SILBERSULFID (AG2S): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Silbersulfid ist eine anorganische Verbindung , deren chemische Formel Ag ₂ S. Es besteht aus einem grau-schwarzen Feststoff durch Kationen Ag ⁺ und Anionen S ^2- in einem 2: 1. S ^2- ist Ag ⁺ sehr ähnlich , da beide weiche Ionen sind und sich miteinander stabilisieren können.

Silberornamente neigen dazu, sich zu verdunkeln und ihren charakteristischen Glanz zu verlieren. Die Farbänderung ist kein Produkt der Oxidation von Silber, sondern seiner Reaktion mit Schwefelwasserstoff, der in geringen Konzentrationen in der Umwelt vorhanden ist; Dies kann auf die Fäulnis oder den Abbau von schwefelreichen Pflanzen, Tieren oder Lebensmitteln zurückzuführen sein.

Quelle: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0, über Wikimedia Commons

H ₂ S, dessen Molekül ein Schwefelatom trägt, reagiert mit Silber gemäß der folgenden chemischen Gleichung: 2Ag (s) + H ₂ S (g) => Ag ₂ S (s) + H ₂ (g)

Daher ist Ag ₂ S für die auf Silber gebildeten schwarzen Schichten verantwortlich. In der Natur kommt dieses Sulfid jedoch auch in den Mineralien Acantite und Argentite vor. Die beiden Mineralien unterscheiden sich von vielen anderen durch ihre glänzenden schwarzen Kristalle, wie der Feststoff im obigen Bild.

Ag ₂ S hat polymorphe Strukturen, attraktive elektronische und optoelektronische Eigenschaften, ist ein Halbleiter und verspricht ein Material für die Herstellung von Photovoltaik-Geräten wie Solarzellen zu sein.

Struktur

Quelle: Von CCoil, aus Wikimedia Commons

Das obere Bild zeigt die Kristallstruktur von Silbersulfid. Die blauen Kugeln entsprechen Ag ⁺ -Kationen , während die gelben Kugeln S ² -Anionen entsprechen . Ag ₂ S ist polymorph, was bedeutet, dass es unter bestimmten Temperaturbedingungen verschiedene Kristallsysteme annehmen kann.

Wie? Durch einen Phasenübergang. Die Ionen werden so umgeordnet, dass der Temperaturanstieg und die Schwingungen des Feststoffs das Gleichgewicht zwischen elektrostatischer Anziehung und Abstoßung nicht stören. Wenn dies geschieht, wird gesagt, dass es einen Phasenübergang gibt und der Feststoff somit neue physikalische Eigenschaften (wie Glanz und Farbe) aufweist.

Ag ₂ S hat bei normalen Temperaturen (unter 179 ° C) eine monokline Kristallstruktur (α-Ag ₂ S). Zusätzlich zu dieser festen Phase gibt es zwei weitere: den bcc (kubisch zentriert auf dem Körper) zwischen 179 und 586 ° C und den fcc (kubisch zentriert auf den Flächen) bei sehr hohen Temperaturen (δ-Ag ₂ S).

Das Argentitmineral besteht aus der fcc-Phase, auch als β-Ag ₂ S bekannt. Sobald es abgekühlt und in Akanthit umgewandelt ist, überwiegen seine Strukturmerkmale in Kombination. Daher existieren beide kristallinen Strukturen nebeneinander: die monokline und die bcc. Daher entstehen schwarze Feststoffe mit hellen und interessanten Obertönen.

Eigenschaften

Molekulargewicht

247,80 g / mol

Aussehen

Grauschwarze Kristalle

Geruch

Toilette.

Schmelzpunkt

836 ° C. Dieser Wert stimmt mit der Tatsache überein, dass Ag ₂ S eine Verbindung mit wenig ionischem Charakter ist und daher bei Temperaturen unter 1000 ° C schmilzt.

Löslichkeit

In Wasser nur 6,21 × 10 ^–15 g / l bei 25 ° C. Das heißt, die Menge des schwarzen Feststoffs, der solubilisiert wird, ist vernachlässigbar. Dies ist wiederum auf den niedrigen polaren Charakter der Ag-S-Bindung zurückzuführen, bei der es keinen signifikanten Unterschied in der Elektronegativität zwischen den beiden Atomen gibt.

