SULFETO DE PRATA (AG2S): ESTRUTURA, PROPRIEDADES E USOS - QUÍMICA - 2024

O sulfureto de prata é um composto inorgânico cuja fórmula química é Ag ₂ S. Ele consiste de um sólido cinzento-escura formada por cati Ag ⁺ e aniões S ^2- na proporção de 2: 1. S ^2- é muito parecido com Ag ⁺, pois ambos são íons macios e conseguem se estabilizar entre si.

Os enfeites de prata tendem a escurecer, perdendo seu brilho característico. A mudança de cor não é um produto da oxidação da prata, mas de sua reação com o sulfeto de hidrogênio presente no ambiente em baixas concentrações; Isso pode vir da putrefação ou degradação de plantas, animais ou alimentos ricos em enxofre.

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

H ₂ S, cuja molécula carrega um átomo de enxofre, reage com a prata de acordo com a seguinte equação química: 2Ag (s) + H ₂ S (g) => Ag ₂ S (s) + H ₂ (g)

Portanto, o Ag ₂ S é responsável pelas camadas pretas formadas na prata. Porém, na natureza este sulfeto também pode ser encontrado nos minerais Acantita e Argentita. Os dois minerais se distinguem de muitos outros por seus cristais pretos brilhantes, como o sólido da imagem acima.

O Ag ₂ S possui estruturas polimórficas, atrativas propriedades eletrônicas e optoeletrônicas, é um semicondutor e promete ser um material para a produção de dispositivos fotovoltaicos, como as células solares.

Estrutura

Fonte: Por CCoil, do Wikimedia Commons

A imagem superior ilustra a estrutura cristalina do sulfeto de prata. As esferas azuis correspondem aos cátions Ag ⁺, enquanto as esferas amarelas correspondem aos ânions S ^2-. O Ag ₂ S é polimórfico, o que significa que pode adotar vários sistemas de cristal sob certas condições de temperatura.

Quão? Por meio de uma transição de fase. Os íons são rearranjados de forma que o aumento da temperatura e as vibrações do sólido não perturbem o equilíbrio de atração-repulsão eletrostática. Quando isso acontece, diz-se que há uma transição de fase, e o sólido exibe, portanto, novas propriedades físicas (como brilho e cor).

O Ag ₂ S em temperaturas normais (abaixo de 179ºC) possui uma estrutura cristalina monoclínica (α-Ag ₂ S). Além desta fase sólida, existem duas outras: a bcc (cúbica centrada no corpo) entre 179 a 586ºC, e a fcc (cúbica centrada nas faces) a temperaturas muito elevadas (δ- Ag ₂ S).

O mineral argentita consiste na fase fcc, também conhecida como β-Ag ₂ S. Uma vez resfriada e transformada em acantita, suas características estruturais prevalecem em combinação. Portanto, ambas as estruturas cristalinas coexistem: a monoclínica e a bcc. Assim, surgem sólidos pretos com conotações brilhantes e interessantes.

Propriedades

Peso molecular

247,80 g / mol

Aparência

Cristais pretos acinzentados

Odor

Banheiro.

Ponto de fusão

836 ° C Esse valor concorda com o fato de o Ag ₂ S ser um composto com pouco caráter iônico e, portanto, derrete em temperaturas abaixo de 1000ºC.

Solubilidade

Na água apenas 6,21 ∙ 10 ^-15 g / L a 25ºC. Ou seja, a quantidade de sólido preto que é solubilizado é insignificante. Isso, novamente, é devido ao caráter polar baixo da ligação Ag-S, onde não há diferença significativa na eletronegatividade entre os dois átomos.

Além disso, o Ag ₂ S é insolúvel em todos os solventes. Nenhuma molécula pode separar com eficiência suas camadas cristalinas em íons Ag ⁺ e S ^2- solvatados.

Estrutura

Na imagem da estrutura você também pode ver quatro camadas de ligações S-Ag-S, que se movem umas sobre as outras quando o sólido é submetido à compressão. Esse comportamento significa que, apesar de ser um semicondutor, é dúctil como muitos metais em temperatura ambiente.

