ZILVERBROMIDE (AGBR): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE

Het zilverbromide is een anorganisch zout met de chemische formule AgBr. De vaste stof is samengesteld uit Ag ⁺ -kationen en Br ^- anionen in een verhouding van 1: 1, aangetrokken door elektrostatische krachten of door ionische bindingen. Het kan worden gezien alsof metallisch zilver een van zijn valentie-elektronen heeft opgegeven voor moleculair broom.

Zijn aard lijkt op zijn "broers en zussen" zilverchloride en jodide. Alle drie de zouten zijn onoplosbaar in water, hebben vergelijkbare kleuren en zijn ook gevoelig voor licht; dat wil zeggen, ze ondergaan fotochemische reacties. Deze eigenschap is gebruikt bij het verkrijgen van foto's, als resultaat van de reductie van Ag ⁺ -ionen tot metallisch zilver.

Zilverbromide-ionen. Bron: Claudio Pistilli

De afbeelding hierboven toont een Ag ⁺ Br ^- ionenpaar , waarin de witte en bruine bollen corresponderen met respectievelijk de Ag ⁺ en Br ^- ionen . Hier stellen ze de ionische binding voor als Ag-Br, maar het is noodzakelijk om aan te geven dat er niet zo'n covalente binding is tussen beide ionen.

Het lijkt misschien tegenstrijdig dat zilver degene is die de zwarte kleur bijdraagt aan foto's zonder kleur. Dit komt doordat de AgBr reageert met licht en een latent beeld genereert; die vervolgens wordt versterkt door de reductie van zilver te vergroten.

Structuur van zilverbromide

Kristalstructuur van zilverbromide. Bron: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

Hierboven ziet u het rooster of de kristalstructuur van zilverbromide. Een meer getrouwe weergave van het verschil in grootte tussen de ionstralen van Ag ⁺ en Br ^{- wordt hier getoond} . Br ^- anionen die volumineuzer, laat tussenruimten waarbij het Ag ⁺ kationen bevinden , dat is omgeven door zes Br ^- (en vice versa).

Deze structuur is kenmerkend voor een kubisch kristallijn systeem, in het bijzonder van het type steenzout; hetzelfde bijvoorbeeld als voor natriumchloride, NaCl. In feite vergemakkelijkt de afbeelding dit door een perfecte kubieke grens te bieden.

Op het eerste gezicht is te zien dat er een verschil in grootte is tussen de ionen. Dit, en misschien de elektronische kenmerken van Ag ⁺ (en het mogelijke effect van sommige onzuiverheden), leidt ertoe dat de AgBr-kristallen defecten vertonen; dat wil zeggen plaatsen waar de volgorde van ionen in de ruimte "verbroken" is.

Kristaldefecten

Deze defecten bestaan uit holtes achtergelaten door afwezige of verplaatste ionen. Bijvoorbeeld, onder zes Br ^- anionen zou er normaal gesproken het Ag ⁺ -kation moeten zijn ; maar in plaats daarvan kan er een gat zijn omdat het zilver in een ander gat is gegaan (Frenkel-defect).

Hoewel ze het kristalrooster aantasten, bevorderen ze de reacties van zilver met licht; en hoe groter de kristallen of hun cluster (grootte van korrels), hoe groter het aantal defecten, en daarom zal het gevoeliger zijn voor licht. Ook hebben onzuiverheden invloed op de structuur en deze eigenschap, vooral die welke met elektronen kunnen worden verminderd.

Als gevolg van het laatste hebben grote AgBr-kristallen minder blootstelling aan licht nodig om ze te verminderen; dat wil zeggen, ze zijn meer wenselijk voor fotografische doeleinden.

Synthese

In het laboratorium kan zilverbromide worden gesynthetiseerd door een waterige oplossing van zilvernitraat, AgNO ₃ , te mengen met het natriumbromidezout, NaBr. Het eerste zout draagt het zilver bij, en het tweede het bromide. Wat volgt is een dubbele verplaatsings- of metathesereactie die kan worden weergegeven door de onderstaande chemische vergelijking:

AgNO ₃ (aq) + NaBr (s) => NaNO ₃ (aq) + AgBr (s)

Merk op dat het natriumnitraatzout, NaNO ₃ , oplosbaar is in water, terwijl AgBr neerslaat als een vaste stof met een vage gele kleur. Vervolgens wordt de vaste stof gewassen en onder vacuüm gedroogd. Naast NaBr zou KBr ook kunnen worden gebruikt als een bron van bromide-anionen.

