Óxido de prata (Ag2O): estrutura, propriedades e usos - Ciência - 2023

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o óxido de prata é um composto inorgânico cuja fórmula química é Ag₂O. A força que une seus átomos é inteiramente iônica por natureza; portanto, consiste em um sólido iônico onde há uma proporção de dois cátions Ag⁺ interagindo eletrostaticamente com um ânion O^2-.

Ânion óxido, O^2-, resulta da interação dos átomos de prata na superfície com o oxigênio do 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 fica preta, característica do óxido de prata.

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 seus brilhos prateados. Portanto, sua formação é um processo termodinamicamente reversível.

O óxido de prata também possui outras propriedades e, além de sua fórmula simples Ag₂Ou abrange organizações estruturais complexas e uma rica variedade de sólidos. No entanto, o Ag₂Ou talvez, ao lado de Ag₂OU₃, o mais representativo dos óxidos de prata.

Estrutura de óxido de prata

Como está sua estrutura? Como mencionado no início: é um sólido iônico. Por esta razão, não pode haver ligações covalentes Ag-O ou Ag = O em sua estrutura; já que, se houvesse, as propriedades desse óxido mudariam drasticamente. Então é Ag íons⁺ Eu^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 no espaço.⁺ Eu^2-.

Na imagem acima, por exemplo, temos uma célula unitária para um sistema de cristal cúbico: os cátions Ag⁺ são as esferas prata-azul, e o O^2- as esferas avermelhadas.

Se o número de esferas for contado, verificar-se-á que existem, a olho nu, nove azul-prateadas e quatro vermelhas. No entanto, apenas os fragmentos das esferas contidas no cubo são considerados; contando estes, sendo frações das esferas totais, a proporção 2: 1 para o Ag₂OU.

Repetindo a unidade estrutural do tetraedro AgO₄ cercado por quatro outros Ag⁺, todo o sólido preto é construído (ignorando as lacunas ou irregularidades que esses arranjos cristalinos possam ter).

Mudanças com o número de valência

Focando agora não no tetraedro AgO₄mas na linha AgOAg (observe os vértices do cubo superior), verá 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 [Kr] 4d¹⁰, que é muito estável. Outras valências, como Ag²⁺ e Ag³⁺ eles são menos estáveis, pois perdem elétrons de orbitais d quase completos.

O íon Ag³⁺, no entanto, é relativamente menos instável em comparação com Ag²⁺. Na verdade, pode coexistir na companhia de Ag⁺ enriquecendo quimicamente a estrutura.

Sua configuração eletrônica é [Kr] 4d⁸, com elétrons desemparelhados de tal forma que dá alguma estabilidade.

Ao contrário das geometrias lineares em torno dos íons Ag⁺, verificou-se que os íons de Ag³⁺ é um plano quadrado. Portanto, um óxido de prata com íons Ag³⁺ consistiria em camadas compostas por quadrados de AgO₄ (não tetraedros) eletrostaticamente ligados por linhas AgOAg; tal é o caso de Ag₄OU₄ ou Ag₂O ∙ Ag₂OU₃com estrutura monoclínica.

Propriedades físicas e químicas

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 funde em prata sólida; ou seja, provavelmente se decompõe antes de formar o óxido líquido.

Kps

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

Solubilidade

Se você olhar de perto a imagem de sua estrutura, você verá que as esferas de Ag²⁺ Eu^2- eles não diferem quase em tamanho. Isso resulta em que apenas pequenas moléculas podem passar pelo interior da rede cristalina, tornando-a insolúvel em quase todos os solventes; exceto para aqueles onde ele reage, como bases e ácidos.

Caráter covalente

Embora tenha sido repetidamente dito que o óxido de prata é 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 a estrutura de Ag.₂Ou um modelo de esferas e barras para indicar ligações covalentes.

Da mesma forma, os tetraedros e planos quadrados AgO₄Assim como as linhas AgOAg, elas estariam ligadas por ligações covalentes (ou covalentes iônicas).

Com isso em mente, o Ag₂Ou seria realmente 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) + O₂(g) => 2Ag₂O (s) + Q

2Ag₂O (s) + Q => 4Ag (s) + O₂(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 assumir que existe Ag₂O (l) porque se decompõe instantaneamente com o calor; A menos que a pressão seja elevada demais para obter o referido líquido marrom preto.

Nomenclatura

Quando a possibilidade de íons Ag foi introduzida²⁺ e Ag³⁺ além do Ag comum e predominante⁺, o termo 'óxido de prata' começa a parecer insuficiente para se referir a Ag₂OU.

Isso ocorre porque o íon Ag⁺ é mais abundante do que os outros, então o Ag é tomado₂Ou como o único óxido; o que não é totalmente correto.

Se Ag²⁺ Como é praticamente inexistente devido à sua instabilidade, teremos apenas os íons com valências +1 e +3; 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, o Ag₂Ou 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, o Ag₂OU₃ é: óxido de prata (2 íons Ag³⁺ com três O's^2-) Além disso, seu nome de acordo com a nomenclatura sistemática seria: trióxido de diplata.

Se a estrutura de Ag₂OU₃, pode-se presumir que é o produto da oxidação pelo ozônio, OU₃, em vez de oxigênio. Portanto, seu caráter covalente deve ser maior, pois é um composto covalente com ligações Ag-O-O-O-Ag ou Ag-O.₃-Ag.

Nomenclatura sistemática para óxidos de prata complexos

The AgO, também escrito como Ag₄OU₄ ou Ag₂O ∙ Ag₂OU₃, é um óxido de prata (I, III), uma vez que tem 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 mais estequiometricamente complexos. Por exemplo, suponha que os dois sólidos 2Ag₂O ∙ Ag₂OU₃ e Ag₂O ∙ 3Ag₂OU₃.

Escrever o primeiro de uma forma mais adequada seria: Ag₆OU₅ (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 Ag₂Ou (6: 5 <2: 1).

Enquanto escrevia o segundo sólido de outra maneira, seria: Ag₈OU₁₀. 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

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-zinco. Este é talvez um de seus usos mais comuns e domésticos.

- Serve como purificador de gases, absorvendo por exemplo CO₂. 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. Também é usado na reação de Hofmann (de aminas terciárias) e participa de outras reações orgânicas, seja como reagente ou como catalisador.

Referências

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