תחמוצת כסף (AG2O): מבנה, תכונות ושימושים - כִּימִיָה - 2025

תחמוצת הכסף היא תרכובת אורגנית אשר נוסח כימי הוא Ag ₂ O. הכח מקשר אטום הוא יוני מלא ב הטבע; לפיכך, הוא מורכב ממוצק יוני בו יש פרופורציה של שני קטיונים Ag ⁺ שמתקשרים אלקטרוסטסטית עם אניון O ^2- .

אניון התחמוצת, O ^2- , נובע מהאינטראקציה של אטומי הכסף על פני השטח עם החמצן בסביבה; באופן דומה לזה שעושה ברזל ומתכות רבות אחרות. במקום להאדים ולהתפורר לחלודה, חתיכת כסף או תכשיט הופכים לשחורים, האופייניים לתחמוצת הכסף.

Pixabay

לדוגמא, בתמונה למעלה תוכלו לראות גביע כסף מחומצן. שימו לב למשטח השחר שלו, למרות שהוא עדיין שומר על ברק נוי כלשהו; וזו הסיבה שאפילו חפצי כסף מחומצנים יכולים להיחשב אטרקטיביים מספיק לשימושים דקורטיביים.

תכונותיה של תחמוצת הכסף הן כאלה שהן אינן אוכלות במבט ראשון במשטח המתכת המקורי. הוא נוצר בטמפרטורת החדר על ידי מגע פשוט עם חמצן באוויר; ואף יותר מעניין, הוא יכול להתפרק בטמפרטורות גבוהות (מעל 200 מעלות צלזיוס).

המשמעות היא שאם היה אחוז הזכוכית שבתמונה, והחום של להבה עזה היה מוחל עליו, הוא היה מחזיר את זוהר הכסף שלו. לכן היווצרותו היא תהליך הפיך תרמודינמי.

לתחמוצת הכסף יש גם תכונות אחרות ומלבד הנוסחה הפשוטה שלה Ag ₂ O כוללת ארגונים מבניים מורכבים ומגוון עשיר של מוצקים. עם זאת, Ag ₂ O הוא אולי, יחד עם Ag ₂ O ₃ , הנציג ביותר של תחמוצות הכסף.

מבנה תחמוצת כסף

מקור: CCoil, מ- Wikimedia Commons

כיצד מבנהו? כאמור בהתחלה: זהו מוצק יוני. מסיבה זו לא יכולים להיות קשרים Ag-O ולא Ag = O-kovalent במבנה; שכן, אם היו כאלה, התכונות של תחמוצת זו היו משתנות באופן דרסטי. אז זה יוני Ag ⁺ ו- O ^2- ביחס 2: 1 וחווים משיכה אלקטרוסטטית.

מבנה תחמוצת הכסף נקבע כתוצאה מכך בדרך שבה כוחות יונים מסדרים יוני Ag ⁺ ו- O ^2- בחלל .

בתמונה שלמעלה, למשל, יש תא יחידה למערכת גבישית מעוקבת: הקטיונים של Ag ⁺ הם הספירות הכחולות כסופות, וה- O ^{2 -} הכדורים האדמדמים.

אם נספר את מספר הכדוריות, יימצא שיש, לעין בלתי מזוינת, תשעה כחולות כסופות וארבע אדום. עם זאת, רק שברי הכדורים הכלולים בתוך הקוביה נחשבים; בספירת אלה, בהיותם שברים מכלל הספירות, יש לעמוד ביחס 2: 1 עבור Ag ₂ O.

על ידי חזרה על היחידה המבנית של טטרהדרון AgO ₄ המוקפת בארבעה Ag ^{+ נוספים} , כל המוצק השחור בנוי (הימנעות מפערים או אי סדרים שיש לסידורים גבישיים אלה).