Aan de andere kant kan AgBr van nature worden verkregen door zijn bromirietmineraal en zijn gepaste zuiveringsprocessen.

Eigendommen

Verschijning

Een witachtig gele klei-achtige vaste stof.

Moleculaire massa

187,77 g / mol.

Dichtheid

6,473 g / ml.

Smeltpunt

432 ° C.

Kookpunt

1502 ° C.

Oplosbaarheid in water

0,140 g / ml bij 20 ° C.

Brekingsindex

2.253.

Warmte capaciteit

270 J / Kg · K.

Gevoeligheid voor licht

In de vorige paragraaf werd gezegd dat er defecten zijn in AgBr-kristallen die de gevoeligheid van dit zout voor licht bevorderen, aangezien ze de gevormde elektronen vangen; en dus wordt in theorie verhinderd dat ze reageren met andere soorten in het milieu, zoals zuurstof in de lucht.

Het elektron komt vrij uit de reactie van Br ^- met een foton:

Br ^- + hv => 1/2 Br ₂ + e ^-

Merk op dat Br ₂ wordt geproduceerd , dat het effen rood zal kleuren als het niet wordt verwijderd. De vrijgekomen elektronen reduceren de Ag ⁺ -kationen in hun tussenruimten tot metallisch zilver (soms weergegeven als Ag ⁰ ):

Ag ⁺ + e ^- => Ag

Met dan de netto vergelijking:

AgBr => Ag + 1 / 2Br ₂

Wanneer de "eerste lagen" van metallisch zilver zich op het oppervlak vormen, wordt er gezegd dat er een latent beeld is dat nog steeds onzichtbaar is voor het menselijk oog. Dit beeld wordt miljoenen keren beter zichtbaar als een andere chemische soort (zoals hydrochinon en fenidon, in het ontwikkelingsproces) de reductie van AgBr-kristallen tot metallisch zilver verhoogt.

Toepassingen

Zwart-wit foto van zakhorloge. Bron: Pexels.

Zilverbromide is van al zijn halogeniden de meest gebruikte op het gebied van fotografische filmontwikkeling. AgBr wordt aangebracht op genoemde films, gemaakt met celluloseacetaat, gesuspendeerd in een gelatine (fotografische emulsie), en in aanwezigheid van 4- (methylamino) fenolsulfaat (Metol) of fenidon, en hydrochinon.

Met al deze reagentia kan het latente beeld tot leven worden gewekt; afwerking en versnellen de transformatie van ionisch naar metallic zilver. Maar als u niet met bepaalde zorg en ervaring te werk gaat, zal al het zilver op het oppervlak oxideren en zal het contrast tussen de zwarte en witte kleuren eindigen.

Daarom zijn de stop-, fixatie- en wasdompelingsstappen van fotografische film van vitaal belang.

Er zijn kunstenaars die zo met deze processen spelen dat ze grijstinten creëren die de schoonheid van het beeld en hun eigen nalatenschap verrijken; En dat alles doen ze, soms misschien zonder het te vermoeden, dankzij chemische reacties, waarvan de theoretische basis wat ingewikkeld kan worden, en een lichtgevoelige AgBr die een startpunt markeert.

Referenties

Wikipedia. (2019). Zilverbromide. Hersteld van: en.wikipedia.org
Michael W. Davidson. (2015, 13 november). Gepolariseerd licht Digital Image Gallery: Silver Bromide. Olympus. Hersteld van: micro.magnet.fsu.edu
Crystran Ltd. (2012). Zilverbromide (AgBr). Hersteld van: crystran.co.uk
Lothar Duenkel, Juergen Eichler, Gerhard Ackermann en Claudia Schneeweiss. (29 juni 2004). Zelfgemaakte emulsies op basis van zilverbromide voor gebruikers in de holografie: productie, verwerking en toepassing, Proc. SPIE 5290, Praktische holografie XVIII: materialen en toepassingen; doi: 10,1117 / 12,525035; https://doi.org/10.1117/12.525035
Alan G. Shape. (1993). Anorganische scheikunde. (Tweede druk.). Redactioneel Reverté.
Carlos Güido en Ma Eugenia Bautista. (2018). Inleiding tot fotografische chemie. Hersteld van: fotografia.ceduc.com.mx
García D. Bello. (9 januari 2014). Scheikunde, fotografie en Chema Madoz. Hersteld van: dimethylsulfuro.es

ZILVERBROMIDE (AGBR): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026