СРЕБЪРЕН ОКСИД (AG2O): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На сребърен оксид е неорганично съединение, чиято химична формула е Ag ₂ О. свързване на атомите Силата е изцяло йонен в природата; следователно, той се състои от йонно твърдо вещество, където има пропорция от два Ag ⁺ катиона, взаимодействащи електростатично с анион O ^2-.

Оксидният анион, O ^2-, е резултат от взаимодействието на сребърните атоми на повърхността с кислорода в околната среда; почти по същия начин, както прави желязото и много други метали. Вместо да се зачерви и да се разпадне в ръжда, парче или бижу от сребро става черно, характерно за сребърен оксид.

Pixabay

Например, на изображението по-горе можете да видите окислена сребърна чаша. Обърнете внимание на почернената му повърхност, въпреки че все още запазва някакъв декоративен блясък; поради което дори окислените сребърни предмети могат да се считат за достатъчно привлекателни за декоративна употреба.

Свойствата на сребърен оксид са такива, че на пръв поглед те не изяждат първоначалната метална повърхност. Образува се при стайна температура чрез прост контакт с кислород във въздуха; и още по-интересното е, че може да се разложи при високи температури (над 200 ° C).

Това означава, че ако стъклото на снимката беше хванато и топлината на интензивен пламък беше приложена към него, тя ще възвърне сребърния си блясък. Следователно неговото формиране е термодинамично обратим процес.

Сребърен оксид има и други свойства и освен простата си формула Ag ₂ O, обхваща сложни структурни организации и богато разнообразие от твърди вещества. Въпреки това, Ag ₂ O е може би, заедно с Ag ₂ O ₃, най-представителният на оксидите на среброто.

Сребърна оксидна структура

Източник: CCoil, от Wikimedia Commons

Как е структурата му? Както бе споменато в началото: това е йонно твърдо вещество. Поради тази причина не може да има нито ковалентни връзки Ag-O, нито Ag = O; тъй като, ако имаше, свойствата на този оксид биха се променили драстично. Тогава Ag ⁺ и O ^2- йони в съотношение 2: 1 и изпитват електростатично привличане.

Следователно структурата на сребърен оксид се определя от начина, по който йонните сили подреждат Ag ⁺ и O ^2- йони в пространството.

В горното изображение например има единична клетка за кубична кристална система: Ag ⁺ катионите са сребристо сините сфери, а O2 ^- червеникавите сфери.

Ако се брои броят на сферите, ще се установи, че с просто око има девет сребристо сини и четири червени. Разглеждат се обаче само фрагментите от сферите, съдържащи се в куба; преброяване на тези, които са фракции от общите сфери, съотношението 2: 1 за Ag ₂ О трябва да бъдат изпълнени.

Чрез повтаряне на структурната единица на тетраедъра AgO _4, заобиколен от четири други Ag ⁺, се изгражда цялото черно твърдо вещество (игнорирайки дупките или нередностите, които могат да имат тези кристални устройства).

Променя се с валентния номер

Като се съсредоточим сега не върху тетраедъра AgO _4, а върху линията AgOAg (наблюдавайте върховете на горния куб), ще имаме, че твърдото вещество на сребърния оксид се състои от друга гледна точка от множество слоеве йони, подредени линейно (макар и наклонени). Всичко това в резултат на "молекулярната" геометрия около Ag ⁺.

Това се потвърждава от няколко проучвания на нейната йонна структура.

Среброто работи предимно с валентност +1, тъй като при загуба на електрон получената му електронна конфигурация е 4d ¹⁰, което е много стабилно. Други валентности, като Ag ²⁺ и Ag ^3+, са по-малко стабилни, тъй като губят електрони от почти пълни d орбитали.

Аг ³⁺ йонът обаче е сравнително по-малко нестабилен в сравнение с Ag ²⁺. Всъщност той може да съществува в компанията на Ag ^{+, като} химически обогатява структурата.

Електронната му конфигурация е 4d ⁸, като несдвоените електрони са по такъв начин, че дават известна стабилност.

