СУЛЬФИД СЕРЕБРА (AG2S): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Сульфида серебра представляет собой неорганическое соединение , химическая формула которого Ag ₂ S. Он состоит из серо-черного твердого вещества , образованный катиона Ag ⁺ и анионы S ^2- в 2: 1. S ^2- очень похож на Ag ⁺ , потому что оба являются мягкими ионами и им удается стабилизироваться друг с другом.

Серебряные украшения имеют свойство темнеть, теряя характерный блеск. Изменение цвета является продуктом не окисления серебра, а его реакции с сероводородом, присутствующим в окружающей среде в низких концентрациях; Это может происходить из-за гниения или разложения растений, животных или продуктов, богатых серой.

Источник: Роб Лавинский, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0, через Wikimedia Commons

H ₂ S, молекула которого содержит атом серы, реагирует с серебром в соответствии со следующим химическим уравнением: 2Ag (s) + H ₂ S (g) => Ag ₂ S (s) + H ₂ (g).

Следовательно, Ag ₂ S отвечает за черные слои, образующиеся на серебре. Однако в природе этот сульфид также можно найти в минералах акантит и аргентит. Эти два минерала отличаются от многих других своими блестящими черными кристаллами, как твердое вещество на изображении выше.

Ag ₂ S имеет полиморфную структуру, привлекательные электронные и оптоэлектронные свойства, является полупроводником и обещает стать материалом для производства фотоэлектрических устройств, таких как солнечные элементы.

Структура

Источник: CCoil, Wikimedia Commons.

Верхнее изображение иллюстрирует кристаллическую структуру сульфида серебра. Синие сферы соответствуют катионам Ag ⁺ , а желтые сферы соответствуют анионам S ^2- . Ag ₂ S является полиморфным, что означает, что он может принимать различные кристаллические системы при определенных температурных условиях.

Как? Через фазовый переход. Ионы перестраиваются таким образом, что повышение температуры и колебания твердого тела не нарушают электростатический баланс притяжения-отталкивания. Когда это происходит, говорят, что происходит фазовый переход, и твердое тело, таким образом, проявляет новые физические свойства (такие как блеск и цвет).

Ag ₂ S при нормальных температурах (ниже 179ºC) имеет моноклинную кристаллическую структуру (α-Ag ₂ S). В дополнение к этой твердой фазе есть две другие: ОЦК (кубическая с центром на теле) между 179 и 586ºC и ГЦК (кубическая с центром на гранях) при очень высоких температурах (δ-Ag ₂ S).

Минерал аргентита состоит из фазы ГЦК, также известной как β-Ag ₂ S. После охлаждения и превращения в акантит его структурные особенности преобладают в сочетании. Следовательно, сосуществуют обе кристаллические структуры: моноклинная и ОЦК. Отсюда возникают черные твердые тела с яркими и интересными обертонами.

Свойства

Молекулярный вес

247,80 г / моль

Внешность

Серовато-черные кристаллы

запах

Туалет.

Температура плавления

836 ° С. Это значение согласуется с тем фактом, что Ag ₂ S представляет собой соединение с небольшой ионной структурой и, следовательно, плавится при температурах ниже 1000 ° C.

Растворимость

В воде всего 6,21 ∙ 10 ^-15 г / л при 25ºC. То есть количество растворенного черного твердого вещества незначительно. Это, опять же, связано с низким полярным характером связи Ag-S, где нет значительной разницы в электроотрицательности между двумя атомами.

Кроме того, Ag ₂ S не растворяется во всех растворителях. Ни одна молекула не может эффективно разделить свои кристаллические слои на сольватированные ионы Ag ⁺ и S ^2- .

Структура

На изображении структуры вы также можете увидеть четыре слоя связей S-Ag-S, которые перемещаются друг над другом, когда твердое тело подвергается сжатию. Такое поведение означает, что, несмотря на то, что он является полупроводником, он пластичен, как и многие металлы, при комнатной температуре.

Слои S-Ag-S подходят правильно из-за их угловой геометрии, которая выглядит как зигзаг. Поскольку существует сила сжатия, они движутся по оси смещения, вызывая новые нековалентные взаимодействия между атомами серебра и серы.

