גופרית כסופה (AG2S): מבנה, תכונות ושימושים - כִּימִיָה - 2025

גופרתי כסף הוא תרכובת אורגנית אשר נוסחה כימית הוא Ag ₂ S. זה מורכב אפור-שחור מוצק נוצר על ידי קטיון Ag ⁺ ואניונים S ² בתוך 2: 1. S ^2- דומה מאוד ל- Ag ⁺ , מכיוון ששניהם הם יונים רכים והם מצליחים להתייצב זה עם זה.

קישוטים מכסף נוטים להחשיך, מאבדים את הברק האופייני להם. שינוי הצבע אינו תוצר של חמצון הכסף, אלא מתגובתו עם מימן גופרתי הקיים בסביבה בריכוזים נמוכים; זה יכול לנבוע מהפרעה או השפלה של צמחים, בעלי חיים או מזונות עשירים בגופרית.

מקור: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0, באמצעות Wikimedia Commons

H ₂ S, שהמולקולה שלו נושאת אטום גופרית, מגיבה עם כסף על פי המשוואה הכימית הבאה: 2Ag (s) + H ₂ S (g) => Ag ₂ S (s) + H ₂ (g)

לפיכך, Ag ₂ S אחראי לשכבות השחורות הנוצרות על כסף. עם זאת, בטבע ניתן למצוא סולפיד זה גם במינרלים Acantite ו- Argentite. שני המינרלים נבדלים מרבים אחרים על ידי הגבישים השחורים המבהיקים שלהם, כמו המוצק שבתמונה למעלה.

ל- Ag ₂ S מבנים פולימורפיים, תכונות אלקטרוניות ואופטו-אלקטרו מושכות, הוא מוליך למחצה ומבטיח להיות חומר לייצור מכשירים פוטו-וולטאיים, כמו תאים סולאריים.

מִבְנֶה

מקור: מאת CCoil, מתוך ויקימדיה Commons

התמונה העליונה ממחישה את מבנה הגביש של גופרית כסופה. הכדוריות הכחולות תואמות את קטיוני Ag ⁺ ואילו הכדוריות הצהובות תואמות ל- S ^2- אניונים . Ag ₂ S הוא פולימורפי, כלומר הוא יכול לאמץ מערכות קריסטל שונות בתנאי טמפרטורה מסוימים.

אֵיך? דרך מעבר שלב. היונים מסודרים מחדש כך שהעלייה בטמפרטורה והתנודות של המוצק לא מפריעות לאיזון המשיכה האלקטרוסטטית-הדחייה. כאשר זה קורה נאמר כי יש מעבר שלב, והמוצק מציג אפוא תכונות פיזיות חדשות (כמו ברק וצבע).

Ag ₂ S בטמפרטורות רגילות (מתחת ל 179ºC) הוא בעל מבנה גבישי מונוקליני (α-Ag ₂ S). בנוסף לשלב המוצק הזה ישנם שני אחרים: ה- bcc (מעוקב שבמרכזו בגוף) בין 179 ל- 586 מעלות צלזיוס, וה- fcc (מעוקב שבמרכז הפנים) בטמפרטורות גבוהות מאוד (δ- Ag ₂ S).

המינרל הארגנטיט מורכב משלב ה- fcc, המכונה גם β-Ag ₂ S. לאחר שהתקרר והפך לאקנתיט, התכונות המבניות שלו שולטות בשילוב. לפיכך, שני המבנים הגבישיים מתקיימים זה בזה: המונוקליני וה- bcc. מכאן, מוצקים מוצקים שחורים עם גוונים צבעוניים בהירים ומעניינים.

נכסים

משקל מולקולרי

247.80 גרם / מול

מראה חיצוני

גבישים שחורים אפרפרים

רֵיחַ

שֵׁרוּתִים.

נקודת המסה

836 מעלות צלזיוס ערך זה מסכים עם העובדה ש- Ag ₂ S הוא תרכובת בעלת אופי יוני מועט, ולכן נמס בטמפרטורות שמתחת ל 1000 מעלות צלזיוס.

מְסִיסוּת

במים רק 6.21 ∙ 10 ^-15 גרם / ליטר 25 ^מעלות צלזיוס. כלומר, כמות המוצק השחור המומס הוא זניח. זה שוב נובע מהאופי הקוטבי הנמוך של הקשר Ag-S, בו אין הבדל משמעותי ביחס האלקטרוניטיבי בין שני האטומים.

כמו כן, Ag ₂ S אינו מסיס בכל המיסים. אף מולקולה לא יכולה להפריד ביעילות את השכבות הגבישות שלה ליוני Ag ⁺ ו- S ^2- מומסים.

מִבְנֶה

בתמונת המבנה ניתן לראות גם ארבע שכבות של קשרי S-Ag-S, הנעים זה מעל זה כאשר המוצק נתון לדחיסה. התנהגות זו פירושה שלמרות היותו מוליך למחצה, הוא רקיע כמו מתכות רבות בטמפרטורת החדר.

