酸化銀はその化学式のAgである無機化合物である2原子の結合力が完全にイオン性であるO.における性質; したがって、それは、アニオンO 2-と静電的に相互作用する2つのAg +カチオンの割合があるイオン性固体から構成されます。
酸化物アニオンO 2-は、表面の銀原子と環境中の酸素との相互作用から生じます。鉄や他の多くの金属と同じように。錆びて赤くなって崩れる代わりに、銀のかけらや宝石は酸化銀の特徴である黒くなります。
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たとえば、上の画像では、酸化した銀のカップを見ることができます。表面が黒くなっていることに注意してください。これが、酸化銀の物体でさえ、装飾用途に十分魅力的であると考えられる理由です。
酸化銀の特性は、一見しただけでは元の金属表面を損ないません。それは空気中の酸素との単純な接触によって室温で形成されます。さらに興味深いことに、高温(200°C以上)で分解する可能性があります。
これは、写真のガラスをつかんで強い炎の熱を加えると、銀色の輝きを取り戻すことを意味します。したがって、その形成は熱力学的に可逆的なプロセスです。
酸化銀には他の特性もあり、単純な式であるAg 2 O を超えて、複雑な構造組織と豊富な種類の固体が含まれます。しかしながら、Ag 2 OはおそらくAg 2 O 3と共に銀の酸化物の最も代表的なものである。
酸化銀構造
出典:CCoil、Wikimedia Commons
その構造はどうですか?冒頭で述べたように、それはイオン性固体です。このため、Ag-OもAg = Oも共有結合できません。なぜなら、もしあったとしても、この酸化物の特性は劇的に変化するからです。次に、Ag +イオンとO 2-イオンが比率2:1で静電引力を発生します。
その結果、酸化銀の構造は、イオン力がAg +およびO 2-イオンを空間に配置する方法によって決定されます。
たとえば、上の画像には、立方晶系のユニットセルがあります。Ag +カチオンは銀色の青い球体で、O 2-赤みがかった球体です。
球の数を数えると、肉眼では銀色の青が9個、赤が4個あることがわかります。ただし、考慮されるのは、立方体に含まれる球の断片のみです。これらを数えると、全球の一部であり、Ag 2 Oの2:1の比率を満たさなければなりません。
他の4つのAg +に囲まれたAgO 4四面体の構造単位を繰り返すことにより、黒い固体全体が構築されます(これらの結晶配置が持つ可能性のある穴や不規則性は無視されます)。
価数による変化
ここで、AgO 4四面体ではなく、AgOAgライン(上部の立方体の頂点を確認)に注目すると、酸化銀の固体は、別の観点から、直線状に配置された複数のイオン層(傾斜しているが)で構成されていることがわかります。これはすべて、Ag +の周りの「分子」形状の結果です。
これは、そのイオン構造のいくつかの研究によって裏付けられています。
銀は主に価数+1で機能します。これは、電子を失うと、その電子構成が4d 10になるため、非常に安定しているためです。Ag 2+やAg 3+などの他の原子価は、ほぼ完全なd軌道から電子を失うため、安定性が低くなります。
ただし、Ag 3+イオンは、Ag 2+に比べて比較的不安定ではありません。実際、Ag +と共存して化学的に構造を強化することができます。
その電子構成は4d 8であり、不対電子がある程度の安定性を与えるようになっています。
Ag +イオンの周りの線形形状とは異なり、Ag 3+イオンの形状は正方形の平面であることがわかっています。したがって、Ag 3+イオンを含む酸化銀は、AgOAgラインによって静電的にリンクされた(四面体ではなく)AgO 4の正方形で構成される層で構成されます。これは、単斜晶系構造のAg 4 O 4またはAg 2 O of Ag 2 O 3の場合です。
物理的及び化学的性質
出典:Wikimedia CommonsのBenjah-bmm27
メイン画像のシルバーカップの表面をこすると、色が黒になるだけでなく、茶色または茶色の色合いを持つ固体になります(上の画像)。現在報告されているその物理的および化学的特性の一部は次のとおりです。
分子量
231.735 g / mol
外観
粉末状の黒褐色の固体(イオン性固体であるにもかかわらず、結晶質の外観を欠いていることに注意してください)。無臭で水と混ぜるとメタリックな味がします
密度
7.14 g / mL。
融点
277〜300℃。確かに溶けて固体の銀になります。つまり、液体酸化物を形成する前に分解する可能性があります。
Kps
1.52∙10 -8(水中20°C)したがって、水に溶けにくい化合物です。
溶解度
その構造の画像を注意深く観察すると、Ag 2+とO 2-の球体のサイズはほとんど変わらないことがわかります。これは、小さな分子だけが結晶格子の内部を通過でき、ほとんどすべての溶媒に不溶性になるという結果をもたらします。塩基や酸など、反応する場所を除きます。