За разлика от линейните геометрии около Ag ⁺ йони, е установено, че тази на Ag ³⁺ йони е квадратна равнина. Следователно, сребърен оксид с Ag ³⁺ йони ще се състои от слоеве, съставени от квадрати на AgO ₄ (не тетраедри), електростатично свързани с AgOAg линии; такъв е случаят с Ag ₄ O ₄ или Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ с моноклинична структура.

Физични и химични свойства

Източник: Benjah-bmm27, от Wikimedia Commons

Изстъргването на повърхността на сребърната чаша в основното изображение би довело до твърдо вещество, което има не само черен цвят, но има и нюанси на кафяво или кафяво (горно изображение). Някои от неговите физични и химични свойства, отчетени в момента, са следните:

Молекулно тегло

231.735 g / mol

Външен вид

Черно-кафяво твърдо вещество в прахообразна форма (имайте предвид, че въпреки че е йонно твърдо вещество, той няма кристален вид). Той е без мирис, а смесената с вода му придава метален вкус

плътност

7,14 g / mL.

Точка на топене

277-300 ° C. Със сигурност се топи в твърдо сребро; тоест, той вероятно се разлага преди образуването на течния оксид.

KPS

1,52 ∙ 10 ^-8 във вода при 20 ° C. Следователно това е съединение, трудно разтворимо във вода.

разтворимост

Ако внимателно се наблюдава изображението на неговата структура, ще се установи, че сферите Ag ²⁺ и O ^2- не се различават почти по размер. Това води до това, че само малки молекули могат да преминават през вътрешността на кристалната решетка, което я прави неразтворима в почти всички разтворители; с изключение на тези, където реагира, като основи и киселини.

Ковалентни характер

Въпреки че многократно е казано, че сребърен оксид е йонно съединение, някои свойства, като например неговата ниска точка на топене, противоречат на това твърдение.

Разбира се, разглеждането на ковалентния характер не унищожава обясненото за неговата структура, тъй като би било достатъчно да се добави модел на сфери и пръти към структурата на Ag ₂ O, за да се посочат ковалентните връзки.

По същия начин, тетраедрите и квадратните равнини AgO ₄, както и линиите на AgOAg, биха били свързани чрез ковалентни връзки (или йонни коваленти).

Имайки това предвид, Ag ₂ O всъщност би бил полимер. Препоръчва се обаче да се разглежда като йонно твърдо вещество с ковалентен характер (чиято природа на връзката остава предизвикателство и днес).

разлагане

В началото беше споменато, че образуването му е термодинамично обратимо, така че поглъща топлина, за да се върне в металното си състояние. Всичко това може да бъде изразено с две химични уравнения за такива реакции:

4Ag (s) + O ₂ (g) => 2Ag ₂ O (s) + Q

2Ag ₂ O (s) + Q => 4Ag (s) + O ₂ (g)

Където Q представлява топлина в уравнението. Това обяснява защо огънят, изгарящ повърхността на окислената сребърна чаша, я връща към сребристото си сияние.

Следователно е трудно да се предположи, че има Ag ₂ O (l), тъй като той би се разложил моментално от топлина; освен ако налягането не е повишено твърде високо, за да се получи споменатата кафява черна течност.

номенклатура

Когато възможността за йони Ag ²⁺ и Ag ³⁺ беше въведена в допълнение към обикновения и преобладаващ Ag ⁺, терминът „сребърен оксид“ започна да изглежда недостатъчен, за да се отнася до Ag ₂ O.

Това е така, защото Ag ⁺ йони е по-богат от другите, така Ag ₂ О се взема като само оксид; което не е съвсем правилно.

Съобразете се с Ag Ag ²⁺ como prácticamente unuistente dado su inestabilidad, se tendrá entonces solamente los iones con valencias +1 y +3; es decir, Ag (I) y Ag (III).

Валенсия I y III

Al ser el Ag (I) el de menor valencia, se le nombra adicionando el sufijo –oso a su nombre argentum. Así, el Ag ₂ O es: óxido argentoso o, de acuerdo a la nomenclatura sistemática, monóxido de diplata.

Si se ignora completamente al Ag (III), влиза в номенклатурата на традиционните дебе сър: óxido argéntico en lugar de óxido argentoso.