שכבות S-Ag-S מתאימות כראוי בגלל הגיאומטריות הזוויתיות שלהן הנראות כזיגזג. מכיוון שיש כוח דחיסה, הם נעים על ציר העקירה ובכך גורמים אינטראקציות חדשות לא קוולנטיות בין אטומי הכסף והגופרית.

מדד שבירה

2.2

קבוע דיאלקטרי

6

אֶלֶקטרוֹנִי

Ag ₂ S הוא מוליך למחצה אמפוטרי, כלומר הוא מתנהג כאילו הוא מסוג n וסוג p. זה גם לא שביר, ולכן הוא נחקר ליישוםו במכשירים אלקטרוניים.

תגובה להפחתה

ניתן להפחית את Ag ₂ S לכסף מתכתי על ידי רחיצת החלקים השחורים במים חמים, NaOH, אלומיניום ומלח. התגובה הבאה מתרחשת:

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

מִנוּחַ

סילבר, שתצורת האלקטרונים שלו היא 4d ¹⁰ 5s ¹ , יכול לאבד רק אלקטרון אחד: המסלול החיצוני ביותר שלו. לפיכך, הקטיון Ag ⁺ נותר עם תצורה אלקטרונית 4d ¹⁰ . לכן יש לו ערכיות ייחודית של +1, שקובעת איך קוראים לתרכובות שלה.

לעומת זאת, לגופרית יש תצורה אלקטרונית 3s ² 3p ⁴ , והיא זקוקה לשני אלקטרונים כדי להשלים את אוקטט הערכיות שלה. כאשר הוא משיג את שני האלקטרונים הללו (מכסף), הוא הופך לאניון הגופרתי, S ^2- , עם תצורה. כלומר, הוא איזואלקטרוני לארגון הגז האצילי.

אז שם ₂ Ag חייב להיות נקרא על פי המינויים הבאים:

שִׁיטָתִי

מונו- סולפיד די כסף. כאן נחשב מספר האטומים של כל יסוד והם מסומנים עם קידומות של ספרות יווניות.

המניה

כסף גופרתי. מכיוון שיש לו ערך ייחודי של +1, הוא אינו מצוין בספרות רומיות בסוגריים: כסף (I) גופרתי; וזה לא נכון.

מָסוֹרתִי

Sulfide ARGENT ico . מכיוון ש"עובד "כסף עם ערך של +1, הסיומת -ico מתווספת לשמה הלטיני argentum.

יישומים

חלק מהשימושים ברומן עבור Ag ₂ S הם כדלקמן:

-הפתרונות הקולואידליים של חלקיקי הננו שלה (בגדלים שונים), בעלי פעילות אנטיבקטריאלית, אינם רעילים, ולכן ניתן להשתמש בהם בתחומי הרפואה והביולוגיה.

החלקיקים שלה יכולים ליצור מה שמכונה נקודות קוונטיות. אלה סופגים ופולטים קרינה בעוצמה גבוהה יותר ממולקולות אורגניות פלורסנטיות רבות, כך שהם יכולים להחליף את האחרונים כסמנים ביולוגיים.

המבנים של α-Ag ₂ S גורמים לו להפגין תכונות אלקטרוניות בולטות שישמשו כתאי שמש. זה גם מייצג נקודת מוצא לסינתזה של חומרים תרמואלקטריים וחיישנים חדשים.

הפניות

1. מארק פפלוב. (17 באפריל 2018). מוליכים למחצה גופרית כסופה נמתחת כמו מתכת. נלקח מ: cen.acs.org
2. שיתוף פעולה: מחברים ועורכים של כרכים III / 17E-17F-41C () מבנה גביש כסופי (Ag2S). בתוך: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (עורכים) אלמנטים קשורים ללא טרה-תדר ותרכובות בינאריות I. Landolt-Childrenstein - קבוצה III חומר מעובה (נתונים מספריים ויחסים פונקציונליים במדע וטכנולוגיה), כרך 41 ג. שפרינגר, ברלין, היידלברג.
3. ויקיפדיה. (2018). כסף גופרתי. נלקח מ: en.wikipedia.org
4. סטניסלב א. סדובניקוב וקול. (יולי 2016). Ag ₂ S חלקיקים חלקיקים מכסף גופריתי ופתרונות קולואידיים: סינתזה ותכונות. נלקח מ: sciencedirect.com
5. חומרי אזו. (2018). מוליכים למחצה גופרת כסופה (Ag ₂ S). נלקח מ: azom.com
6. א. נווף. (2015). הסיכויים והאתגרים של סרטי דק גופרתיים מכסף: סקירה. המחלקה למדע חומרים ואנרגיה מתחדשת, המחלקה לפיזיקה תעשייתית, אוניברסיטת אבוני המדינה, אבקאליקי, ניגריה.
7. UMassAmherst. (2011). הפגנות הרצאה: ניקוי כסף מוכתם. לקוח מ: lecturedemos.chem.umass.edu
8. לימוד. (2018). מה זה כסף גופריתי? - פורמולה כימית ושימושים. נלקח מ: study.com