SILBEROXID (AG2O): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Silberoxid ist eine anorganische Verbindung, deren chemische Formel Ag ₂ O lautet . Die Kraft, die die Atome bindet, ist vollständig ionischer Natur; Daher besteht es aus einem ionischen Feststoff, in dem zwei Ag ⁺ -Kationen elektrostatisch mit einem Anion O ^2- wechselwirken .

Das Oxidanion O ^2- resultiert aus der Wechselwirkung der Silberatome an der Oberfläche mit dem Sauerstoff in der Umgebung; ähnlich wie Eisen und viele andere Metalle. Anstatt sich zu röten und zu Rost zu zerfallen, wird ein Stück oder Juwel aus Silber schwarz, was für Silberoxid charakteristisch ist.

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Im obigen Bild sehen Sie beispielsweise eine Tasse aus oxidiertem Silber. Beachten Sie die geschwärzte Oberfläche, obwohl sie immer noch einen gewissen Zierglanz aufweist. Deshalb können auch oxidierte Silbergegenstände für dekorative Zwecke als attraktiv genug angesehen werden.

Die Eigenschaften von Silberoxid sind so, dass sie auf den ersten Blick nicht an der ursprünglichen Metalloberfläche abfressen. Es entsteht bei Raumtemperatur durch einfachen Kontakt mit Luftsauerstoff; und noch interessanter ist, dass es sich bei hohen Temperaturen (über 200 ° C) zersetzen kann.

Dies bedeutet, dass wenn das Glas auf dem Bild erfasst und die Hitze einer intensiven Flamme darauf angewendet würde, es sein silbernes Leuchten wiedererlangen würde. Daher ist seine Bildung ein thermodynamisch reversibler Prozess.

Silberoxid hat auch andere Eigenschaften und umfasst über seine einfache Formel Ag ₂ O hinaus komplexe strukturelle Organisationen und eine Vielzahl von Feststoffen. Ag ₂ O ist jedoch möglicherweise zusammen mit Ag ₂ O ₃ das repräsentativste der Silberoxide.

Silberoxidstruktur

Quelle: CCoil, aus Wikimedia Commons

Wie ist seine Struktur? Wie eingangs erwähnt: Es ist ein ionischer Feststoff. Aus diesem Grund kann es in seiner Struktur weder kovalente Ag-O- noch Ag = O-Bindungen geben; da sich die Eigenschaften dieses Oxids dramatisch ändern würden. Es handelt sich dann um Ag ^{+ -} und O ^2- -Ionen im Verhältnis 2: 1, die eine elektrostatische Anziehung erfahren.

Die Struktur von Silberoxid wird folglich durch die Art und Weise bestimmt, in der Ionenkräfte Ag ^{+ -} und O ^2- -Ionen im Raum anordnen .

Im obigen Bild gibt es zum Beispiel eine Einheitszelle für ein kubisches kristallines System: Die Ag ⁺ -Kationen sind die silberblauen Kugeln und die O ^{2 -} die rötlichen Kugeln.

Wenn die Anzahl der Kugeln gezählt wird, wird festgestellt, dass es mit bloßem Auge neun silbrig blaue und vier rote gibt. Es werden jedoch nur die Fragmente der im Würfel enthaltenen Kugeln berücksichtigt. Wenn man diese als Bruchteile der gesamten Kugeln zählt, muss das 2: 1-Verhältnis für Ag ₂ O eingehalten werden .

Durch Wiederholen der Struktureinheit des AgO ₄ -Tetraeders, die von vier anderen Ag ^{+ umgeben ist} , wird der gesamte schwarze Feststoff aufgebaut (wobei die Lücken oder Unregelmäßigkeiten vermieden werden, die diese kristallinen Anordnungen aufweisen können).

Änderungen mit der Valenznummer

Wenn wir uns jetzt nicht auf das AgO ₄ -Tetraeder konzentrieren, sondern auf die AgOAg-Linie (beachten Sie die Eckpunkte des oberen Würfels), werden wir feststellen, dass der Silberoxidfeststoff aus einer anderen Perspektive aus mehreren Schichten von Ionen besteht, die linear angeordnet sind (obwohl sie geneigt sind). All dies als Ergebnis der "molekularen" Geometrie um Ag ⁺ .

Dies wurde durch mehrere Untersuchungen seiner Ionenstruktur bestätigt.

Silber arbeitet vorwiegend mit der Valenz +1, da beim Verlust eines Elektrons die resultierende elektronische Konfiguration 4d ¹⁰ beträgt, was sehr stabil ist. Andere Valenzen wie Ag ²⁺ und Ag ³⁺ sind weniger stabil, da sie Elektronen aus nahezu vollen d-Orbitalen verlieren.

Das Ag ³⁺ -Ion ist jedoch im Vergleich zu Ag ²⁺ relativ weniger instabil . Tatsächlich kann es in Begleitung von Ag ⁺ koexistieren und die Struktur chemisch anreichern.

Seine elektronische Konfiguration ist 4d ⁸ , mit ungepaarten Elektronen, so dass es ihm eine gewisse Stabilität verleiht.

