ÓXIDO DE PRATA (AG2O): ESTRUTURA, PROPRIEDADES E USOS - QUÍMICA - 2025

O óxido de prata é um composto inorgânico cuja fórmula química é Ag ₂ O. A força que liga os átomos é totalmente iônica por natureza; portanto, consiste em um sólido iônico onde há uma proporção de dois cátions Ag ⁺ interagindo eletrostaticamente com um ânion O ^2-.

O ânion óxido, O ^2-, resulta da interação dos átomos de prata da superfície com o oxigênio do meio ambiente; da mesma forma que o ferro e muitos outros metais. Em vez de avermelhar e se desfazer em ferrugem, uma peça ou joia de prata torna-se preta, característica do óxido de prata.

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Por exemplo, na imagem acima você pode ver uma xícara de prata oxidada. Observe sua superfície enegrecida, embora ainda retenha algum brilho ornamental; é por isso que até objetos de prata oxidada podem ser considerados atraentes o suficiente para usos decorativos.

As propriedades do óxido de prata são tais que, à primeira vista, não corroem a superfície do metal original. É formado à temperatura ambiente pelo simples contato com o oxigênio do ar; e ainda mais interessante, pode se decompor em altas temperaturas (acima de 200 ° C).

Isso significa que se o vidro da foto fosse agarrado e o calor de uma chama intensa fosse aplicado a ele, ele recuperaria seu brilho prateado. Portanto, sua formação é um processo termodinamicamente reversível.

O óxido de prata também possui outras propriedades e, além de sua fórmula simples Ag ₂ O, abrange organizações estruturais complexas e uma rica variedade de sólidos. No entanto, Ag ₂ O é talvez, junto com Ag ₂ O ₃, o mais representativo dos óxidos de prata.

Estrutura de óxido de prata

Fonte: CCoil, do Wikimedia Commons

Como está sua estrutura? Como mencionado no início: é um sólido iônico. Por esta razão, não pode haver ligações covalentes Ag-O nem Ag = O em sua estrutura; já que, se houvesse, as propriedades desse óxido mudariam drasticamente. É, então, íons Ag ⁺ e O ^2- em uma proporção de 2: 1 e experimentando atração eletrostática.

A estrutura do óxido de prata é conseqüentemente determinada pela maneira como as forças iônicas organizam os íons Ag ⁺ e O ^2- no espaço.

Na imagem acima, por exemplo, há uma célula unitária para um sistema cristalino cúbico: os cátions Ag ⁺ são as esferas azuis prateadas e o O ^{2 -} as esferas avermelhadas.

Se o número de esferas for contado, verificar-se-á que existem, a olho nu, nove azuis prateadas e quatro vermelhas. No entanto, apenas os fragmentos das esferas contidas no cubo são considerados; contando-as, sendo frações do total de esferas, deve-se atingir a proporção de 2: 1 para Ag ₂ O.

Ao repetir a unidade estrutural do tetraedro AgO ₄ rodeado por outros quatro Ag ⁺, todo o sólido preto é construído (ignorando os buracos ou irregularidades que esses arranjos cristalinos podem ter).

Mudanças com o número de valência

Focando agora não no tetraedro AgO _4, mas na linha AgOAg (observe os vértices do cubo superior), teremos que o sólido de óxido de prata consiste, de outra perspectiva, em múltiplas camadas de íons dispostas linearmente (embora inclinadas). Tudo isso como resultado da geometria "molecular" em torno de Ag ⁺.

Isso foi corroborado por vários estudos de sua estrutura iônica.

A prata trabalha predominantemente com valência +1, pois ao perder um elétron sua configuração eletrônica resultante é 4d ¹⁰, que é muito estável. Outras valências, como Ag ²⁺ e Ag ^3+, são menos estáveis, pois perdem elétrons de orbitais d quase completos.

O íon Ag ³⁺, entretanto, é relativamente menos instável em comparação com o Ag ²⁺. Na verdade, pode coexistir na companhia da Ag ^+, enriquecendo quimicamente a estrutura.

Sua configuração eletrônica é 4d ⁸, com elétrons desemparelhados de forma que lhe confere alguma estabilidade.

Ao contrário das geometrias lineares em torno dos íons Ag ⁺, descobriu-se que a dos íons Ag ³⁺ é um plano quadrado. Portanto, um óxido de prata com íons Ag ³⁺ consistiria em camadas compostas por quadrados de AgO ₄ (não tetraedros) ligados eletrostaticamente por linhas de AgOAg; tal é o caso de Ag ₄ O ₄ ou Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ com estrutura monoclínica.

Propriedades físicas e químicas

Fonte: Benjah-bmm27, do Wikimedia Commons

Raspar a superfície da xícara de prata na imagem principal resultaria em um sólido, que não é apenas preto, mas também tem tons de marrom ou marrom (imagem superior). Algumas de suas propriedades físicas e químicas relatadas no momento são as seguintes:

Peso molecular

231,735 g / mol

Aparência

Sólido marrom-escuro em forma de pó (observe que, apesar de ser um sólido iônico, não possui uma aparência cristalina). É inodoro e misturado com água dá um sabor metálico

Densidade

7,14 g / mL.

Ponto de fusão

277-300 ° C Certamente ele se derrete em prata sólida; ou seja, provavelmente se decompõe antes de formar o óxido líquido.

Kps

1,52 ∙ 10 ^-8 em água a 20 ° C Portanto, é um composto dificilmente solúvel em água.

