ZILVEROXIDE (AG2O): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

Het zilveroxide is een anorganische verbinding waarvan de chemische formule Ag ₂ O is . De kracht die de atomen bindt is geheel ionisch van aard; daarom bestaat het uit een ionische vaste stof waar een deel van twee Ag ⁺ -kationen elektrostatisch in wisselwerking staat met een anion O ^2- .

Het oxide-anion, O ² , is het resultaat van de interactie van de zilveratomen op het oppervlak met de zuurstof in de omgeving; op vrijwel dezelfde manier als ijzer en vele andere metalen. In plaats van rood te worden en af ​​te brokkelen tot roest, wordt een stuk of juweel van zilver zwart, kenmerkend voor zilveroxide.

Pixabay

In de afbeelding hierboven zie je bijvoorbeeld een geoxideerde zilveren beker. Let op het zwartgeblakerde oppervlak, hoewel het nog steeds wat decoratieve glans behoudt; daarom kunnen zelfs geoxideerde zilveren voorwerpen als aantrekkelijk genoeg worden beschouwd voor decoratief gebruik.

De eigenschappen van zilveroxide zijn zodanig dat ze op het eerste gezicht niet het oorspronkelijke metalen oppervlak wegvreten. Het wordt bij kamertemperatuur gevormd door eenvoudig contact met zuurstof in de lucht; en nog interessanter, het kan bij hoge temperaturen (boven 200 ° C) ontleden.

Dit betekent dat als het glas op de foto zou worden vastgegrepen en de hitte van een intense vlam erop zou worden toegepast, het zijn zilveren gloed zou terugkrijgen. Daarom is de vorming ervan een thermodynamisch omkeerbaar proces.

Zilveroxide heeft ook andere eigenschappen en omvat, naast de eenvoudige formule Ag ₂ O, complexe structurele organisaties en een rijke verscheidenheid aan vaste stoffen. Ag ₂ O is echter, samen met Ag ₂ O ₃ , misschien wel de meest representatieve van de zilveroxiden.

Zilveroxide structuur

Bron: CCoil, van Wikimedia Commons

Hoe is de structuur? Zoals aan het begin vermeld: het is een ionische vaste stof. Om deze reden kunnen er noch Ag-O noch Ag = O covalente bindingen in zijn structuur zijn; aangezien, als dat het geval was, de eigenschappen van dit oxide drastisch zouden veranderen. Het zijn dan Ag ⁺ en O ² -ionen in een verhouding van 2: 1 die elektrostatische aantrekkingskracht ondervinden.

De structuur van zilveroxide wordt dus bepaald door de manier waarop ionische krachten Ag ⁺ en O ² -ionen in de ruimte rangschikken .

In de afbeelding hierboven is er bijvoorbeeld een eenheidscel voor een kubisch kristallijn systeem: de Ag ⁺ -kationen zijn de zilverblauwe bollen en de O ^{2 -} de roodachtige bollen.

Als het aantal bollen wordt geteld, zal blijken dat er met het blote oog negen zilverachtig blauw en vier rood zijn. Er wordt echter alleen rekening gehouden met de fragmenten van de bollen die zich in de kubus bevinden; als we deze tellen, zijnde fracties van de totale bollen, moet aan de 2: 1-verhouding voor Ag ₂ O worden voldaan .

Door de structurele eenheid van de AgO _4- tetraëder te herhalen, omringd door vier andere Ag ⁺ , wordt de hele zwarte vaste stof opgebouwd (waarbij de gaten of onregelmatigheden die deze kristallijne ordeningen kunnen hebben, worden genegeerd).

Veranderingen met het valentienummer

Als we ons nu niet concentreren op de AgO _4- tetraëder maar op de AgOAg-lijn (let op de hoekpunten van de bovenste kubus), zullen we zien dat de vaste stof van zilveroxide, vanuit een ander perspectief, bestaat uit meerdere lagen ionen die lineair zijn gerangschikt (hoewel schuin). Dit alles als resultaat van de "moleculaire" geometrie rond Ag ⁺ .

Dit wordt bevestigd door verschillende onderzoeken naar de ionische structuur.

Zilver werkt voornamelijk met valentie +1, aangezien bij verlies van een elektron de resulterende elektronische configuratie 4d ^{10 is} , wat erg stabiel is. Andere valenties, zoals Ag ²⁺ en Ag ^3+, zijn minder stabiel omdat ze elektronen verliezen uit bijna volledige d-orbitalen.

Het Ag ³⁺ -ion is echter relatief minder onstabiel in vergelijking met Ag ²⁺ . In feite kan het naast elkaar bestaan ​​in het gezelschap van Ag ^{+ en} de structuur chemisch verrijken.

De elektronische configuratie is 4d ⁸ , met ongepaarde elektronen op zo'n manier dat het enige stabiliteit geeft.

