ОКСИД СЕРЕБРА (AG2O): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2024

Оксид серебра представляет собой неорганическое соединение , химическая формула которого Ag ₂ O. связывания атомов сила полностью ионной в природе; следовательно, он состоит из ионного твердого вещества, в котором имеется часть двух катионов Ag ^+, электростатически взаимодействующих с анионом O ^2- .

Оксид-анион, O ^2- , является результатом взаимодействия атомов серебра на поверхности с кислородом окружающей среды; во многом так же, как железо и многие другие металлы. Вместо того, чтобы покраснеть и превратиться в ржавчину, кусок или драгоценный камень из серебра станет черным, что характерно для оксида серебра.

Pixabay

Например, на изображении выше вы можете увидеть чашку из оксидированного серебра. Обратите внимание на его почерневшую поверхность, хотя она все еще сохраняет некоторый орнаментальный блеск; поэтому даже предметы из оксидированного серебра можно считать достаточно привлекательными для декоративного использования.

Свойства оксида серебра таковы, что они, на первый взгляд, не разъедают исходную металлическую поверхность. Он образуется при комнатной температуре при простом контакте с кислородом воздуха; и, что еще более интересно, он может разлагаться при высоких температурах (выше 200 ° C).

Это означает, что если схватить стекло на картине и приложить к нему жар интенсивного пламени, оно вернет свое серебряное свечение. Следовательно, его образование - термодинамически обратимый процесс.

Оксид серебра также имеет другие свойства и, помимо своей простой формулы Ag ₂ O, включает сложные структурные организации и множество твердых веществ. Однако Ag ₂ O, возможно, наряду с Ag ₂ O ₃ , является наиболее представительным из оксидов серебра.

Структура оксида серебра

Источник: CCoil, Wikimedia Commons.

Как его структура? Как упоминалось в начале: это ионное твердое вещество. По этой причине в его структуре не может быть ковалентных связей Ag-O или Ag = O; поскольку, если бы они были, свойства этого оксида резко изменились бы. Тогда именно ионы Ag ⁺ и O ^2- в соотношении 2: 1 испытывают электростатическое притяжение.

Следовательно, структура оксида серебра определяется тем, как ионные силы размещают ионы Ag ⁺ и O ^2- в пространстве .

На изображении выше, например, есть элементарная ячейка для кубической кристаллической системы: катионы Ag ⁺ представляют собой серебристо-синие сферы, а O ^{2 -} красноватые сферы.

Если подсчитать количество сфер, будет обнаружено, что невооруженным глазом девять серебристо-синих и четыре красных. Однако рассматриваются только фрагменты сфер, содержащихся в кубе; считая их долями от общего количества сфер, должно соблюдаться соотношение 2: 1 для Ag ₂ O.

Повторяя структурную единицу тетраэдра AgO _4, окруженного четырьмя другими Ag ⁺ , создается все черное твердое тело (без учета дырок или неровностей, которые могут иметь эти кристаллические структуры).

Изменения с числом валентности

Сосредоточившись теперь не на тетраэдре AgO _4, а на линии AgOAg (обратите внимание на вершины верхнего куба), мы увидим, что твердый оксид серебра состоит, с другой точки зрения, из множества слоев ионов, расположенных линейно (хотя и наклонно). Все это в результате «молекулярной» геометрии вокруг Ag ⁺ .

Это было подтверждено несколькими исследованиями его ионной структуры.

Серебро работает преимущественно с валентностью +1, так как при потере электрона его результирующая электронная конфигурация составляет 4d ¹⁰ , что очень стабильно. Другие валентности, такие как Ag ²⁺ и Ag ³⁺ , менее стабильны, поскольку они теряют электроны с почти полных d-орбиталей.

Однако ион Ag ³⁺ относительно менее нестабилен по сравнению с Ag ²⁺ . Фактически, он может сосуществовать в компании Ag ^+, химически обогащая структуру.

Его электронная конфигурация - 4d ⁸ , с неспаренными электронами, что придает ему некоторую стабильность.