Im Gegensatz zu den linearen Geometrien um Ag ⁺ -Ionen wurde festgestellt, dass die von Ag ³⁺ -Ionen eine quadratische Ebene ist. Daher würde ein Silberoxid mit Ag ³⁺ -Ionen aus Schichten bestehen, die aus AgO ₄ -Quadraten (nicht Tetraedern) bestehen, die durch AgOAg-Linien elektrostatisch verbunden sind; Dies ist der Fall bei Ag ₄ O ₄ oder Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ mit monokliner Struktur.

Physikalische und chemische Eigenschaften

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Das Abkratzen der Oberfläche des Silberbechers im Hauptbild würde zu einem Feststoff führen, der nicht nur schwarz ist, sondern auch Braun- oder Brauntöne aufweist (oberes Bild). Einige seiner derzeit berichteten physikalischen und chemischen Eigenschaften sind folgende:

Molekulargewicht

231,735 g / mol

Aussehen

Schwarzbrauner Feststoff in Pulverform (beachten Sie, dass er trotz seines ionischen Feststoffs kein kristallines Aussehen aufweist). Es ist geruchlos und mit Wasser gemischt verleiht es einen metallischen Geschmack

Dichte

7,14 g / ml.

Schmelzpunkt

277-300 ° C. Sicherlich schmilzt es zu festem Silber; das heißt, es zersetzt sich wahrscheinlich, bevor es das flüssige Oxid bildet.

Kps

1,52 · 10 ^& supmin; & ^sup8; in Wasser bei 20ºC. Es ist daher eine in Wasser kaum lösliche Verbindung.

Löslichkeit

Wenn das Bild seiner Struktur sorgfältig beobachtet wird, wird sich herausstellen, dass sich die Ag ^{2+ -} und O ² -Kugeln in ihrer Größe nicht annähernd unterscheiden. Dies hat zur Folge, dass nur kleine Moleküle das Innere des Kristallgitters passieren können, wodurch es in fast allen Lösungsmitteln unlöslich wird. außer für diejenigen, bei denen es reagiert, wie Basen und Säuren.

Kovalenter Charakter

Obwohl wiederholt gesagt wurde, dass Silberoxid eine ionische Verbindung ist, widersprechen bestimmte Eigenschaften, wie der niedrige Schmelzpunkt, dieser Aussage.

Sicherlich zerstört die Berücksichtigung des kovalenten Charakters nicht das, was für seine Struktur erklärt wurde, da es ausreichen würde , der Ag ₂ O- Struktur ein Modell von Kugeln und Balken hinzuzufügen , um die kovalenten Bindungen anzuzeigen.

Ebenso würden die Tetraeder- und quadratischen AgO ₄ -Ebenen sowie die AgOAg-Linien durch kovalente Bindungen (oder ionische kovalente) verbunden sein.

In diesem Sinne wäre Ag ₂ O tatsächlich ein Polymer. Es wird jedoch empfohlen, es als einen ionischen Feststoff mit kovalentem Charakter zu betrachten (dessen Art der Bindung bis heute eine Herausforderung bleibt).

Zersetzung

Zuerst wurde erwähnt, dass seine Bildung thermodynamisch reversibel ist, so dass es Wärme absorbiert, um in seinen metallischen Zustand zurückzukehren. All dies kann durch zwei chemische Gleichungen für solche Reaktionen ausgedrückt werden:

4Ag (s) + O ₂ (g) => 2Ag ₂ O (s) + Q.

2Ag ₂ O (s) + Q => 4Ag (s) + O ₂ (g)

Wobei Q Wärme in der Gleichung darstellt. Dies erklärt, warum das Feuer, das die Oberfläche des Bechers aus oxidiertem Silber verbrennt, ihn zu seinem silbernen Schimmer zurückbringt.

Daher ist es schwierig anzunehmen, dass Ag ₂ O (l) vorhanden ist, da es sich sofort durch Hitze zersetzen würde; es sei denn, der Druck wird zu hoch erhöht, um die braunschwarze Flüssigkeit zu erhalten.

Nomenklatur

Als die Möglichkeit von Ag ^{2+ -} und Ag ³⁺ -Ionen zusätzlich zu dem üblichen und vorherrschenden Ag ^{+ eingeführt wurde} , schien der Begriff "Silberoxid" nicht ausreichend zu sein, um sich auf Ag ₂ O zu beziehen .

Dies liegt daran, dass das Ag ⁺ -Ion häufiger vorkommt als die anderen, sodass Ag ₂ O als einziges Oxid verwendet wird. das ist nicht ganz richtig.

Wenn Ag ²⁺ aufgrund seiner Instabilität als praktisch nicht existent angesehen wird, sind nur Ionen mit den Valenzen +1 und +3 vorhanden. das heißt, Ag (I) und Ag (III).

Valencias I und III

Da Ag (I) das mit der niedrigsten Wertigkeit ist, wird es benannt, indem das Suffix –oso zu seinem Argentumnamen hinzugefügt wird. Somit ist Ag ₂ O: Silberoxid oder gemäß der systematischen Nomenklatur diplatiertes Monoxid.