In tegenstelling tot de lineaire geometrieën rond Ag ⁺ -ionen , is gevonden dat die van Ag ³⁺ -ionen een vierkant vlak is. Daarom zou een zilveroxide met Ag ³⁺ -ionen bestaan ​​uit lagen die zijn samengesteld uit AgO _4- vierkanten (geen tetraëders) die elektrostatisch verbonden zijn door AgOAg-lijnen; dat is het geval bij Ag ₄ O ₄ of Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ met monokliene structuur.

Fysische en chemische eigenschappen

Bron: Benjah-bmm27, van Wikimedia Commons

Het schrapen van het oppervlak van de zilveren beker in de hoofdafbeelding zou resulteren in een vaste stof die niet alleen zwart van kleur is, maar ook bruine of bruine tinten heeft (bovenste afbeelding). Enkele van de fysische en chemische eigenschappen die momenteel worden gerapporteerd, zijn de volgende:

Molecuulgewicht

231,735 g / mol

Verschijning

Zwartbruine vaste stof in poedervorm (merk op dat ondanks dat het een ionische vaste stof is, het een kristallijn uiterlijk mist). Het is geurloos en vermengd met water geeft het een metaalachtige smaak

Dichtheid

7,14 g / ml.

Smeltpunt

277-300 ° C. Het smelt zeker in massief zilver; dat wil zeggen, het ontleedt waarschijnlijk voordat het vloeibare oxide wordt gevormd.

Kps

1.52 ∙ ^10-8 in water bij 20 ° C. Het is daarom een ​​verbinding die nauwelijks oplosbaar is in water.

Oplosbaarheid

Als het beeld van de structuur zorgvuldig wordt bekeken, zal blijken dat de Ag ²⁺ en O ^2- bollen niet bijna in grootte verschillen. Dit heeft tot gevolg dat alleen kleine moleculen het inwendige van het kristalrooster kunnen passeren, waardoor het in bijna alle oplosmiddelen onoplosbaar wordt; behalve die waar het reageert, zoals basen en zuren.

Covalent karakter

Hoewel herhaaldelijk is gezegd dat zilveroxide een ionische verbinding is, zijn bepaalde eigenschappen, zoals het lage smeltpunt, in tegenspraak met deze bewering.

Zeker, de overweging van het covalente karakter vernietigt niet wat is verklaard voor zijn structuur, aangezien het voldoende zou zijn om een model van bollen en staven aan de Ag ₂ O- structuur toe te voegen om de covalente bindingen aan te duiden.

Evenzo zouden de tetraëders en vierkante AgO _4- vlakken , evenals de AgOAg-lijnen, verbonden zijn door covalente bindingen (of ionische covalente).

Met dit in gedachten zou Ag ₂ O eigenlijk een polymeer zijn. Het wordt echter aanbevolen om het te beschouwen als een ionische vaste stof met een covalent karakter (waarvan de aard van de binding vandaag een uitdaging blijft).

Ontleding

Eerst werd vermeld dat de vorming ervan thermodynamisch omkeerbaar is, dus het absorbeert warmte om terug te keren naar zijn metallische toestand. Dit alles kan worden uitgedrukt door twee chemische vergelijkingen voor dergelijke reacties:

4Ag (s) + O ₂ (g) => 2Ag ₂ O (s) + Q

2Ag ₂ O (s) + Q => 4Ag (s) + O ₂ (g)

Waar Q staat voor warmte in de vergelijking. Dit verklaart waarom het vuur dat het oppervlak van de geoxideerde zilveren beker verbrandt, het terugbrengt naar zijn zilverachtige gloed.

Daarom is het moeilijk om aan te nemen dat er Ag ₂ O (l), omdat het direct ontleden van warmte; tenzij de druk te hoog wordt verhoogd om de bruinzwarte vloeistof te verkrijgen.

Nomenclatuur

Toen de mogelijkheid van Ag ²⁺ en Ag ³⁺ ionen werd geïntroduceerd naast de veel voorkomende en overheersende Ag ⁺ , begon de term 'zilveroxide' onvoldoende te lijken om naar Ag ₂ O te verwijzen .

Dit komt doordat het Ag ⁺ -ion meer overvloedig aanwezig is dan de andere, dus wordt Ag ₂ O als het enige oxide genomen; wat niet helemaal correct is.

Als Ag ²⁺ als praktisch niet-bestaand wordt beschouwd gezien zijn instabiliteit, dan zullen alleen ionen met valenties +1 en +3 worden gebruikt; dat wil zeggen Ag (I) en Ag (III).

Valencia I en III

Aangezien Ag (I) degene is met de laagste valentie, wordt het genoemd door het achtervoegsel –oso toe te voegen aan de argentumnaam. Ag ₂ O is dus: zilveroxide of, volgens de systematische nomenclatuur, diplaatmonoxide.