Solubilidade

Se a imagem de sua estrutura for observada com atenção, será verificado que as esferas Ag ²⁺ e O ^2- não diferem quase em tamanho. Isso tem como consequência que apenas pequenas moléculas podem passar pelo interior da estrutura do cristal, tornando-a insolúvel em quase todos os solventes; exceto para aqueles onde ele reage, como bases e ácidos.

Caráter covalente

Embora o óxido de prata tenha sido repetidamente considerado um composto iônico, certas propriedades, como seu baixo ponto de fusão, contradizem essa afirmação.

Certamente, a consideração do caráter covalente não destrói o que foi explicado para sua estrutura, já que bastaria adicionar um modelo de esferas e barras à estrutura Ag ₂ O para indicar as ligações covalentes.

Da mesma forma, os planos tetraedros e quadrados de AgO ₄, bem como as linhas de AgOAg, estariam ligados por ligações covalentes (ou covalentes iônicas).

Com isso em mente, o Ag ₂ O seria na verdade um polímero. No entanto, é recomendável considerá-lo como um sólido iônico de caráter covalente (cuja natureza da ligação permanece um desafio até hoje).

Decomposição

A princípio foi mencionado que sua formação é termodinamicamente reversível, por isso absorve calor para retornar ao seu estado metálico. Tudo isso pode ser expresso por duas equações químicas para tais reações:

4Ag (s) + O ₂ (g) => 2Ag ₂ O (s) + Q

2Ag ₂ O (s) + Q => 4Ag (s) + O ₂ (g)

Onde Q representa o calor na equação. Isso explica por que o fogo que queima a superfície da taça de prata oxidada retorna seu brilho prateado.

Portanto, é difícil supor que existe Ag ₂ O (l), pois ele se decomporia instantaneamente do calor; a menos que a pressão seja elevada demais para obter o referido líquido marrom preto.

Nomenclatura

Quando a possibilidade dos íons Ag ²⁺ e Ag ³⁺ foi introduzida além do Ag ⁺ comum e predominante, o termo 'óxido de prata' começou a parecer insuficiente para se referir ao Ag ₂ O.

Isso ocorre porque o íon Ag ⁺ é mais abundante que os outros, então o Ag ₂ O é considerado o único óxido; o que não é totalmente correto.

Se Ag ²⁺ for considerado praticamente inexistente devido à sua instabilidade, apenas os íons com valências +1 e +3 serão tidos; isto é, Ag (I) e Ag (III).

Valencias I e III

Visto que Ag (I) é aquele com a valência mais baixa, ele é nomeado adicionando o sufixo –oso ao seu nome argentum. Assim, Ag ₂ O é: óxido de prata ou, de acordo com a nomenclatura sistemática, monóxido de placa.

Se Ag (III) for completamente ignorado, sua nomenclatura tradicional deve ser: óxido de prata em vez de óxido de prata.

Por outro lado, Ag (III) sendo a valência mais alta, o sufixo –ico é adicionado ao seu nome. Assim, Ag ₂ O ₃ é: óxido de prata (2 íons Ag ³⁺ com três O ^2-). Além disso, seu nome de acordo com a nomenclatura sistemática seria: trióxido de diplata.

Se a estrutura do Ag ₂ O ₃ for observada, pode-se presumir que é o produto da oxidação pelo ozônio, O ₃, ao invés do oxigênio. Portanto, seu caráter covalente deve ser maior, pois é um composto covalente com ligações Ag-OOO-Ag ou Ag-O ₃ -Ag.

Nomenclatura sistemática para óxidos de prata complexos

AgO, também escrito como Ag ₄ O ₄ ou Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃, é um óxido de prata (I, III), uma vez que possui valências +1 e +3. Seu nome segundo a nomenclatura sistemática seria: tetraóxido de tetraplata.

Essa nomenclatura é de grande ajuda quando se trata de outros óxidos de prata estequiometricamente complexos. Por exemplo, suponha que os dois sólidos 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ e Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O ₃.

Escrever a primeira de uma forma mais apropriada seria: Ag ₆ O ₅ (contando e adicionando os átomos de Ag e O). Seu nome seria então pentóxido hexaplate. Observe que este óxido tem uma composição de prata menos rica do que Ag ₂ O (6: 5 <2: 1).

Enquanto escrevia o segundo sólido de outra maneira, seria: Ag ₈ O ₁₀. Seu nome seria decaóxido de octa prata (com uma proporção de 8:10 ou 4: 5). Este hipotético óxido de prata seria "muito oxidado".

Formulários

Os estudos em busca de novos e sofisticados usos para o óxido de prata continuam até hoje. Alguns de seus usos estão listados abaixo:

-Dissolve-se em amônia, nitrato de amônio e água para formar o reagente de Tollens. Este reagente é uma ferramenta útil na análise qualitativa em laboratórios de química orgânica. Permite determinar a presença de aldeídos em uma amostra, com a formação de um "espelho de prata" no tubo de ensaio como resposta positiva.

-Junto com o zinco metálico, forma as baterias primárias de óxido de prata e zinco. Este é talvez um de seus usos mais comuns e domésticos.

- Serve como purificador de gases, absorvendo por exemplo CO ₂. Quando aquecido, ele libera gases presos e pode ser reutilizado várias vezes.

-Devido às propriedades antimicrobianas da prata, seu óxido é útil em estudos de bioanálise e purificação de solo.

-É um agente oxidante suave capaz de oxidar aldeídos em ácidos carboxílicos. Da mesma forma, é utilizado na reação de Hofmann (das aminas terciárias) e participa de outras reações orgânicas, seja como reagente ou como catalisador.

Referências

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