stringtranslate.com

Хлорид серебра

Хлорид серебра представляет собой химическое соединение с химической формулой AgCl . Это белое кристаллическое твердое вещество хорошо известно своей низкой растворимостью в воде и чувствительностью к свету. При освещении или нагревании хлорид серебра превращается в серебро (и хлор), о чем в некоторых образцах свидетельствует окраска от серого до черного или пурпурного цвета. AgCl встречается в природе в виде минерала хлораргирита .

Он производится реакцией метатезиса для использования в фотографии и в pH-метрах в качестве электродов .

Подготовка

Хлорид серебра необычен тем, что, в отличие от большинства хлоридных солей, он имеет очень низкую растворимость. Его легко синтезировать путем метатезиса : объединения водного раствора нитрата серебра (который растворим) с растворимой хлоридной солью, такой как хлорид натрия (который используется в промышленности как метод получения AgCl) или хлорид кобальта (II) . Образующийся хлорид серебра немедленно выпадает в осадок. [4]

Его также можно получить реакцией металлического серебра и царской водки ; однако нерастворимость хлорида серебра замедляет реакцию. Хлорид серебра также является побочным продуктом процесса Миллера , при котором металлическое серебро реагирует с газообразным хлором при повышенных температурах. [4] [5]

История

Хлорид серебра известен с древних времен. Древние египтяне производили его как метод очистки серебра, который осуществлялся путем обжига серебряных руд с солью с получением хлорида серебра, который впоследствии разлагался на серебро и хлор. [4] Однако позднее в 1566 году Георг Фабрициус определил его как отдельное соединение серебра . [6] Хлорид серебра, исторически известный как luna cornea , что можно перевести как «серебряный рог», поскольку луна была алхимическим кодовым названием серебра, также был промежуточным продуктом в других исторических процессах очистки серебра. Одним из таких примеров является процесс Августина, разработанный в 1843 году, при котором медная руда, содержащая небольшое количество серебра, обжигается в условиях хлоридирования, а полученный хлорид серебра выщелачивается рассолом , где он более растворим. [4]

Фотопленки на основе серебра были впервые изготовлены в 1727 году Иоганном Генрихом Шульце с использованием нитрата серебра . Однако сделать постоянные изображения ему не удалось, поскольку они исчезли. Позже, в 1816 году, использование хлорида серебра было введено в фотографию Нисефором Ньепсом . [4] [7]

Состав

Пирамидальные кристаллы AgCl

Твердое вещество имеет структуру ГЦК NaCl , в которой каждый ион Ag + окружен октаэдром из шести хлоридных лигандов. AgF и AgBr кристаллизуются аналогично. [8] Однако кристаллография зависит от условий кристаллизации, в первую очередь от концентрации свободных ионов серебра, как показано на рисунках слева (сероватый оттенок и металлический блеск обусловлены частично восстановленным серебром ). [9]

При давлении выше 7,5 ГПа хлорид серебра переходит в моноклинную фазу КОН. Затем при давлении 11 ГПа он претерпевает еще один фазовый переход в ромбическую фазу TlI . [2]

Реакции

AgCl растворяется в растворах, содержащих такие лиганды , как хлорид , цианид , трифенилфосфин , тиосульфат , тиоцианат и аммиак . Хлорид серебра реагирует с этими лигандами по следующим наглядным уравнениям: [4]

Эти реакции используются для выщелачивания хлорида серебра из серебряных руд, наиболее часто используется цианирование, которое позже преобразуется в металлическое серебро. [4]

Хлорид серебра не реагирует с азотной кислотой, а реагирует с серной кислотой с образованием сульфата серебра . [10] Затем сульфат протонируется в присутствии серной кислоты до бисульфата , что можно обратить вспять путем разбавления. Эта реакция используется для отделения серебра от других металлов платиновой группы. [4]

Большинство комплексов, полученных из AgCl, являются двух-, трех- и, в редких случаях, четырехкоординатными, имеющими линейную, тригонально-плоскую и тетраэдрическую координационную геометрию соответственно. [11]

Эти две реакции особенно важны при качественном анализе AgCl в лабораториях, поскольку AgCl имеет белый цвет, который меняется на (арсенит серебра), который становится желтым, или ( арсенат серебра ), который становится красновато-коричневым. [11]

Химия

Хлорид серебра со временем разлагается под воздействием ультрафиолета.