Als Ag (III) volledig wordt genegeerd, zou de traditionele nomenclatuur moeten zijn: zilveroxide in plaats van zilveroxide.

Aan de andere kant, omdat Ag (III) de hoogste valentie is, wordt het achtervoegsel –ico aan de naam toegevoegd. Ag ₂ O ₃ is dus: zilveroxide (2 Ag ³⁺ ionen met drie O ^2- ). Ook zou de naam volgens de systematische nomenclatuur zijn: diplata trioxide.

Als de structuur van Ag ₂ O ₃ wordt waargenomen , kan worden aangenomen dat het het product is van oxidatie door ozon, O ₃ , in plaats van zuurstof. Daarom moet het covalent karakter groter omdat het een covalente verbinding met Ag-OOO-Ag of Ag-O ₃ -AG bindingen.

Systematische nomenclatuur voor complexe zilveroxiden

AgO, ook geschreven als Ag ₄ O ₄ of Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ , is een oxide van zilver (I, III), aangezien het zowel +1 als +3 valenties heeft. De naam volgens de systematische nomenclatuur zou zijn: tetraoxide of tetraplata.

Deze nomenclatuur is een grote hulp als het gaat om andere stoichiometrisch complexe oxiden van zilver. Stel dat de twee vaste stoffen 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ en Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O _{3 zijn} .

De eerste op een geschiktere manier schrijven zou zijn: Ag ₆ O ₅ (de atomen van Ag en O tellen en optellen). De naam zou dan hexaplaatpentoxide zijn. Merk op dat dit oxide een minder rijke zilversamenstelling heeft dan Ag ₂ O (6: 5 <2: 1).

Terwijl je de tweede vaste stof op een andere manier schrijft, zou het zijn: Ag ₈ O ₁₀ . De naam zou octazilverdecaoxide zijn (met een verhouding van 8:10 of 4: 5). Dit hypothetische zilveroxide zou "sterk geoxideerd" zijn.

Toepassingen

Studies op zoek naar nieuwe en geavanceerde toepassingen voor zilveroxide gaan tot op de dag van vandaag door. Enkele van de toepassingen worden hieronder vermeld:

-Het lost op in ammoniak, ammoniumnitraat en water om het Tollens-reagens te vormen. Dit reagens is een handig hulpmiddel bij kwalitatieve analyse in laboratoria voor organische chemie. Hiermee kan de aanwezigheid van aldehyden in een monster worden bepaald, met de vorming van een "zilverspiegel" in de reageerbuis als positieve reactie.

-Samen met metallisch zink vormt het de primaire zink-zilveroxide-batterijen. Dit is misschien een van de meest voorkomende en thuisgebruik.

-Het dient als gasreiniger en neemt bijvoorbeeld CO _{2 op} . Bij verhitting komen ingesloten gassen vrij en kan het meerdere keren worden hergebruikt.

-Vanwege de antimicrobiële eigenschappen van zilver is het oxide nuttig bij bioanalyse en bodemzuiveringsstudies.

-Het is een mild oxidatiemiddel dat aldehyden kan oxideren tot carbonzuren. Evenzo wordt het gebruikt in de Hofmann-reactie (van tertiaire aminen) en neemt het deel aan andere organische reacties, hetzij als reagens of als katalysator.

Referenties

1. Bergstresser M. (2018). Zilveroxide: formule, afbraak en vorming. Studie. Hersteld van: study.com
2. Auteurs en redacteuren van de delen III / 17E-17F-41C. (sf). Zilveroxiden (Ag (x) O (y)) kristalstructuur, roosterparameters. (Numerieke gegevens en functionele relaties in wetenschap en technologie), vol 41C. Springer, Berlijn, Heidelberg.
3. Mahendra Kumar Trivedi, Rama Mohan Tallapragada, Alice Branton, Dahryn Trivedi, Gopal Nayak, Omprakash Latiyal, Snehasis Jana. (2015). De potentiële impact van bioveld-energiebehandeling op de fysische en thermische eigenschappen van zilveroxidepoeder. International Journal of Biomedical Science and Engineering. Deel 3, nr. 5, blz. 62-68. doi: 10.11648 / j.ijbse.20150305.11
4. Sullivan R. (2012). Ontbinding van zilveroxide. Universiteit van Oregon. Hersteld van: chemdemos.uoregon.edu
5. Flint, Deyanda. (24 april 2014). Gebruik van zilveroxide-batterijen. Wetenschappelijk. Hersteld van: sciencing.com
6. Salman Montasir E. (2016). Studie van enkele optische eigenschappen van zilveroxide (Ag2o) met behulp van UVVisible spectrofotometer. . Hersteld van: iosrjournals.org
7. Bard Allen J. (1985). Standaardmogelijkheden in waterige oplossing. Marcel Dekker. Hersteld van: books.google.co.ve