TLENEK SREBRA (AG2O): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE - CHEMIA - 2026

Tlenku srebra jest nieorganicznym związkiem, którego wzór chemiczny jest Ag ₂ O. wiążąca atomy Siła jonowa jest całkowicie w przyrodzie; dlatego składa się z jonowego ciała stałego, w którym występuje proporcja dwóch kationów Ag ⁺ oddziałujących elektrostatycznie z anionem O ^2- .

Anion tlenkowy O ^2- powstaje w wyniku oddziaływania atomów srebra na powierzchni z tlenem w środowisku; w podobny sposób jak żelazo i wiele innych metali. Zamiast zaczerwienienia i kruszenia się w rdzę, kawałek lub klejnot srebra zmienia kolor na czarny, charakterystyczny dla tlenku srebra.

Pixabay

Na przykład na powyższym obrazku widać oksydowany srebrny kubek. Zwróć uwagę na jego poczerniałą powierzchnię, chociaż nadal zachowuje ozdobny połysk; dlatego nawet przedmioty z oksydowanego srebra można uznać za wystarczająco atrakcyjne do zastosowań dekoracyjnych.

Właściwości tlenku srebra są takie, że na pierwszy rzut oka nie zjadają pierwotnej powierzchni metalu. Tworzy się w temperaturze pokojowej przez prosty kontakt z tlenem w powietrzu; a co ciekawsze, może rozkładać się w wysokich temperaturach (powyżej 200 ° C).

Oznacza to, że gdyby szkło na zdjęciu zostało uchwycone i przyłożone do niego ciepło intensywnego płomienia, odzyskałoby swój srebrny blask. Dlatego jego powstawanie jest procesem odwracalnym termodynamicznie.

Tlenek srebra ma również inne właściwości i poza swoim prostym wzorem Ag ₂ O obejmuje złożone struktury strukturalne i bogatą różnorodność ciał stałych. Jednak Ag ₂ O jest prawdopodobnie, obok Ag ₂ O ₃ , najbardziej reprezentatywnym z tlenków srebra.

Struktura tlenku srebra

Źródło: CCoil, źródło Wikimedia Commons

Jaka jest jego struktura? Jak wspomniano na początku: jest to jonowe ciało stałe. Z tego powodu w jego strukturze nie może występować ani wiązanie kowalencyjne Ag-O, ani Ag = O; ponieważ gdyby tak było, właściwości tego tlenku zmieniłyby się drastycznie. Jest to wówczas jony Ag ⁺ i O ^2- w stosunku 2: 1 i ulegające przyciąganiu elektrostatycznemu.

W konsekwencji struktura tlenku srebra jest determinowana przez sposób, w jaki siły jonowe porządkują jony Ag ⁺ i O ^2- w przestrzeni .

Na powyższym obrazku, na przykład, znajduje się komórka elementarna dla sześciennego systemu krystalicznego: kationy Ag ⁺ to srebrnoniebieskie kule, a O2 ^- czerwonawe kule.

Jeśli policzymy liczbę kul, okaże się, że gołym okiem jest dziewięć srebrzysto-niebieskich i cztery czerwone. Pod uwagę brane są jednak tylko fragmenty sfer zawartych w sześcianie; licząc je, będąc ułamkami wszystkich kulek, należy zachować stosunek 2: 1 dla Ag ₂ O.

Powtarzając jednostkę strukturalną czworościanu AgO ₄ otoczonego przez cztery inne Ag ⁺ , budowana jest cała czarna bryła (ignorując dziury lub nieregularności, które mogą mieć te układy krystaliczne).

Zmiany wraz z liczbą walencyjną

Skupiając się teraz nie na czworościanie AgO _4, ale na linii AgOAg (obserwuj wierzchołki górnego sześcianu), zobaczymy, że stały tlenek srebra składa się, z innej perspektywy, z wielu warstw jonów ułożonych liniowo (chociaż nachylonych). Wszystko to dzięki geometrii „molekularnej” wokół Ag ⁺ .

Potwierdzają to liczne badania jego struktury jonowej.

Srebro działa głównie z walencją +1, ponieważ podczas utraty elektronu jego wynikowa konfiguracja elektroniczna wynosi 4d ¹⁰ , co jest bardzo stabilne. Inne wartościowości, takie jak Ag ²⁺ i Ag ^3+, są mniej stabilne, ponieważ tracą elektrony z prawie pełnych orbitali d.

Jednak jon Ag ³⁺ jest stosunkowo mniej niestabilny w porównaniu z Ag ²⁺ . W rzeczywistości może współistnieć w towarzystwie Ag ^+, wzbogacając chemicznie strukturę.

Jego konfiguracja elektroniczna to 4d ⁸ , z niesparowanymi elektronami w taki sposób, że zapewnia pewną stabilność.