Wenn Ag (III) vollständig ignoriert wird, sollte seine traditionelle Nomenklatur lauten: Silberoxid anstelle von Silberoxid.

Da Ag (III) die höchste Wertigkeit ist, wird dem Namen das Suffix –ico hinzugefügt. Somit ist Ag ₂ O ₃ : Silberoxid (2 Ag ³⁺ -Ionen mit drei O ^2- ). Auch sein Name nach der systematischen Nomenklatur wäre: diplata trioxide.

Wenn die Struktur von Ag ₂ O ₃ beobachtet wird , kann angenommen werden, dass es das Produkt der Oxidation durch Ozon, O ₃ , anstelle von Sauerstoff ist. Daher muss sein kovalenter Charakter größer sein, da es sich um eine kovalente Verbindung mit Ag-OOO- Ag- oder Ag-O ₃ -Ag-Bindungen handelt.

Systematische Nomenklatur für komplexe Silberoxide

AgO, auch als Ag ₄ O ₄ oder Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O _{3 geschrieben} , ist ein Silberoxid (I, III), da es sowohl +1 als auch +3 Valenzen aufweist. Sein Name gemäß der systematischen Nomenklatur wäre: Tetraoxid von Tetraplata.

Diese Nomenklatur ist eine große Hilfe, wenn es um andere stöchiometrisch komplexe Silberoxide geht. Angenommen, die beiden Feststoffe 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ und Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O ₃ .

Das erste in geeigneterer Weise zu schreiben wäre: Ag ₆ O ₅ (Zählen und Addieren der Atome von Ag und O). Sein Name wäre dann Hexaplate-Pentoxid. Es ist zu beachten, dass dieses Oxid eine weniger reiche Silberzusammensetzung als Ag ₂ O aufweist (6: 5 <2: 1).

Wenn Sie den zweiten Körper auf eine andere Weise schreiben, wäre dies: Ag ₈ O ₁₀ . Sein Name wäre Octa-Silber-Decaoxid (mit einem Verhältnis von 8:10 oder 4: 5). Dieses hypothetische Silberoxid wäre "sehr oxidiert".

Anwendungen

Studien auf der Suche nach neuen und hoch entwickelten Verwendungen von Silberoxid dauern bis heute an. Einige seiner Verwendungen sind unten aufgeführt:

-Es löst sich in Ammoniak, Ammoniumnitrat und Wasser unter Bildung des Tollens-Reagens. Dieses Reagenz ist ein nützliches Werkzeug für die qualitative Analyse in Laboratorien für organische Chemie. Es ermöglicht die Bestimmung des Vorhandenseins von Aldehyden in einer Probe mit der Bildung eines "Silberspiegels" im Reagenzglas als positive Antwort.

- Zusammen mit metallischem Zink bildet es die primären Zink-Silberoxid-Batterien. Dies ist vielleicht eine der häufigsten und häuslichsten Anwendungen.

-Es dient als Gasreiniger und absorbiert beispielsweise CO ₂ . Beim Erhitzen werden eingeschlossene Gase freigesetzt und können mehrfach wiederverwendet werden.

- Aufgrund der antimikrobiellen Eigenschaften von Silber eignet sich sein Oxid für Bioanalyse- und Bodenreinigungsstudien.

-Es ist ein mildes Oxidationsmittel, das Aldehyde zu Carbonsäuren oxidieren kann. Es wird auch in der Hofmann-Reaktion (von tertiären Aminen) verwendet und ist an anderen organischen Reaktionen beteiligt, entweder als Reagenz oder als Katalysator.

Verweise

1. Bergstresser M. (2018). Silberoxid: Formel, Zersetzung & Bildung. Studie. Wiederhergestellt von: study.com
2. Autoren und Herausgeber der Bände III / 17E-17F-41C. (sf). Silberoxid (Ag (x) O (y)) Kristallstruktur, Gitterparameter. (Numerische Daten und funktionale Beziehungen in Wissenschaft und Technologie), Band 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
3. Mahendra Kumar Trivedi, Rama Mohan Tallapragada, Alice Branton, Dahryn Trivedi, Gopal Nayak, Omprakash Latiyal und Snehasis Jana. (2015). Der mögliche Einfluss der Biofeld-Energiebehandlung auf die physikalischen und thermischen Eigenschaften von Silberoxidpulver. Internationale Zeitschrift für biomedizinische Wissenschaft und Technik. Band 3, Nr. 5, S. 62-68. doi: 10.11648 / j.ijbse.20150305.11
4. Sullivan R. (2012). Zersetzung von Silberoxid. Universität von Oregon. Wiederhergestellt von: chemdemos.uoregon.edu
5. Feuerstein, Deyanda. (24. April 2014). Verwendung von Silberoxidbatterien. Wissenschaft. Wiederhergestellt von: sciencing.com
6. Salman Montasir E. (2016). Untersuchung einiger optischer Eigenschaften von Silberoxid (Ag2o) mit einem UVVisible-Spektrophotometer. . Wiederhergestellt von: iosrjournals.org
7. Bard Allen J. (1985). Standardpotentiale in wässriger Lösung. Marcel Dekker. Wiederhergestellt von: books.google.co.ve