От друга страна, Ag (III) е най-високата валентност, суфиксът –ico се добавя към името му. По този начин, Ag ₂ O ₃ е: сребърен оксид (2 Ag ³⁺ йони с три O ^2-). Също така името му според системната номенклатура би било: диплатен триоксид.

Ако се наблюдава структурата на Ag ₂ O ₃, може да се предположи, че той е продукт на окисляване чрез озон, O ₃, вместо кислород. Следователно, неговото ковалентна характер трябва да бъде по-голям, тъй като е ковалентна съединение с Ag-OOO-Ag или Ag-о ₃ -Ag връзки.

Систематична номенклатура за сложни сребърни оксиди

AgO, също изписан като Ag ₄ O ₄ или Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃, е сребърен оксид (I, III), тъй като има както валентност +1, така и +3. Името му според системната номенклатура би било: тетраоксид на тетраплата.

Тази номенклатура е от голяма полза, когато става дума за други стехиометрично сложни оксиди на сребро. Да предположим например, че двете твърди частици 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ и Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O ₃.

Написването на първото по по-подходящ начин би било: Ag ₆ O ₅ (преброяване и добавяне на атомите на Ag и O). Тогава името му би било хексаплатен пентоксид. Отбележете, че този оксид има по-малко богат сребро състав от Ag ₂ O (6: 5 <2: 1).

Докато пишете второто твърдо вещество по друг начин, би било: Ag ₈ O ₁₀. Името му би било октав сребърен декаоксид (със съотношение 8:10 или 4: 5). Този хипотетичен сребърен оксид би бил "много окислен".

Приложения

Проучванията в търсене на нови и сложни приложения за сребърен оксид продължават и до днес. Някои от неговите приложения са изброени по-долу:

-Разтваря се в амоняк, амониев нитрат и вода, като образува реагента на Толен. Този реагент е полезен инструмент за качествен анализ в лаборатории за органична химия. Той позволява да се определи наличието на алдехиди в проба, като образуването на "сребърно огледало" в епруветката като положителен отговор.

-Заедно с метален цинк, той образува първичните батерии с цинково-сребърен оксид. Това е може би едно от най-често срещаните и домашни приложения.

-Той служи като газов пречиствател, абсорбиращ например CO ₂. При нагряване той отделя хванати газове и може да се използва многократно.

- Поради антимикробните свойства на среброто, неговият оксид е полезен при изследвания за биоанализа и пречистване на почвата.

-Това е леко окисляващо средство, способно да окислява алдехиди до карбоксилни киселини. По същия начин той се използва в реакцията на Хофман (на третични амини) и участва в други органични реакции, като реагент или като катализатор.

Препратки

1. Bergstresser M. (2018). Сребърен оксид: Формула, разлагане и образуване. Изследване. Възстановено от: study.com
2. Автори и редактори на томове III / 17E-17F-41C. (SF). Сребърни оксиди (Ag (x) O (y)) кристална структура, параметри на решетката. (Числени данни и функционални връзки в науката и технологиите), том 41В. Спрингер, Берлин, Хайделберг.
3. Mahendra Kumar Trivedi, Rama Mohan Tallapragada, Alice Branton, Dahryn Trivedi, Gopal Nayak, Omprakash Latiyal, Snehasis Jana. (2015). Потенциалното въздействие на енергийното третиране на биополето върху физичните и топлинните свойства на сребърния оксиден прах. Международен журнал за биомедицинска наука и инженерство. Том 3, № 5, с. 62-68. doi: 10.11648 / j.ijbse.20150305.11
4. Съливан Р. (2012). Разлагане на сребърен оксид. Университета в Орегон. Възстановено от: chemdemos.uoregon.edu
5. Кремен, Деянда. (24 април 2014 г.). Използване на батерии със сребърен оксид. Sciencing. Възстановено от: sciaching.com
6. Салман Монтасир Е. (2016). Проучване на някои оптични свойства на сребърен оксид (Ag2o) с помощта на UVVisible спектрофотометър., Възстановено от: iosrjournals.org
7. Бард Алън Дж. (1985). Стандартни потенциали във воден разтвор. Марсел Декер. Възстановени от: books.google.co.ve