משתנה עם מספר הערכיות

כאשר אנו מתמקדים כעת לא בזרם AgO ₄ אלא בקו AgOAg (התבוננו בקודקודי הקוביה העליונה), יהיה עלינו שמוצק תחמוצת הכסף מורכב מנקודת מבט אחרת מכמה שכבות של יונים המסודרים באופן ליניארי (אם כי נוטים). כל זאת כתוצאה מהגיאומטריה "המולקולרית" סביב Ag ⁺ .

זה אושר על ידי מספר מחקרים על המבנה היוני שלה.

סילבר עובד בעיקר בערכיות +1, שכן כאשר מאבדים אלקטרונים התצורה האלקטרונית המתקבלת שלו היא 4d ¹⁰ , שהיא יציבה מאוד. Valences אחרים, כגון Ag ²⁺ ו- Ag ³⁺ פחות יציבים מכיוון שהם מאבדים אלקטרונים מכמה אורביטלים כמעט מלאים.

לעומת זאת, יון Ag ³⁺ פחות יציב יחסית ל- Ag ²⁺ . למעשה, זה יכול להתקיים בכפיפה אחת בחברת Ag ^+, ולהעשיר את הכימית את המבנה.

התצורה האלקטרונית שלה היא 4d ⁸ , עם אלקטרונים לא מותאמים בצורה כזו שהיא מקנה לה יציבות מסוימת.

שלא כמו הגיאומטריות הקוויות סביב יוני Ag ⁺ , נמצא כי זה של יוני Ag ³⁺ הוא מישור מרובע. לפיכך, תחמוצת כסף עם יוני Ag ³⁺ הייתה מורכבת משכבות המורכבות מריבועי AgO ₄ (לא טטרהדררה) המקושרים אלקטרוסטטית באמצעות קווי AgOAg; זה המקרה של Ag ₄ O ₄ או Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ עם מבנה מונוקליני.

תכונות פיזיקליות וכימיות

מקור: Benjah-bmm27, מ- Wikimedia Commons

גירוד פני השטח של כוס הכסף בתמונה הראשית יביא למוצק, שאינו רק שחור בצבעו, אלא שיש לו גם גוונים של חום או חום (תמונה עליונה). חלק מהתכונות הפיזיקליות והכימיות המדווחות כרגע הן אלה:

משקל מולקולרי

231.735 גרם / מול

מראה חיצוני

מוצק שחור-חום בצורת אבקה (שימו לב שלמרות היותו מוצק יוני, הוא חסר מראה גבישי). הוא נטול ריח ומעורב במים מעניק לו טעם מתכתי

צְפִיפוּת

7.14 גרם / מ"ל.

נקודת המסה

277-300 מעלות צלזיוס בהחלט הוא נמס לכסף מלא; כלומר, זה כנראה מתפרק לפני היווצרות של תחמוצת הנוזל.

ק״פ

1.52 ∙ 10 ^-8 במים בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס. לפיכך זהו תרכובת כמעט שלא מסיסה במים.

מְסִיסוּת

אם נצפתה בקפידה את תמונת המבנה שלה, נמצא כי תחומי Ag ²⁺ ו- O ^2- אינם שונים כמעט בגודלם. יש לכך תוצאה שרק מולקולות קטנות יכולות לעבור בתוך פנים סריג הגביש, מה שהופך אותו לבלתי מסיס כמעט בכל המיסים; למעט אלה שבהם הוא מגיב, כגון בסיסים וחומצות.

דמות קוולנטית

למרות שנאמר שוב ושוב כי תחמוצת הכסף היא תרכובת יונית, אך תכונות מסוימות, כמו נקודת ההתכה הנמוכה שלה, עומדות בסתירה לאמירה זו.

בהחלט, התחשבות באופי הקוואלינטי אינה הורסת את מה שהוסבר למבנה שלו, שכן די היה להוסיף מודל של כדורים וסורגים למבנה Ag ₂ O בכדי לציין את הקשרים הקוואלנטיים.