В отличие от линейной геометрии вокруг ионов Ag ⁺ , было обнаружено, что ионы Ag ³⁺ имеют квадратную плоскость. Следовательно, оксид серебра с ионами Ag ³⁺ будет состоять из слоев, состоящих из квадратов AgO ₄ (не тетраэдров), электростатически связанных линиями AgOAg; так обстоит дело с Ag ₄ O ₄ или Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ с моноклинной структурой.

Физические и химические свойства

Источник: Benjah-bmm27, Wikimedia Commons.

Если соскоблить поверхность серебряной чашки на основном изображении, получится твердое тело, которое не только черного цвета, но также имеет оттенки коричневого или коричневого (верхнее изображение). Некоторые из его физических и химических свойств, о которых сообщается на данный момент, следующие:

Молекулярный вес

231,735 г / моль

Внешность

Черно-коричневое твердое вещество в виде порошка (обратите внимание, что, несмотря на то, что оно является ионным твердым веществом, оно не имеет кристаллического вида). Не имеет запаха, смешанный с водой придает ему металлический привкус.

плотность

7,14 г / мл.

Температура плавления

277-300 ° С. Конечно, он плавится в твердое серебро; то есть, вероятно, он разлагается до образования жидкого оксида.

Kps

1,52 ∙ ^10-8 в воде при 20 ° С. Следовательно, это соединение, трудно растворимое в воде.

Растворимость

Если внимательно рассмотреть изображение его структуры, будет обнаружено, что сферы Ag ²⁺ и O ^2- почти не различаются по размеру. Это приводит к тому, что только маленькие молекулы могут проходить через внутреннюю часть кристаллической решетки, что делает ее нерастворимой почти во всех растворителях; кроме тех, где он вступает в реакцию, таких как основания и кислоты.

Ковалентный характер

Хотя оксид серебра неоднократно упоминался как ионное соединение, некоторые свойства, такие как его низкая температура плавления, противоречат этому утверждению.

Конечно, рассмотрение ковалентного характера не разрушает того, что было объяснено в отношении его структуры, так как было бы достаточно добавить модель сфер и столбиков к структуре Ag ₂ O, чтобы указать ковалентные связи.

Точно так же тетраэдры и квадратные плоскости AgO ₄ , а также линии AgOAg будут связаны ковалентными связями (или ионными ковалентными).

Имея это в виду, Ag ₂ O на самом деле был бы полимером. Однако рекомендуется рассматривать его как ионное твердое вещество с ковалентным характером (природа связи которого остается проблемой сегодня).

декомпозиция

Сначала было упомянуто, что его образование термодинамически обратимо, поэтому он поглощает тепло, чтобы вернуться в свое металлическое состояние. Все это можно выразить двумя химическими уравнениями таких реакций:

4Ag (т) + O ₂ (г) => 2Ag ₂ O (т) + Q

2Ag ₂ O (т) + Q => 4Ag (т) + O ₂ (г)

Где Q представляет собой тепло в уравнении. Это объясняет, почему огонь, обжигающий поверхность окисленной серебряной чашки, возвращает ей серебристое свечение.

Следовательно, трудно предположить, что существует Ag ₂ O (l), поскольку он мгновенно разлагается при нагревании; если давление не будет повышено слишком высоко для получения указанной коричнево-черной жидкости.

Номенклатура

Когда появилась возможность наличия ионов Ag ²⁺ и Ag ³⁺ в дополнение к обычному и преобладающему Ag ⁺ , термин «оксид серебра» стал казаться недостаточным для обозначения Ag ₂ O.

Это потому, что иона Ag ⁺ больше, чем других, поэтому Ag ₂ O взят как единственный оксид; что не совсем правильно.

Если считать, что Ag ²⁺ практически не существует, учитывая его нестабильность, то будут иметься только ионы с валентностями +1 и +3; то есть Ag (I) и Ag (III).

Валенсии I и III

Поскольку Ag (I) имеет самую низкую валентность, его называют добавлением суффикса –oso к его названию argentum. Таким образом, Ag ₂ O - это оксид серебра или, согласно систематической номенклатуре, диплорид монооксида.

Если полностью игнорировать Ag (III), то его традиционная номенклатура должна быть: оксид серебра вместо оксида серебра.

