie et la science des matériaux, démontrant que ce métal ancien reste à la pointe de l'innovation chimique.

Conclusion

L'or se distingue dans le tableau périodique comme l'exemple même de la noblesse chimique, combinant une résistance exceptionnelle à l'oxydation avec des propriétés électroniques uniques issues des effets relativistes. Sa configuration électronique d10s1 distinctive permet la formation de complexes linéaires d'or(I) et plans carrés d'or(III) tout en soutenant des états d'oxydation inhabituels qui élargissent les frontières de la chimie des métaux de transition. Son affinité électronique élevée et ses potentiels de réduction positifs quantifient sa réticence à participer aux réactions chimiques, mais les composés d'or présentent une riche chimie de coordination avec des ligands donneurs mous.

L'importance industrielle continue de s'étendre au-delà des applications traditionnelles en joaillerie et monnaie vers des usages technologiques avancés en électronique, catalyse et biomédecine. La combinaison de conductivité électrique élevée et de résistance à la corrosion assurent l'importance continue de l'or dans les connexions électroniques critiques, tandis que les applications catalytiques émergentes exploitent les effets quantiques de taille des nanoparticules d'or pour atteindre des sélectivités et efficacités réactionnelles inédites.

Les perspectives de recherche future englobent la catalyse monoatomique, les dispositifs plasmoniques et les applications biomédicales où la combinaison unique de stabilité, conductivité et biocompatibilité de l'or permet des solutions technologiques novatrices. La compréhension des effets relativistes en chimie de l'or continue de s'approfondir, fournissant des aperçus applicables à d'autres éléments lourds et contribuant à des cadres théoriques plus larges pour décrire la liaison chimique et les schémas de réactivité à travers le tableau périodique.

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