SØLVSULFID (AG2S): STRUKTUR, EGENSKABER OG ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den sølvsulfid er en uorganisk forbindelse, hvis kemiske formel er Ag ₂ S. Det består af et grå-sort faststof dannet ved kation Ag ⁺ og anioner S ^2- i en 2: 1. S ^2- ligner meget Ag ⁺, fordi begge er bløde ioner, og de formår at stabilisere sig med hinanden.

Sølv ornamenter har en tendens til at blive mørkere og mister deres karakteristiske glans. Farveændringen er ikke et produkt af oxidation af sølv, men af ​​dets reaktion med hydrogensulfid til stede i miljøet ved lave koncentrationer; Dette kan komme fra nedbrydning eller nedbrydning af planter, dyr eller fødevarer rige på svovl.

Kilde: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0, via Wikimedia Commons

H ₂ S, hvis molekyle bærer et svovlatom, reagerer med sølv ifølge følgende reaktionsskema: 2AG (s) + H ₂ S (g) => Ag ₂ S (s) + H ₂ (g)

Derfor er Ag ₂ S ansvarlig for de sorte lag dannet på sølv. I naturen kan dette sulfid imidlertid også findes i mineralerne Acantite og Argentite. De to mineraler adskilles fra mange andre ved deres skinnende sorte krystaller, som det faste stof på billedet ovenfor.

Ag ₂ S har polymorfe strukturer, attraktive elektroniske og optoelektroniske egenskaber, er en halvleder og lover at være et materiale til produktion af fotovoltaiske apparater, såsom solceller.

Struktur

Kilde: Af CCoil fra Wikimedia Commons

Det øverste billede illustrerer krystalstrukturen af ​​sølvsulfid. De blå kugler svarer til Ag ⁺ kationer, mens de gule kugler svarer til S ^2- anioner. Ag ₂ S er polymorf, hvilket betyder, at den kan anvende forskellige krystalsystemer under bestemte temperaturforhold.

Hvordan? Gennem en faseovergang. Ionerne omarrangeres på en sådan måde, at stigningen i temperatur og vibrationerne i det faste stof ikke forstyrrer den elektrostatiske tiltræknings-frastødelsesbalance. Når dette sker siges det, at der er en faseovergang, og det faste stof udviser således nye fysiske egenskaber (såsom glans og farve).

Ag ₂ S ved normale temperaturer (under 179ºC) har en monoklin krystallinsk struktur (α-ag ₂ S). Ud over denne faste fase er der to andre: BCC (kubiske centreret på kroppen) mellem 179 til 586ºC, og FCC (kubiske centreret på fladerne) ved meget høje temperaturer (δ- Ag ₂ S).

Den argentite mineral består af fcc fase, også kendt som β-Ag ₂ S. Når afkølet og transformeret ind acanthite, dens strukturelle træk fremherskende i kombination. Derfor eksistere begge krystallinske strukturer: monoklin og bcc. Derfor dukker sorte faste stoffer med lyse og interessante overtoner op.

Ejendomme

Molekylær vægt

247,80 g / mol

Udseende

Grålig sorte krystaller

Lugt

Toilet.

Smeltepunkt

836 ° C Denne værdi stemmer overens med det faktum, at Ag ₂ S er en forbindelse med lille ionisk karakter og derfor smelter ved temperaturer under 1000 ° C.

Opløselighed

Kun i vand 6,21 ∙ ^10-15 g / l ved 25 ° C. Det vil sige, at mængden af ​​det sorte faste stof, der er opløseliggjort, er ubetydelig. Dette skyldes igen den lave polære karakter af Ag-S-bindingen, hvor der ikke er nogen signifikant forskel i elektronegativitet mellem de to atomer.

Også, Ag ₂ S er uopløselig i alle opløsningsmidler. Intet molekyle kan effektivt adskille dets krystallinske lag i solvatiserede Ag ⁺ og S ^2- ioner.

Struktur

På billedet af strukturen kan du også se fire lag med S-Ag-S-bindinger, der bevæger sig over hinanden, når det faste stof udsættes for komprimering. Denne opførsel betyder, at den til trods for at være en halvleder er duktil som mange metaller ved stuetemperatur.

