Хромат серебра — это неорганическое соединение с формулой Ag2CrO4 , которое выглядит как отчетливо окрашенные коричнево-красные кристаллы. Соединение нерастворимо, и его осаждение указывает на реакцию между растворимым хроматом и солями-предшественниками серебра (обычно хроматом калия / натрия с нитратом серебра ). [5] [7] [8] Эта реакция важна для двух применений в лаборатории: в аналитической химии она составляет основу метода Мора аргентометрии , [ 9] тогда как в нейронауке она используется в методе Гольджи окрашивания нейронов для микроскопии. [10]
В дополнение к вышесказанному, соединение было испытано в качестве фотокатализатора для очистки сточных вод . [7] Однако наиболее важным практическим и коммерческим применением хромата серебра является его использование в батареях Li-Ag 2 CrO 4 , типе литиевых батарей , которые в основном используются в устройствах искусственного водителя ритма . [11]
Как и все хроматы , являющиеся разновидностями хрома (VI) , это соединение представляет опасность токсичности, канцерогенности и генотоксичности , а также наносит большой вред окружающей среде.
Хромат серебра обычно получают реакцией солевого обмена хромата калия ( K 2 CrO 4 ) и нитрата серебра (AgNO 3 ) в очищенной воде – хромат серебра выпадает в осадок из водной реакционной смеси: [7] [5] [8]
Это происходит из-за того, что растворимость хромата серебра очень низкая ( K sp = 1,12×10 −12 или 6,5×10 −5 моль/л). [2]
Образование нерастворимых наноструктур Ag2CrO4 посредством вышеуказанной реакции с хорошим контролем размера и формы частиц было достигнуто с помощью сонохимии , синтеза с использованием шаблона или гидротермальных методов. [7]
Соединение является полиморфным и может иметь две кристаллические структуры в зависимости от температуры: гексагональную при более высоких и орторомбическую при более низких температурах. [7] Гексагональная фаза переходит в орторомбическую при охлаждении ниже температуры перехода кристаллической структуры T = 482 °C.
Орторомбический полиморф встречается чаще всего и кристаллизуется в пространственной группе Pnma с двумя различными координационными средами для ионов серебра (одна тетрагональная бипирамидальная, а другая искаженная тетраэдрическая). [5]
Характерный кирпично-красный / акажу цвет (поглощение λ max = 450 нм) хромата серебра довольно непохож на другие хроматы , которые обычно имеют желтый или желтовато-оранжевый цвет. Было высказано предположение, что эта разница в поглощении обусловлена переходом переноса заряда между серебряной 4 d орбиталью и хроматными e * орбиталями, хотя, судя по тщательному анализу спектроскопических данных УФ/видимого диапазона, это, по-видимому, не так . [8] Вместо этого сдвиг в λ max , скорее всего, приписывается эффекту расщепления Давыдова . [8]
Осаждение сильно окрашенного хромата серебра используется для обозначения конечной точки титрования хлорида нитратом серебра в аргентометрическом методе Мора .
Реакционная способность хромат-аниона с серебром ниже, чем с галогенидами ( например, хлоридами), поэтому в смеси обоих ионов будет образовываться только осадок хлорида серебра : [9]
Только в том случае, если не останется ни одного хлорида (или галогена), будет образовываться и выпадать в осадок хромат серебра.
До конечной точки раствор имеет молочно-лимонно-желтый цвет из-за суспензии уже образовавшегося осадка AgCl и желтого цвета хромат- иона в растворе. При приближении к конечной точке добавление AgNO 3 приводит к постепенно более медленно исчезающему красному окрашиванию. Когда красно-коричневатый цвет сохраняется (с некоторыми сероватыми пятнами хлорида серебра в нем), достигается конечная точка титрования.
Этот метод подходит только для pH, близкого к нейтральному: при очень низком (кислом) pH хромат серебра растворим (из-за образования H 2 CrO 4 ), а при щелочном pH серебро выпадает в осадок в виде гидроксида . [9]
Титрование было введено Мором в середине 19 века и, несмотря на ограничения в условиях pH, с тех пор не вышло из употребления. [9] Примером практического применения метода Мора является определение уровня хлорида в бассейнах с соленой водой. [ необходима ссылка ]
Совсем другое применение той же реакции — окрашивание нейронов , чтобы их морфология стала видна под микроскопом. [10] Методика включает в себя первую пропитку зафиксированной альдегидом мозговой ткани 2% водным раствором дихромата калия. Затем следует высушивание и погружение в 2% водный раствор нитрата серебра.
В результате той же реакции, что и выше, образуется хромат серебра, и по не совсем понятному механизму внутри некоторых нейронов происходит осаждение, что позволяет детально наблюдать морфологические детали, слишком мелкие для обычных методов окрашивания. [10]
Существует несколько вариаций метода, позволяющих повысить контрастность или селективность в отношении типа окрашиваемых нейронов, и они включают дополнительную пропитку раствором хлорида ртути (Гольджи-Кокса) или последующую обработку тетраоксидом осмия (Кахаль или быстрый Гольджи). [10]
Ранее невозможные наблюдения, которые стали возможны благодаря окрашиванию хроматом серебра, привели к присуждению Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1906 году первооткрывателю Гольджи и пионеру его использования и усовершенствования Рамону-и-Кахалю . [10]
Хромат серебра исследовался на предмет возможного использования в качестве катализатора для фотокаталитического разложения органических загрязнителей в сточных водах . Хотя наночастицы Ag2CrO4 в какой-то степени эффективны для этой цели, высокая токсичность хрома(VI) для человека и окружающей среды требует дополнительных сложных процедур для сдерживания любого хрома из катализатора, который должен быть предотвращен от выщелачивания в очищенные сточные воды. [7]
Аккумуляторы Li-Ag 2 CrO 4 — это тип литий-металлических аккумуляторов, разработанных в начале 1970-х годов компанией Saft , в которых катодом служит хромат серебра, анодом — металлический литий , а электролитом — раствор перхлората лития . [11]
Батарея была предназначена для биомедицинских применений и имела такие характеристики, как высокая надежность и качество срока годности на момент открытия. Поэтому литий-серебряные хроматные батареи нашли широкое применение в имплантируемых кардиостимуляторах . [11]