В одной из самых известных химических реакций при добавлении бесцветного водного раствора нитрата серебра к столь же бесцветному раствору хлорида натрия образуется непрозрачный белый осадок AgCl: [12]

Это преобразование является обычным тестом на наличие хлорида в растворе. Благодаря своей заметности его легко использовать при титровании, что дает типичный случай аргентометрии . [10]

Произведение растворимости K sp для AgCl в воде равно1,77 × 10-10 при комнатной температуре , что указывает на то, что на литр воды растворяется только 1,9 мг (т. е. ) AgCl. [1] Содержание хлоридов в водном растворе можно определить количественно путем взвешивания выпавшего в осадок AgCl, который обычно негигроскопичен, поскольку AgCl является одним из немногих хлоридов переходных металлов, не реагирующих с водой. Мешающими ионами для этого теста являются бромид и йодид, а также различные лиганды (см. галогенид серебра ). Для AgBr и AgI значения K sp составляют 5,2 x 10 -13 и 8,3 x 10 -17 соответственно. Бромид серебра (слегка желтовато-белый) и йодид серебра (ярко-желтый) также значительно более светочувствительны, чем AgCl. [1] [4]

AgCl быстро темнеет под воздействием света, распадаясь на элементарный хлор и металлическое серебро . Эта реакция используется в фотографии и кино и выглядит следующим образом: [5]

Cl − + hν → Cl + e − (возбуждение хлорид-иона, отдающего свой лишний электрон в зону проводимости)
Ag + + e − → Ag (высвобождение иона серебра, который присоединяет электрон и становится атомом серебра)

Этот процесс необратим, поскольку высвободившийся атом серебра обычно находится в дефекте кристалла или в месте примеси, так что энергия электрона снижается настолько, что он «захватывается». [5]

Использование

Хлоридсеребряный электрод

Хлорид серебра входит в состав хлоридсеребряного электрода , который является распространенным электродом сравнения в электрохимии . Электрод действует как обратимый окислительно-восстановительный электрод , и равновесие между твердым металлическим серебром и хлоридом серебра в растворе хлорида заданной концентрации. Обычно это внутренний электрод сравнения в pH-метрах , который часто используется в качестве эталона при измерении восстановительного потенциала . В качестве примера последнего можно привести хлорсеребряный электрод, который является наиболее часто используемым электродом сравнения для испытаний систем катодной защиты от коррозии в морской воде . [13]

Фотография

Хлорид серебра и нитрат серебра использовались в фотографии с самого начала и хорошо известны своей светочувствительностью. [6] Это также было важной частью сенсибилизации дагерротипии , когда серебряные пластины продували хлором для получения тонкого слоя хлорида серебра. [14] Еще одним известным процессом, в котором использовался хлорид серебра, был желатин-серебряный процесс , при котором кристаллы хлорида серебра, внедренные в желатин , использовались для создания изображений. [15] Однако с развитием цветной фотографии число методов черно-белой фотографии сократилось. Хотя в цветной фотографии используется хлорид серебра, он работает только как посредник для преобразования света в органические красители изображения. [16]

Другие виды фотографического применения включают изготовление фотобумаги , поскольку она реагирует с фотонами, образуя скрытые изображения посредством фоторедукции; и в фотохромных линзах , используя его обратимое преобразование в металл Ag. В отличие от фотографии, где фотовосстановление необратимо, стекло предотвращает «захват» электрона. [17] Эти фотохромные линзы используются в основном в солнцезащитных очках . [4]

Другое использование

Низкая растворимость хлорида серебра делает его полезной добавкой к гончарным глазурям для придания «инглазурного блеска ». Хлорид серебра использовался в качестве противоядия при отравлении ртутью , помогая вывести ртуть из организма . Другие варианты использования AgCl включают: [4]