Показатель преломления

2.2

Диэлектрическая постоянная

6

Электронный

Ag ₂ S - это амфотерный полупроводник, то есть он ведет себя так, как если бы он был типа n и типа p. Он также не является хрупким, поэтому его исследовали на предмет его применения в электронных устройствах.

Редукционная реакция

Ag ₂ S может быть восстановлен до металлического серебра путем купания черных частиц горячей водой, NaOH, алюминием и солью. Происходит следующая реакция:

3Ag ₂ S ( тв ) + 2Al ( тв ) + 3H ₂ O (l) => 6Ag (тв) + 3H ₂ S (водн.) + Al ₂ O ₃ (тв)

Номенклатура

Серебро, электронная конфигурация которого 4d ¹⁰ 5s ¹ , может потерять только один электрон: его крайнюю орбиталь 5s. Таким образом, у катиона Ag ⁺ остается электронная конфигурация 4d ¹⁰ . Следовательно, он имеет уникальную валентность +1, которая определяет, как следует называть его соединения.

С другой стороны, сера имеет электронную конфигурацию 3s ² 3p ⁴ и требует двух электронов для завершения своего октета валентности. Когда он получает эти два электрона (из серебра), он превращается в сульфид-анион S ^2- с конфигурацией. То есть он изоэлектронен благородному газу аргону.

Таким образом, Ag ₂ S необходимо назвать в соответствии со следующими номенклатурами:

Систематический

Ди- серебряный моно сульфид . Здесь учитывается количество атомов каждого элемента, и они помечены префиксами греческих числителей.

Акции

Сульфид серебра. Поскольку он имеет уникальную валентность +1, он не обозначается римскими цифрами в скобках: сульфид серебра (I); что неверно.

традиционный

Сульфид ARGENT ico . Поскольку серебро «работает» с валентностью +1, к его латинскому названию argentum добавляется суффикс -ico.

Приложения

Некоторые из новых применений Ag ₂ S заключаются в следующем:

-Коллоидные растворы его наночастиц (разного размера) обладают антибактериальной активностью, не токсичны, поэтому могут быть использованы в области медицины и биологии.

-Его наночастицы могут образовывать так называемые квантовые точки. Они поглощают и излучают излучение с большей интенсивностью, чем многие флуоресцентные органические молекулы, поэтому они могут вытеснить последние в качестве биологических маркеров.

-Структура α-Ag ₂ S придает ему поразительные электронные свойства для использования в качестве солнечных элементов. Он также представляет собой отправную точку для синтеза новых термоэлектрических материалов и датчиков.

Ссылки

1. Марк Пеплоу. (17 апреля 2018 г.). Полупроводниковый сульфид серебра тянется как металл. Взято с: cen.acs.org
2. Сотрудничество: Авторы и редакторы томов III / 17E-17F-41C () Кристаллическая структура сульфида серебра (Ag2S). В: Маделунг О., Рёсслер У., Шульц М. (ред.) Элементы с нететраэдрическими связями и бинарные соединения I. Ландольт-Бернштейн - Конденсированная материя группы III (Численные данные и функциональные отношения в науке и технике), том 41C. Шпрингер, Берлин, Гейдельберг.
3. Wikipedia. (2018). Сульфид серебра. Взято с: en.wikipedia.org
4. Станислав Иванович Садовников и кол. (Июль 2016 г.). Наночастицы сульфида серебра Ag ₂ S и коллоидные растворы: синтез и свойства. Взято с: sciencedirect.com
5. Азо материалы. (2018). Полупроводники из сульфида серебра (Ag ₂ S). Взято с: azom.com
6. А. Нвофе. (2015). Перспективы и проблемы тонких пленок сульфида серебра: обзор. Отделение материаловедения и возобновляемых источников энергии, Департамент промышленной физики, Государственный университет Эбоньи, Абакалики, Нигерия.
7. UMassAmherst. (2011). Лекция «Демонстрации»: очистка потускневшего серебра. Взято с: lecturedemos.chem.umass.edu
8. Учиться. (2018). Что такое сульфид серебра? - Химическая формула и использование. Взято с: study.com