Auch Ag ₂ S ist in allen Lösungsmitteln unlöslich. Kein Molekül kann seine kristallinen Schichten effizient in solvatisierte Ag ^{+ -} und S ^2- -Ionen trennen .

Struktur

Im Bild der Struktur sehen Sie auch vier Schichten von S-Ag-S-Bindungen, die sich übereinander bewegen, wenn der Feststoff einer Kompression ausgesetzt wird. Dieses Verhalten bedeutet, dass es, obwohl es ein Halbleiter ist, wie viele Metalle bei Raumtemperatur duktil ist.

S-Ag-S-Schichten passen aufgrund ihrer Winkelgeometrien, die als Zickzack betrachtet werden, richtig. Da es eine Kompressionskraft gibt, bewegen sie sich auf einer Verschiebungsachse und verursachen so neue nichtkovalente Wechselwirkungen zwischen den Silber- und Schwefelatomen.

Brechungsindex

2.2

Dielektrizitätskonstante

6

Elektronisch

Ag ₂ S ist ein amphoterer Halbleiter, das heißt, er verhält sich so, als wäre er vom Typ n und vom Typ p. Es ist auch nicht spröde, daher wurde es für seine Anwendung in elektronischen Geräten untersucht.

Reduktionsreaktion

Ag ₂ S kann durch Baden der schwarzen Stücke mit heißem Wasser, NaOH, Aluminium und Salz zu metallischem Silber reduziert werden. Folgende Reaktion findet statt:

3Ag ₂ S (s) + 2Al (s) + 3H ₂ O (l) => 6Ag (s) + 3H ₂ S (aq) + Al ₂ O ₃ (s)

Nomenklatur

Silber, dessen Elektronenkonfiguration 4d ¹⁰ 5s ^{1 ist} , kann nur ein Elektron verlieren: sein äußerstes Orbital 5s. Somit bleibt dem Ag ⁺ -Kation eine elektronische 4d ¹⁰ -Konfiguration übrig . Daher hat es eine eindeutige Wertigkeit von +1, die bestimmt, wie seine Verbindungen genannt werden sollen.

Schwefel hingegen hat eine elektronische 3s ² 3p ⁴ -Konfiguration und benötigt zwei Elektronen, um sein Valenzoktett zu vervollständigen. Wenn es diese beiden Elektronen (aus Silber) gewinnt, wird es mit Konfiguration in das Sulfidanion S ^{2- umgewandelt} . Das heißt, es ist isoelektronisch für das Edelgas Argon.

Ag ₂ S muss also nach folgenden Nomenklaturen benannt werden:

Systematisch

Di - Silber- Monosulfid . Hier wird die Anzahl der Atome jedes Elements berücksichtigt und sie werden mit den Präfixen der griechischen Zähler markiert.

Lager

Silbersulfid. Da es eine eindeutige Wertigkeit von +1 hat, wird es nicht mit römischen Ziffern in Klammern angegeben: Silber (I) sulfid; das ist falsch.

Traditionell

Sulfid ARGENT ico . Da Silber mit einer Wertigkeit von +1 "funktioniert", wird das Suffix -ico zu seinem lateinischen Namen argentum hinzugefügt.

Anwendungen

Einige der neuen Verwendungen für Ag ₂ S sind wie folgt:

-Die kolloidalen Lösungen seiner Nanopartikel (mit unterschiedlichen Größen) haben eine antibakterielle Wirkung, sind nicht toxisch und können daher in den Bereichen Medizin und Biologie verwendet werden.

-Ihre Nanopartikel können sogenannte Quantenpunkte bilden. Sie absorbieren und emittieren Strahlung mit größerer Intensität als viele fluoreszierende organische Moleküle, so dass sie diese als biologische Marker ersetzen können.

-Die Strukturen von α-Ag ₂ S lassen es bemerkenswerte elektronische Eigenschaften aufweisen, die als Solarzellen verwendet werden können. Es ist auch ein Ausgangspunkt für die Synthese neuer thermoelektrischer Materialien und Sensoren.

Verweise

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