Sulfeto de prata (Ag2S): estrutura, propriedades e usos - Ciência - 2023

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o sulfeto de prata é um composto inorgânico cuja fórmula química é Ag₂S. Consiste em um sólido preto acinzentado formado por cátions Ag⁺ e S ânions^2- em uma proporção de 2: 1. O S^2- é muito parecido com Ag⁺, porque ambos são íons moles e conseguem se estabilizar um com o outro.

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.

O H₂S, cuja molécula carrega um átomo de enxofre, reage com a prata de acordo com a seguinte equação química: 2Ag (s) + H₂S (g) => Ag₂S (s) + H₂(g)

Portanto, o Ag₂S 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 AG₂S tem estruturas polimórficas, atrativas propriedades eletrônicas e optoeletrônicas, é um semicondutor e promete ser um material para a fabricação de dispositivos fotovoltaicos, como as células solares.

Estrutura

A imagem superior ilustra a estrutura cristalina do sulfeto de prata. As esferas azuis correspondem aos Ag cations⁺, enquanto os amarelos para os ânions S^2-. O AG₂S é polimórfico, o que significa que pode adotar vários sistemas de cristal sob certas condições de temperatura.

Como? 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 eletrostático de atração-repulsão. Quando isso acontece, diz-se que há uma transição de fase, e o sólido, portanto, exibe novas propriedades físicas (como brilho e cor).

O AG₂S em temperaturas normais (abaixo de 179ºC), possui estrutura cristalina monoclínica (α- Ag₂S). 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- Ag₂S).

O mineral argentita consiste na fase fcc, também conhecida como β-Ag₂S. Uma vez resfriado e transformado em acantita, suas características estruturais prevalecem combinadas. 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 Este valor concorda com o fato de Ag₂S é 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 25 ° C. 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 Ag₂S é insolúvel em todos os solventes. Nenhuma molécula pode separar com eficiência suas camadas cristalinas em íons Ag⁺ e S^2- solvatado.

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

Eletrônico

O AG₂S é um semicondutor anfotérico, ou seja, se comporta como se fosse do tipo n e do tipo p. Além disso, não é frágil, por isso tem sido estudado para sua aplicação em dispositivos eletrônicos.

Reação de redução

O AG₂S pode ser reduzido a prata metálica banhando as peças pretas com água quente, NaOH, alumínio e sal. A seguinte reação ocorre:

3Ag₂S (s) + 2Al (s) + 3H₂O (l) => 6Ag (s) + 3H₂S (ac) + Al₂OU₃(s)

Nomenclatura

Prata, cuja configuração eletrônica é [Kr] 4d¹⁰5s¹, ele pode perder apenas um elétron: o de seu orbital 5s mais externo. Assim, o cátion Ag⁺ fica com uma configuração de elétron [Kr] 4d¹⁰. Portanto, possui uma valência única de +1, que determina como seus compostos devem ser chamados.

O enxofre, por outro lado, tem configuração de elétrons [Ne] 3s²3p⁴, e são necessários dois elétrons para completar seu octeto de valência. Quando ele ganha esses dois elétrons (da prata), ele se transforma no ânion sulfeto, S^2-, com configuração [Ar]. Ou seja, é isoeletrônico ao gás nobre argônio.

Então o Ag₂S deve ser chamado de acordo com as seguintes nomenclaturas:

Sistemático

Macacosulfeto de deuprata. 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 de prataico. Como a prata "funciona" com uma valência +1, o sufixo -ico é adicionado ao seu nome. argentum Em latim.

Formulários

Alguns dos novos usos de Ag₂S 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-Ag₂S faz com que ele exiba propriedades eletrônicas marcantes para serem usados como células solares. Também representa um ponto de partida para a síntese de novos materiais termoelétricos e sensores.

Referências

Mark Peplow. (17 de abril de 2018). O sulfeto de prata semicondutor se estende como metal. Retirado de: cen.acs.org
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.
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