SILVER SULFIDE (AG2S): STRUKTUR, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den silversulfid är en oorganisk förening, vars kemiska formel är Ag ₂ S. Det består av ett gråsvart fastämne bildas genom katjon Ag ⁺ och anjoner S ^2- i ett 2: 1. S ^2- liknar Ag ⁺ , eftersom båda är mjuka joner och de lyckas stabilisera med varandra.

Silverornamenten tenderar att mörkna och förlorar sin karakteristiska glans. Färgförändringen är inte en produkt av oxidationen av silver, utan av dess reaktion med vätesulfid närvarande i miljön vid låga koncentrationer; Detta kan komma från nedbrytning eller nedbrytning av växter, djur eller livsmedel som är rika på svavel.

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

H ₂ S, vars molekyl bär en svavelatom, reagerar med silver i enlighet med följande kemiska ekvation: 2Ag (s) + H ₂ S (g) => Ag ₂ S (s) + H ₂ (g)

Därför ansvarar Ag ₂ S för de svarta skikten som bildas på silver. I naturen finns emellertid denna sulfid också i mineralerna Acantite och Argentite. De två mineralerna skiljer sig från många andra med sina blanka svarta kristaller, som det fasta i bilden ovan.

Ag ₂ S har polymorfa strukturer, attraktiva elektroniska och optoelektroniska egenskaper, är en halvledare och lovar att vara ett material för produktion av fotovoltaiska enheter, till exempel solceller.

Strukturera

Källa: Av CCoil, från Wikimedia Commons

Den övre bilden illustrerar silversulfidens kristallstruktur. De blå sfärerna motsvarar Ag ⁺ -kationer , medan de gula sfärerna motsvarar S ^2- anjoner . Ag ₂ S är polymorf, vilket innebär att den kan använda olika kristallsystem under vissa temperaturförhållanden.

Hur? Genom en fasövergång. Jonerna är omordnade på ett sådant sätt att temperaturökningen och vibrationerna i det fasta materialet inte stör den elektrostatiska attraktion-avstötningsbalansen. När detta händer sägs det att det är en fasövergång, och det fasta materialet uppvisar således nya fysiska egenskaper (såsom glans och färg).

Ag ₂ S vid normala temperaturer (under 179ºC) har en monoklinisk kristallin struktur (α-Ag ₂ S). I tillägg till denna fasta fas, finns det två andra: bcc (kubisk centrerad på kroppen) mellan 179 till 586ºC, och fcc (kubisk centrerad på ytorna) vid mycket höga temperaturer (δ- Ag ₂ S).

Argentitmineralet består av fcc-fasen, även känd som β-Ag ₂ S. När den väl har kylts och omvandlats till akantit, är dess strukturella egenskaper rådande i kombination. Därför existerar båda kristallina strukturer: monoklin och bcc. Därför uppstår svarta fasta ämnen med ljusa och intressanta övertoner.

Egenskaper

Molekylvikt

247,80 g / mol

Utseende

Gråaktiga svarta kristaller

Odör

Toalett.

Smältpunkt

836 ° C Detta värde överensstämmer med det faktum att Ag ₂ S är en förening med liten jonisk karaktär och därför smälter vid temperaturer under 1000 ° C.

löslighet

I vatten endast 6,21 ∙ ^10-15 g / L vid 25 ºC. Det vill säga mängden av det svarta fasta ämnet som är solubiliserat är försumbar. Detta beror återigen på den låga polära karaktären hos Ag-S-bindningen, där det inte finns någon signifikant skillnad i elektronegativitet mellan de två atomerna.

Också, Ag ₂ är S olöslig i alla lösningsmedel. Ingen molekyl kan effektivt separera sina kristallina skikt i solvatiserade Ag ⁺ och S ^2- joner.

Strukturera

I bilden av strukturen kan du också se fyra lager av S-Ag-S-bindningar, som rör sig över varandra när det fasta materialet utsätts för komprimering. Detta beteende innebär att det, trots att det är halvledare, är mjuk som många metaller vid rumstemperatur.