W przeciwieństwie do liniowych geometrii wokół jonów Ag ⁺ , stwierdzono, że jony Ag ³⁺ są kwadratowe. Dlatego tlenek srebra z jonami Ag ³⁺ składałby się z warstw złożonych z kwadratów AgO ₄ (nie tetraedrów) połączonych elektrostatycznie liniami AgOAg; tak jest w przypadku Ag ₄ O ₄ lub Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ o budowie jednoskośnej.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Źródło: Benjah-bmm27, źródło Wikimedia Commons

Zadrapanie powierzchni srebrnego kubka na głównym zdjęciu spowodowałoby powstanie ciała stałego, które jest nie tylko czarne, ale ma również odcienie brązu lub brązu (górne zdjęcie). Niektóre z opisanych obecnie właściwości fizycznych i chemicznych są następujące:

Waga molekularna

231,735 g / mol

Wygląd

Czarnobrązowe ciało stałe w postaci proszku (zauważ, że pomimo tego, że jest ciałem stałym jonowym, nie ma krystalicznego wyglądu). Jest bezwonny i zmieszany z wodą nadaje mu metaliczny posmak

Gęstość

7,14 g / ml.

Temperatura topnienia

277-300 ° C. Z pewnością topi się w litym srebrze; to znaczy, prawdopodobnie rozkłada się przed utworzeniem ciekłego tlenku.

Kps

1,52 ∙ ^10-8 w wodzie o temperaturze 20 ° C Jest więc związkiem trudno rozpuszczalnym w wodzie.

Rozpuszczalność

Jeśli przyjrzymy się uważnie obrazowi jego struktury, okaże się, że sfery Ag ²⁺ i O ^2- nie różnią się prawie wielkością. Powoduje to, że tylko małe cząsteczki mogą przechodzić przez wnętrze sieci krystalicznej, czyniąc ją nierozpuszczalną w prawie wszystkich rozpuszczalnikach; z wyjątkiem tych, w których reaguje, takich jak zasady i kwasy.

Charakter kowalencyjny

Chociaż wielokrotnie powtarzano, że tlenek srebra jest związkiem jonowym, pewne właściwości, takie jak jego niska temperatura topnienia, zaprzeczają temu twierdzeniu.

Z pewnością uwzględnienie charakteru kowalencyjnego nie niszczy tego, co wyjaśniono dla jego struktury, ponieważ wystarczyłoby dodać model sfer i prętów do struktury Ag ₂ O , aby wskazać wiązania kowalencyjne.

Podobnie, czworościany i kwadratowe płaszczyzny AgO ₄ , jak również linie AgOAg, byłyby połączone wiązaniami kowalencyjnymi (lub jonowymi kowalencyjnymi).

Mając to na uwadze, Ag ₂ O byłby faktycznie polimerem. Zaleca się jednak traktowanie go jako jonowego ciała stałego o charakterze kowalencyjnym (którego charakter wiązania pozostaje dziś wyzwaniem).

Rozkład

Na początku wspomniano, że jego powstawanie jest odwracalne termodynamicznie, więc pochłania ciepło, aby powrócić do stanu metalicznego. Wszystko to można wyrazić dwoma równaniami chemicznymi dla takich reakcji:

4Ag (s) + O ₂ (g) => 2Ag ₂ O (s) + Q

2Ag ₂ O (s) + Q => 4Ag (s) + O ₂ (g)

Gdzie Q reprezentuje ciepło w równaniu. To wyjaśnia, dlaczego ogień spalający powierzchnię utlenionego srebrnego kubka przywraca mu srebrzysty blask.

Dlatego trudno jest założyć, że istnieje Ag ₂ O (l), ponieważ rozkładałby się on natychmiast pod wpływem ciepła; chyba że ciśnienie jest zbyt wysokie, aby otrzymać brązowo-czarną ciecz.

Nomenklatura

Kiedy oprócz powszechnego i dominującego Ag ⁺ wprowadzono możliwość obecności jonów Ag ²⁺ i Ag ³⁺ , termin „tlenek srebra” zaczął wydawać się niewystarczający w odniesieniu do Ag ₂ O.

Dzieje się tak, ponieważ jon Ag ⁺ występuje w większej ilości niż inne, więc Ag ₂ O jest jedynym tlenkiem; co nie jest całkiem poprawne.

Jeśli Ag ²⁺ jest uważany za praktycznie nieistniejący, biorąc pod uwagę jego niestabilność, to będą miały tylko jony o wartościowości +1 i +3; to znaczy Ag (I) i Ag (III).

Walencja I i III

Ponieważ Ag (I) jest tym o najniższej wartościowości, jest on nazywany poprzez dodanie przyrostka –oso do jego nazwy argentum. A zatem Ag ₂ O to: tlenek srebra lub, zgodnie z nomenklaturą systematyczną, tlenek diapłytowy.

Jeśli Ag (III) jest całkowicie ignorowany, to jego tradycyjna nomenklatura powinna brzmieć: tlenek srebra zamiast tlenku srebra.