As camadas S-Ag-S se ajustam adequadamente devido às suas geometrias angulares, que são vistas em zigue-zague. Como existe uma força de compressão, eles se movem em um eixo de deslocamento, causando novas interações não covalentes entre os átomos de prata e enxofre.

Índice de refração

2,2

Constante dielétrica

6

Eletrônico

O Ag ₂ S é um semicondutor anfotérico, ou seja, se comporta como se fosse do tipo ne do tipo p. Também não é frágil, por isso tem sido estudado para sua aplicação em dispositivos eletrônicos.

Reação de redução

O Ag ₂ S pode ser reduzido a prata metálica banhando as peças pretas com água quente, NaOH, alumínio e sal. A seguinte reação ocorre:

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

Nomenclatura

A prata, cuja configuração eletrônica é 4d ¹⁰ 5s ¹, pode perder apenas um elétron: seu orbital mais externo 5s. Assim, o cátion Ag ⁺ fica com uma configuração eletrônica 4d ¹⁰. Portanto, tem uma valência única de +1, que determina como seus compostos devem ser chamados.

O enxofre, por outro lado, tem uma configuração eletrônica 3s ² 3p ⁴ e precisa de dois elétrons para completar seu octeto de valência. Quando ganha esses dois elétrons (da prata), transforma-se no ânion sulfeto, S ^2-, com configuração. Ou seja, é isoeletrônico ao gás nobre argônio.

Portanto, Ag ₂ S deve ser nomeado de acordo com as seguintes nomenclaturas:

Sistemático

Di- prata mono sulfeto. Aqui, o número de átomos de cada elemento é considerado e eles são marcados com os prefixos dos numeradores gregos.

estoque

Sulfeto de prata. Como tem uma valência única de +1, não é especificado com algarismos romanos entre parênteses: sulfeto de prata (I); o que é incorreto.

Tradicional

Sulfeto ARGENT ico. Como a prata "funciona" com valência +1, o sufixo -ico é adicionado ao seu nome latino argentum.

Formulários

Alguns dos novos usos do Ag ₂ S são os seguintes:

-As soluções coloidais de suas nanopartículas (com diferentes tamanhos), possuem atividade antibacteriana, não são tóxicas, podendo, portanto, ser utilizadas nas áreas de medicina e biologia.

-Suas nanopartículas podem formar o que é conhecido como pontos quânticos. Eles absorvem e emitem radiação com maior intensidade do que muitas moléculas orgânicas fluorescentes, de modo que podem substituir as últimas como marcadores biológicos.

-As estruturas de α-Ag ₂ S fazem com que ele exiba propriedades eletrônicas marcantes para serem usadas como células solares. Também representa um ponto de partida para a síntese de novos materiais termoelétricos e sensores.

Referências

1. Mark Peplow. (17 de abril de 2018). O sulfeto de prata semicondutor se estende como metal. Retirado de: cen.acs.org
2. Colaboração: Autores e editores da estrutura cristalina dos volumes III / 17E-17F-41C () sulfeto de prata (Ag2S). Em: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. Landolt-Börnstein - Grupo III Condensed Matter (Dados Numéricos e Relações Funcionais em Ciência e Tecnologia), vol 41C. Springer, Berlim, Heidelberg.
3. Wikipedia. (2018). Sulfeto de prata. Retirado de: en.wikipedia.org
4. Stanislav I. Sadovnikov & col. (Julho de 2016). Nanopartículas de sulfeto de prata Ag ₂ S e soluções coloidais: Síntese e propriedades. Retirado de: sciencedirect.com
5. Materiais Azo. (2018). Semicondutores de sulfeto de prata (Ag ₂ S). Retirado de: azom.com
6. A. Nwofe. (2015). Perspectivas e desafios dos filmes finos de sulfeto de prata: uma revisão. Divisão de Ciência de Materiais e Energia Renovável, Departamento de Física Industrial, Universidade Estadual de Ebonyi, Abakaliki, Nigéria.
7. UMassAmherst. (2011). Demonstrações de palestras: limpeza de prata manchada. Retirado de: lecturedemos.chem.umass.edu
8. Estude. (2018). O que é sulfeto de prata? - Fórmula Química e Usos. Retirado de: study.com