С другой стороны, Ag (III) является высшей валентностью, к его названию добавляется суффикс –ico. Таким образом, Ag ₂ O ₃ представляет собой оксид серебра (2 иона Ag ³⁺ с тремя O ^2- ). Кроме того, его название в соответствии с систематической номенклатурой было бы: триоксид дипломата.

Если наблюдается структура Ag ₂ O ₃ , можно предположить, что это продукт окисления озоном, O ₃ , а не кислородом. Следовательно, его ковалентный характер должен быть выше, поскольку это ковалентное соединение со связями Ag-OOO-Ag или Ag-O ₃ -Ag.

Систематическая номенклатура сложных оксидов серебра

AgO, также обозначаемый как Ag ₄ O ₄ или Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ , представляет собой оксид серебра (I, III), так как он имеет валентности +1 и +3. Его название по систематической номенклатуре было бы: тетраоксид тетраплата.

Эта номенклатура очень помогает, когда речь идет о других стехиометрически сложных оксидах серебра. Например, предположим, что два твердых вещества 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ и Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O ₃ .

Напишите первое более подходящим способом: Ag ₆ O ₅ (счет и добавление атомов Ag и O). Тогда его назовут пентоксидом гексаплата. Обратите внимание, что этот оксид имеет менее богатый состав серебра, чем Ag ₂ O (6: 5 <2: 1).

Если записать второе твердое тело по-другому, это будет: Ag ₈ O ₁₀ . Его название - декаоксид окта-серебра (с соотношением 8:10 или 4: 5). Этот гипотетический оксид серебра будет «очень окисленным».

Приложения

Исследования в поисках новых и сложных применений оксида серебра продолжаются и по сей день. Некоторые из его применений перечислены ниже:

-Он растворяется в аммиаке, нитрате аммония и воде с образованием реагента Толленса. Этот реагент является полезным инструментом для качественного анализа в лабораториях органической химии. Он позволяет определить наличие альдегидов в образце с образованием «серебряного зеркала» в пробирке как положительный ответ.

-Вместе с металлическим цинком образует первичные цинко-серебряные оксидные батареи. Это, пожалуй, одно из самых распространенных и домашних применений.

-Он служит газоочистителем, поглощая, например, CO ₂ . При нагревании он выделяет захваченные газы и может использоваться многократно.

-Благодаря антимикробным свойствам серебра его оксид используется в биоанализе и исследованиях очистки почвы.

-Это мягкий окислитель, способный окислять альдегиды до карбоновых кислот. Точно так же он используется в реакции Гофмана (третичных аминов) и участвует в других органических реакциях в качестве реагента или катализатора.

Ссылки

1. Бергстрессер М. (2018). Оксид серебра: формула, разложение и образование. Учиться. Получено с: study.com
2. Авторы и редакторы томов III / 17E-17F-41C. (SF). Кристаллическая структура оксидов серебра (Ag (x) O (y)), параметры решетки. (Числовые данные и функциональные взаимосвязи в науке и технике), том 41C. Шпрингер, Берлин, Гейдельберг.
3. Махендра Кумар Триведи, Рама Мохан Таллапрагада, Алиса Брантон, Дахрин Триведи, Гопал Наяк, Омпракаш Латиял, Снехасис Джана. (2015). Возможное влияние энергетической обработки биополя на физические и термические свойства порошка оксида серебра. Международный журнал биомедицинской науки и техники. Т. 3, № 5, с. 62-68. DOI: 10.11648 / j.ijbse.20150305.11
4. Салливан Р. (2012). Разложение оксида серебра. Университет Орегона. Получено с: chemdemos.uoregon.edu
5. Флинт, Деянда. (24 апреля 2014 г.). Использование батарей из оксида серебра. Sciencing. Получено с: sciencing.com
6. Салман Монтасир Э. (2016). Исследование некоторых оптических свойств оксида серебра (Ag2o) с помощью спектрофотометра UVVisible. . Получено с: iosrjournals.org
7. Бард Аллен Дж. (1985). Стандартные потенциалы в водном растворе. Марсель Деккер. Получено с: books.google.co.ve