共有性
酸化銀はイオン性化合物であると繰り返し言われてきましたが、その低い融点などの特定の特性は、この声明に反しています。
確かに、共有結合の特性を考慮しても、その構造について説明した内容は損なわれません。共有結合を示すために、Ag 2 O 構造に球と棒のモデルを追加するだけで十分だからです。
同様に、四面体と正方形のAgO 4平面、およびAgOAg線は、共有結合(またはイオン性共有結合)によってリンクされます。
これを念頭に置くと、Ag 2 Oは実際にはポリマーになります。ただし、それを共有結合の性質を持つイオン性固体と見なすことをお勧めします(その結合の性質は今日も課題のままです)。
分解
最初、その形成は熱力学的に可逆的であるため、熱を吸収して金属状態に戻ると述べられました。これはすべて、このような反応の2つの化学式で表すことができます。
4Ag(s)+ O 2(g)=> 2Ag 2 O(s)+ Q
2Ag 2 O(s)+ Q => 4Ag(s)+ O 2(g)
ここで、Qは方程式の熱を表します。これは、酸化された銀のカップの表面を燃やす火がそれを銀色の輝きに戻す理由を説明しています。
したがって、Ag 2 O(l)があると仮定することは困難です。これは、熱から即座に分解するためです。圧力を上げすぎて前記褐色の黒い液体が得られない限り。
命名法
一般的で支配的なAg +に加えて、Ag 2+およびAg 3+イオンの可能性が導入されたとき、「酸化銀」という用語はAg 2 O を指すには不十分に見え始めました。
これは、Ag +イオンが他よりも豊富であるため、Ag 2 Oが唯一の酸化物として使用されるためです。これは正しくありません。
Ag 2+がその不安定性を考慮して実質的に存在しないと見なされる場合、価数+1および+3のイオンのみが存在します。つまり、Ag(I)とAg(III)です。
バレンシアスIおよびIII
Ag(I)は最も低い価数を持つものであるため、そのアルゼンチン名に接尾辞-osoを追加することによって名前が付けられます。したがって、Ag2Oは、酸化銀、または体系的な命名法によれば、一酸化二板である。
Ag(III)が完全に無視される場合、その伝統的な命名法は次のとおりです。酸化銀の代わりに酸化銀。
一方、Ag(III)は最も高い原子価であり、その名前に接尾辞-icoが追加されます。したがって、Ag 2 O 3は、酸化銀(3つのO 2-を含む2つのAg 3+イオン)です。また、体系的な命名法によると、その名前は次のとおりです。
Ag 2 O 3の構造が観察されれば、それは酸素の代わりにオゾンO 3による酸化の生成物であると推定することができます。したがって、Ag-OOO-AgまたはAg-O 3 -Ag結合を持つ共有結合化合物であるため、その共有結合特性は大きくなる必要があります。
複雑な酸化銀の体系的な命名法
AgOは、Ag 4 O 4またはAg 2 O∙Ag 2 O 3とも呼ばれ、+ 1と+3の両方の価数を持つ銀(I、III)の酸化物です。体系的な命名法によるその名前は、テトラプラタの四酸化物です。
この命名法は、他の化学量論的に複雑な銀の酸化物に関しては非常に役立ちます。たとえば、2つの固体2Ag 2 O∙Ag 2 O 3とAg 2 O∙3Ag 2 O 3があるとします。
最初をより適切な方法で書くと、Ag 6 O 5(AgとOの原子を数えて追加)になります。その名前はヘキサプレート五酸化物です。この酸化物は銀の組成がAg 2 O よりも少ないことに注意してください(6:5 <2:1)。
別の方法で2番目のソリッドを書き込むと、Ag 8 O 10になります。その名前はオクタ銀十二酸化物です(8:10または4:5の比率)。この架空の酸化銀は「非常に酸化」されます。
用途
酸化銀の新しく洗練された使用法を模索する研究は今日に至っています。その用途の一部を以下に示します。
-アンモニア、硝酸アンモニウム、水に溶解し、Tollens試薬を形成します。この試薬は、有機化学実験室での定性分析に役立つツールです。これにより、試験管内に「銀の鏡」が形成され、陽性反応として、サンプル中のアルデヒドの存在を確認できます。
-金属亜鉛と共に、それは一次亜鉛-酸化銀電池を形成します。これはおそらく、最も一般的で家庭での使用の1つです。
-それは例えばCO 2を吸収するガス浄化器として機能します。加熱すると、閉じ込められたガスを放出し、複数回再利用できます。
-銀の抗菌特性により、その酸化物は生物分析や土壌浄化研究に役立ちます。
-アルデヒドをカルボン酸に酸化できる穏やかな酸化剤です。同様に、それはホフマン反応(3級アミンの)で使用され、試薬または触媒として他の有機反応に参加します。
参考文献
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