באופן דומה, מטוסי הטטרהדררה וה- AgO ₄ המרובעים , כמו גם קווי AgOAg, היו מקושרים על ידי קשרים קוולנטיים (או קוולנטים יוניים).

עם זה בחשבון, Ag ₂ O למעשה יהיה פולימר. עם זאת, מומלץ להתייחס אליו כמוצק יוני בעל אופי קוולנטי (שאופיו של הקשר נותר אתגר כיום).

הִתפָּרְקוּת

תחילה הוזכר כי היווצרותו הפיכה תרמודינמית, כך שהיא סופגת חום כדי לחזור למצב המתכתי. את כל זה ניתן לבטא על ידי שתי משוואות כימיות לתגובות כאלה:

4Ag (s) + O ₂ (g) => 2Ag ₂ O (s) + Q

2Ag ₂ O (s) + Q => 4Ag (s) + O ₂ (g)

כאשר Q מייצג חום במשוואה. זה מסביר מדוע האש הבוערת את פני כוס הכסף המחומצן מחזירה אותו לזוהר הכסוף שלו.

לכן קשה להניח שיש Ag ₂ O (l) מכיוון שהוא יתפרק באופן מיידי מחום; אלא אם כן הלחץ מוגבר גבוה מכדי להשיג נוזל שחור חום אמר.

מִנוּחַ

כאשר הוצגה אפשרות של יוני ² Ag ו- Ag ³⁺ בנוסף ל- Ag ⁺ הנפוצה והשולטת , המונח 'תחמוצת כסף' החל להיראות לא מספיק בכדי להתייחס ל- Ag ₂ O.

הסיבה לכך היא שיון Ag ⁺ הוא בשפע יותר מהאחרים, ולכן Ag ₂ O נלקח כתחמוצת היחידה; וזה לא ממש נכון.

אם Ag ²⁺ נחשב כלא קיים כמעט בהתחשב בחוסר היציבות שלו, אז ייווצרו רק יוני עם ערכים +1 ו- +3; כלומר, Ag (I) ו- Ag (III).

ולנסיאס הראשון ו- III

מכיוון שאג (I) היא זו בעלת הערך הנמוך ביותר, היא נקראת על ידי הוספת הסיומת –oso לשמה הארגנטום. לפיכך, Ag ₂ O הוא: תחמוצת כסף או, על פי המינוח השיטתי, חד תחמוצתי.

אם מתעלמים לחלוטין מאג (III), הרי שהנוטוריה המסורתית צריכה להיות: תחמוצת כסף במקום תחמוצת כסף.

מצד שני, כאשר Ag (III) הוא הערך הגבוה ביותר, הסיומת -ico מתווספת לשמה. לפיכך, Ag ₂ O ₃ הוא: תחמוצת כסף (2 Ag ³⁺ יוני עם שלושה O ^2- ). כמו כן, שמה על פי המינוח השיטתי יהיה: דיפלטיאת דו-חמצני.

אם נצפה המבנה של Ag ₂ O ₃ , ניתן להניח שהוא תוצר של חמצון על ידי אוזון, O ₃ , במקום חמצן. לפיכך, אופיו הקוואלינטי חייב להיות גדול יותר שכן מדובר בתרכובת קוולנטית עם קשרי Ag-OOO-Ag או Ag-O ₃ -Ag.

Nomenclature שיטתית לתחמוצות כסף מורכבות

AgO, שנכתב גם בשם Ag ₄ O ₄ או Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ , הוא תחמוצת כסף (I, III), מכיוון שיש לה גם ערכי +1 ו- +3. שמה על פי המינוח השיטתי יהיה: טטרוקסיד של טטראפלטה.

השמות הנוספים הם לעזר רב כשמדובר בתחמוצות כסף מורכבות סטואיציומטרית אחרות. לדוגמה, נניח ששני המוצקים 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ ו- Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O ₃ .