Естественное явление

Хлораргирит

Хлорид серебра встречается в природе в виде хлораргирита в засушливых и окисленных зонах месторождений серебра. Если часть ионов хлорида заменена ионами бромида или йода, перед названием добавляются слова бром и йодиан соответственно. [20] Этот минерал является источником серебра и выщелачивается путем цианирования, в результате чего образуется растворимый комплекс [Ag(CN) 2 ] – . [4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Джон Рамбл (18 июня 2018 г.). Справочник CRC по химии и физике (99 изд.). ЦРК Пресс. стр. 5–189. ISBN 978-1138561632.
  2. ^ аб С. Халл; Д.А. Кин (1999). «Фазовые переходы, вызванные давлением в AgCl, AgBr и AgI». Физический обзор B . АПС. 59 (2): 750–761. Бибкод : 1999PhRvB..59..750H. doi : 10.1103/PhysRevB.59.750. S2CID  123044752.
  3. ^ Аб Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А23. ISBN 978-0-618-94690-7.
  4. ^ abcdefghijklm Брамби, Андреас (2008). «Серебро, соединения серебра и сплавы серебра». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a24_107.pub2. ISBN 9783527303854.
  5. ^ abc NN Гринвуд; А. Эрншоу (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Баттерворт-Хайнеманн . стр. 1173–1200. ISBN 9780750633659.
  6. ^ аб Потонние, Жорж (1973). История открытия фотографии . Арно Пресс. п. 50. ISBN 0-405-04929-3. 
  7. ^ Дом-музей Ньепса: Изобретение фотографии: 1816-1818, первые попытки Ньепса [ постоянная мертвая ссылка ] (получено 1 ноября 2012 г.)
  8. ^ Уэллс, А. Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, Оксфорд: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6 . п. 349 
  9. ^ Борис А. Сечкарев (1998). «Массовая кристаллизация микрокристаллов хлорида серебра». Микроскопические исследования и техника . 42 (2): 145–147. doi :10.1002/(SICI)1097-0029(19980715)42:2<145::AID-JEMT8>3.0.CO;2-S. PMID  9728885. S2CID  45866801.
  10. ^ abc Etris, Сэмюэл (2003). «Соединения серебра». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.1909122203011616.a01.pub2. ISBN 9780471484943.
  11. ^ аб Годфри, С.М.; и другие. (1998). "Глава 3". В Нормане, Северная Каролина (ред.). Химия мышьяка, сурьмы и висмута . Блэки академический и профессиональный. ISBN 0-7514-0389-Х.
  12. ↑ Дополнительная информация о тесте на хлор. Архивировано 3 декабря 2007 г. в Wayback Machine.
  13. ^ Бейтс, Р.Г. и МакАскилл, Дж.Б. (1978). «Стандартный потенциал хлорсеребряного электрода». Чистая и прикладная химия , Vol. 50, стр. 1701–1706, http://www.iupac.org/publications/pac/1978/pdf/5011x1701.pdf.
  14. ^ «Процесс дагерротипирования». Фотоистория Сассекса . Проверено 19 июня 2023 г.
  15. ^ «СЕРЕБРЯНЫЙ ЖЕЛАТИН» (PDF) . Getty.edu . Гетти . Проверено 19 июня 2023 г.
  16. ^ П. Бергталлер (1996). «Фотогалогенид серебра». Химия и технология систем печати и обработки изображений. Спрингер, Дордрехт. стр. 35–75. дои : 10.1007/978-94-011-0601-6_3. ISBN 9789401042659.
  17. ^ Р. Дж. Араужо (2003). «Фотохромные очки». Энциклопедия физических наук и технологий (Третье изд.). Академическая пресса. стр. 49–56. дои : 10.1016/B0-12-227410-5/00567-6. ISBN 9780122274107. Проверено 20 июня 2023 г.
  18. ^ Джон Лоу (1975). «Консервация витража». Исследования в области консервации . 2- (1): 93–97. doi :10.1179/sic.1975.s1.016.
  19. ^ «Оптический материал хлорида серебра (AgCl)» . www.crystran.co.uk . Архивировано из оригинала 5 сентября 2012 года . Проверено 4 декабря 2019 г.
  20. ^ «Хлораргирит». Mindat.org . Проверено 7 июня 2023 г.