Z drugiej strony, ponieważ Ag (III) jest najwyższą wartościowością, do jego nazwy dodano przyrostek –ico. Zatem Ag ₂ O ₃ to: tlenek srebra (2 jony Ag ³⁺ z trzema O ^2- ). Również jego nazwa według systematycznej nomenklatury brzmiałaby: trójtlenek diplata.

Jeśli obserwuje się strukturę Ag ₂ O ₃ , można przypuszczać, że jest to produkt utleniania przez ozon, O ₃ , zamiast tlenu. Dlatego jego charakter kowalencyjny musi być większy, ponieważ jest to związek kowalencyjny z wiązaniami Ag-OOO-Ag lub Ag-O _3- Ag.

Systematyczne nazewnictwo złożonych tlenków srebra

AgO, również zapisywane jako Ag ₄ O ₄ lub Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ , jest tlenkiem srebra (I, III), ponieważ ma zarówno wartościowości +1, jak i +3. Jego nazwa według systematycznej nomenklatury brzmiałaby: tetratlenek tetraplata.

Ta nomenklatura jest bardzo pomocna, jeśli chodzi o inne stechiometrycznie złożone tlenki srebra. Na przykład załóżmy, że dwa ciała stałe 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ i Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O ₃ .

Zapisanie pierwszego w bardziej odpowiedni sposób brzmiałoby: Ag ₆ O ₅ (zliczanie i dodawanie atomów Ag i O). Jego nazwa brzmiałaby wówczas hexaplate pentoxide. Zauważ, że ten tlenek ma mniej bogaty skład srebra niż Ag ₂ O (6: 5 <2: 1).

Pisząc drugą bryłę w inny sposób, byłoby to: Ag ₈ O ₁₀ . Nazywałaby się dekatlenkiem srebra okta (o stosunku 8:10 lub 4: 5). Ten hipotetyczny tlenek srebra byłby „bardzo utleniony”.

Aplikacje

Badania nad nowymi i wyrafinowanymi zastosowaniami tlenku srebra trwają do dziś. Niektóre z jego zastosowań wymieniono poniżej:

-Rozpuszcza się w amoniaku, azotanie amonu i wodzie, tworząc odczynnik Tollensa. Odczynnik ten jest użytecznym narzędziem w analizie jakościowej w laboratoriach chemii organicznej. Pozwala to na określenie obecności aldehydów w próbce, z utworzeniem „srebrnego lustra” w probówce jako pozytywną odpowiedzią.

-Wraz z metalicznym cynkiem tworzy podstawowe baterie cynkowo-tlenkowe. Jest to prawdopodobnie jedno z jego najczęstszych i domowych zastosowań.

-Służy jako oczyszczacz gazów, pochłaniając np. CO ₂ . Po podgrzaniu uwalnia uwięzione gazy i może być wielokrotnie użyty.

-Ze względu na właściwości przeciwbakteryjne srebra, jego tlenek jest przydatny w bioanalizie i badaniach oczyszczania gleby.

-Jest łagodnym utleniaczem zdolnym do utleniania aldehydów do kwasów karboksylowych. Podobnie jest stosowany w reakcji Hofmanna (trzeciorzędowych amin) i uczestniczy w innych reakcjach organicznych, jako odczynnik lub katalizator.

Bibliografia

1. Bergstresser M. (2018). Tlenek srebra: formuła, rozkład i tworzenie. Badanie. Odzyskany z: study.com
2. Autorzy i redaktorzy tomów III / 17E-17F-41C. (sf). Tlenki srebra (Ag (x) O (y)) struktura krystaliczna, parametry sieci krystalicznej. (Dane liczbowe i relacje funkcjonalne w nauce i technologii), tom 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
3. Mahendra Kumar Trivedi, Rama Mohan Tallapragada, Alice Branton, Dahryn Trivedi, Gopal Nayak, Omprakash Latiyal, Snehasis Jana. (2015). Potencjalny wpływ uzdatniania energii biopola na właściwości fizyczne i termiczne proszku tlenku srebra. International Journal of Biomedical Science and Engineering. Vol. 3, nr 5, str. 62-68. doi: 10.11648 / j.ijbse.20150305.11
4. Sullivan R. (2012). Rozkład tlenku srebra. University of Oregon. Odzyskany z: chemdemos.uoregon.edu
5. Flint, Deyanda. (24 kwietnia 2014). Zastosowania baterii z tlenkiem srebra. Nauka. Odzyskany z: sciencing.com
6. Salman Montasir E. (2016). Badanie niektórych właściwości optycznych tlenku srebra (Ag2o) przy użyciu spektrofotometru UVVisible. . Odzyskane z: iosrjournals.org
7. Bard Allen J. (1985). Standardowe potencjały w roztworze wodnym. Marcel Dekker. Odzyskane z: books.google.co.ve