כתיבת הראשון בצורה מתאימה יותר תהיה: Ag ₆ O ₅ (ספירה והוספת האטומים של Ag ו- O). לאחר מכן שמו יהיה פנטוקסיד הקספלייט. שימו לב שלתחמוצת זו יש הרכב כסף פחות עשיר מאשר Ag ₂ O (6: 5 <2: 1).

בעת כתיבת המוצק השני בצורה אחרת, זה יהיה: Ag ₈ O ₁₀ . שמו יהיה דקטאוקסיד מכסף אוקטה (ביחס 8:10 או 4: 5). תחמוצת הכסף ההיפותטית הזו תהיה "מאוד מחומצנת".

יישומים

מחקרים בחיפוש אחר שימושים חדשים ומתוחכמים לתחמוצת כסף ממשיכים עד היום. חלק מהשימושים שלה מופיעים בהמשך:

זה מתמוסס באמוניה, אמוניום חנקה ומים ליצירת המגיב Tollens. מגיב זה הוא כלי שימושי בניתוח איכותי במעבדות כימיה אורגנית. זה מאפשר לקבוע נוכחות של אלדהידים במדגם, עם היווצרות "מראה כסף" בצינור המבחן כתגובה חיובית.

יחד עם אבץ מתכתי, הוא יוצר את סוללות תחמוצת האבץ הכסף העיקריות. זה אולי אחד השימושים הנפוצים והביתיים שלו.

זה משמש כמטהר גז, סופג לדוגמא CO ₂ . כשהוא מחומם, הוא משחרר גזים לכודים וניתן לעשות בו שימוש חוזר מספר פעמים.

בשל התכונות האנטי-מיקרוביאליות של כסף, תחמוצתו מועילה במחקרים ביואנליזה וטיהור קרקע.

זה חומר חמצון עדין המסוגל לחמצן אלדהידים לחומצות קרבוקסיליות. כמו כן, הוא משמש בתגובה של הופמן (של אמינים שלישוניים) ומשתתף בתגובות אורגניות אחרות, גם כתגיב או כזרז.

הפניות

1. Bergstresser M. (2018). תחמוצת כסף: פורמולה, פירוק ועיצוב. לימוד. התאושש מ: study.com
2. מחברים ועורכים בכרכים III / 17E-17F-41C. (sf). תחמוצות כסף (Ag (x) O (y)) מבנה גביש, פרמטרים סריג. (נתונים מספריים ויחסים פונקציונליים במדע וטכנולוגיה), כרך 41 ג. שפרינגר, ברלין, היידלברג.
3. מהנדרה קומאר טרידידי, ראמה מוהן טאלפרגאדה, אליס ברנטון, דאהרין טרידידי, גופאל נייאק, אומפרקאש לטיאל, סנהסיס יאנה. (2015). ההשפעה הפוטנציאלית של טיפול באנרגיה ביו-שדה על התכונות הפיזיות והתרמיות של אבקת תחמוצת כסף. כתב העת הבינלאומי למדע והנדסה ביו-רפואית. כרך 3, מס '5, עמ'. 62-68. doi: 10.11648 / j.ijbse.20150305.11
4. סאליבן ר '(2012). פירוק תחמוצת כסף. אוניברסיטת אורגון. התאושש מ: chemdemos.uoregon.edu
5. פלינט, דיינדה. (24 באפריל 2014). שימוש בסוללות תחמוצת כסף. מדע. התאושש מ: sciencing.com
6. סלמן מונטסיר א '(2016). מחקר על כמה תכונות אופטיות של תחמוצת כסף (Ag2o) באמצעות ספקטרופוטומטר UVVisible. . התאושש מ: iosrjournals.org
7. בארד אלן ג'יי (1985). פוטנציאלים סטנדרטיים בתמיסה מימית. מרסל דקר. התאושש מ: books.google.co.ve