S-Ag-S-lag passer korrekt på grund af deres vinkelgeometrier, der ses som en zigzag. Da der er en kompressionskraft, bevæger de sig på en forskydningsakse og forårsager således nye ikke-kovalente interaktioner mellem sølv- og svovlatomerne.

Brydningsindeks

2.2

Dielektrisk konstant

6

elektronisk

Ag ₂ S er en amfotere halvleder, det vil sige, den opfører sig som om den var af type n og af type p. Det er heller ikke sprødt, så det er blevet undersøgt for dets anvendelse i elektroniske enheder.

Reduktionsreaktion

Ag ₂ S kan reduceres til metallisk sølv ved at bade de sorte stykker med varmt vand, NaOH, aluminium og salt. Følgende reaktion finder sted:

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

nomenklatur

Sølv, hvis elektronkonfiguration er 4d ¹⁰ 5s ¹, kan kun miste én elektron: dets yderste kredsløb 5s. Således efterlades Ag ⁺ -kationen med en 4d ¹⁰ elektronisk konfiguration. Derfor har den en unik valens på +1, der bestemmer, hvad dens forbindelser skal kaldes.

Svovl har på den anden side en 3s ² 3p ⁴ elektronisk konfiguration og har brug for to elektroner for at fuldføre sin valentoktet. Når det får disse to elektroner (fra sølv), omdannes det til sulfidanionen, S ^2-, med konfiguration. Det vil sige, det er isoelektronisk over for den ædelgas-argon.

Så Ag ₂ S skal navngives i henhold til følgende nomenklaturer:

Systematisk

Di- sølv mono sulfid. Her overvejes antallet af atomer for hvert element, og de er markeret med præfikserne til græske tællere.

lager

Sølvsulfid. Da det har en unik valence på +1, er det ikke specificeret med romertal i parenteser: sølv (I) sulfid; hvilket er forkert.

Traditionel

Sulfid ARGENT ico. Eftersom sølv "fungerer" med en valence på +1, tilføjes suffikset -ico til dets latinske navn argentum.

Applikationer

Nogle af de nye anvendelser til Ag ₂ S er som følger:

-Kolloidale opløsninger af dets nanopartikler (med forskellige størrelser) har antibakteriel aktivitet, er ikke toksiske og kan derfor bruges inden for medicin og biologi.

-Dens nanopartikler kan danne det, der er kendt som kvanteprikker. De absorberer og udsender stråling med større intensitet end mange fluorescerende organiske molekyler, så de kan erstatte sidstnævnte som biologiske markører.

-Konstruktionerne af α-Ag ₂ S gør det til at have slående elektroniske egenskaber, der skal bruges som solceller. Det repræsenterer også et udgangspunkt for syntese af nye termoelektriske materialer og sensorer.

Referencer

1. Mark Peplow. (17. april 2018). Halvleder sølvsulfid strækker sig som metal. Taget fra: cen.acs.org
2. Samarbejde: Forfattere og redaktører af bindene III / 17E-17F-41C () Sølvsulfid (Ag2S) krystalstruktur. I: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (red.) Ikke-tetrahedrisk bundne elementer og binære forbindelser I. Landolt-Börnstein - Gruppe III kondenseret materie (numeriske data og funktionelle forhold i videnskab og teknologi), vol 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
3. Wikipedia. (2018). Sølvsulfid. Taget fra: en.wikipedia.org
4. Stanislav I. Sadovnikov & col. (Juli 2016). Ag ₂ S sølvsulfid nanopartikler og kolloidale opløsninger: Syntese og egenskaber. Taget fra: sciencedirect.com
5. Azo-materialer. (2018). Sølvsulfid (Ag ₂ S) halvledere. Taget fra: azom.com
6. A. Nwofe. (2015). Udsigter og udfordringer ved tyndt film af sølvsulfid: En gennemgang. Afdeling for materialevidenskab og vedvarende energi, Institut for Industriel Fysik, Ebonyi State University, Abakaliki, Nigeria.
7. UMassAmherst. (2011). Forelæsningsdemonstrationer: rengøring af plettet sølv. Taget fra: lecturedemos.chem.umass.edu
8. Undersøgelse. (2018). Hvad er sølvsulfid? - Kemisk formel og anvendelser. Taget fra: study.com