S-Ag-S lager passar ordentligt på grund av deras vinklade geometrier som ses som en sicksack. Eftersom det finns en kompressionskraft, rör sig de på en förskjutningsaxel och orsakar således nya icke-kovalenta interaktioner mellan silver- och svavelatomerna.

Brytningsindex

2,2

Dielektrisk konstant

6

Elektronisk

Ag ₂ S är en amfotär halvledare, det vill säga den uppträder som om den var av typ n och av typ p. Det är inte heller sprött, så det har studerats för tillämpning i elektroniska apparater.

Minskningsreaktion

Ag ₂ S kan reduceras till metalliskt silver genom att bada de svarta bitarna med varmt vatten, NaOH, aluminium och salt. Följande reaktion äger rum:

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

Nomenklatur

Silver, vars elektronkonfiguration är 4d ¹⁰ 5s ¹ , kan bara förlora en elektron: dess yttersta bana 5s. Således kvarstår Ag ⁺ -katjonen med en 4d ¹⁰ elektronisk konfiguration . Därför har den en unik valens på +1, som bestämmer vad dess föreningar ska kallas.

Svavel har å andra sidan en 3s ² 3p ⁴ elektronisk konfiguration och behöver två elektroner för att slutföra sin valentoktett. När den får dessa två elektroner (från silver) omvandlas den till sulfidanjonen, S ^2- , med konfiguration. Det vill säga, det är isoelektroniskt för den ädelgasargon.

Så Ag ₂ S måste namnges enligt följande nomenklaturer:

Systematisk

Di- silver mono sulfid . Här beaktas antalet atomer för varje element och de är markerade med prefixen för grekiska teller.

Stock

Silver sulfid. Eftersom den har en unik valens på +1, anges den inte med romerska siffror inom parentes: silver (I) sulfid; vilket är felaktigt.

Traditionell

Sulfid ARGENT ico . Eftersom silver "fungerar" med en valens av +1 läggs suffixet -ico till sitt latinska namn argentum.

tillämpningar

Några av de nya användningarna för Ag ₂ S är följande:

-Kolloidala lösningar av dess nanopartiklar (med olika storlekar), har antibakteriell aktivitet, är inte toxiska och kan därför användas inom områdena medicin och biologi.

-Nanpartiklar kan bilda vad som kallas kvantprickar. De absorberar och avger strålning med större intensitet än många fluorescerande organiska molekyler, så att de kan ersätta de senare som biologiska markörer.

-Konstruktionerna i α-Ag ₂ S gör att den uppvisar slående elektroniska egenskaper som kan användas som solceller. Det utgör också en utgångspunkt för syntesen av nya termoelektriska material och sensorer.

referenser

1. Mark Peplow. (17 april 2018). Halvledarsilversulfid sträcker sig som metall. Hämtad från: cen.acs.org
2. Samarbete: Författare och redaktörer av volymerna III / 17E-17F-41C () Silver sulfide (Ag2S) kristallstruktur. I: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter (Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology), vol 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
3. Wikipedia. (2018). Silver sulfid. Hämtad från: en.wikipedia.org
4. Stanislav I. Sadovnikov & col. (Juli 2016). Ag ₂ S silver sulfid nanopartiklar och kolloidala lösningar: Syntes och egenskaper. Hämtad från: sciencedirect.com
5. Azo Material. (2018). Silver Sulfide (Ag ₂ S) halvledare. Hämtad från: azom.com
6. A. Nwofe. (2015). Utsikterna och utmaningarna med tunna filmer av silversulfid: En recension. Avdelningen för materialvetenskap och förnybar energi, Institutionen för industriell fysik, Ebonyi State University, Abakaliki, Nigeria.
7. UMassAmherst. (2011). Föreläsningsdemonstrationer: rengöring av målat silver. Hämtad från: lecturedemos.chem.umass.edu
8. Studie. (2018). Vad är Silver Sulfide? - Kemisk formel & användning. Hämtad från: study.com