SULFURE D'ARGENT (AG2S): STRUCTURE, PROPRIÉTÉS ET UTILISATIONS - CHIMIE - 2025

Le sulfure d'argent est un composé inorganique dont la formule chimique est Ag ₂ S. Il se compose d'un solide gris-noir formé par cation Ag ⁺ et des anions S ^2- dans un rapport 2: 1. S ^2- est très similaire à Ag ⁺, car les deux sont des ions mous et ils parviennent à se stabiliser l'un avec l'autre.

Les ornements en argent ont tendance à s'assombrir, perdant leur lustre caractéristique. Le changement de couleur n'est pas le produit de l'oxydation de l'argent, mais de sa réaction avec le sulfure d'hydrogène présent dans l'environnement à de faibles concentrations; Cela peut provenir de la putréfaction ou de la dégradation de plantes, d'animaux ou d'aliments riches en soufre.

Source: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0, via Wikimedia Commons

H ₂ S, dont la molécule porte un atome de soufre, réagit avec l'argent selon l'équation chimique suivante: 2Ag (s) + H ₂ S (g) => Ag ₂ S (s) + H ₂ (g)

Par conséquent, Ag ₂ S est responsable des couches noires formées sur l'argent. Cependant, dans la nature, ce sulfure peut également être trouvé dans les minéraux Acantite et Argentite. Les deux minéraux se distinguent de beaucoup d'autres par leurs cristaux noirs brillants, comme le solide de l'image ci-dessus.

Ag ₂ S a des structures polymorphes, des propriétés électroniques et optoélectroniques intéressantes, est un semi-conducteur et promet d'être un matériau pour la production de dispositifs photovoltaïques, tels que les cellules solaires.

Structure

Source: Par CCoil, de Wikimedia Commons

L'image du haut illustre la structure cristalline du sulfure d'argent. Les sphères bleues correspondent aux cations Ag ⁺, tandis que les sphères jaunes correspondent aux anions S ². Ag ₂ S est polymorphe, ce qui signifie qu'il peut adopter divers systèmes cristallins dans certaines conditions de température.

Comment? Par une transition de phase. Les ions sont réarrangés de manière à ce que l'augmentation de température et les vibrations du solide ne perturbent pas l'équilibre électrostatique d'attraction-répulsion. Lorsque cela se produit, on dit qu'il y a une transition de phase, et le solide présente ainsi de nouvelles propriétés physiques (telles que le lustre et la couleur).

Ag ₂ S aux températures normales (inférieures à 179 ° C) a une structure cristalline monoclinique (α-Ag ₂ S). En plus de cette phase solide, il y en a deux autres: le bcc (cubique centré sur le corps) entre 179 à 586ºC, et le fcc (cubique centré sur les faces) à très hautes températures (δ- Ag ₂ S).

Le minéral argentite est constitué de la phase fcc, également connue sous le nom de β-Ag ₂ S. Une fois refroidi et transformé en acanthite, ses caractéristiques structurelles prévalent en combinaison. Par conséquent, les deux structures cristallines coexistent: la monoclinique et la bcc. Par conséquent, des solides noirs avec des accents brillants et intéressants émergent.

Propriétés

Poids moléculaire

247,80 g / mol

Apparence

Cristaux noirs grisâtres

Odeur

Toilette.

Point de fusion

836 ° C Cette valeur concorde avec le fait que Ag ₂ S est un composé à faible caractère ionique et, par conséquent, fond à des températures inférieures à 1000 ° C.

Solubilité

Dans l'eau seulement 6,21 ∙ 10 ^-15 g / L à 25ºC. Autrement dit, la quantité de solide noir qui est solubilisée est négligeable. Ceci, encore une fois, est dû au faible caractère polaire de la liaison Ag-S, où il n'y a pas de différence significative d'électronégativité entre les deux atomes.

De plus, Ag ₂ S est insoluble dans tous les solvants. Aucune molécule ne peut séparer efficacement ses couches cristallines en ions solvatés Ag ⁺ et S ^2-.

Structure

Dans l'image de la structure, vous pouvez également voir quatre couches de liaisons S-Ag-S, qui se déplacent l'une sur l'autre lorsque le solide est soumis à la compression. Ce comportement signifie que, bien qu'il soit un semi-conducteur, il est ductile comme de nombreux métaux à température ambiante.

Les couches S-Ag-S s'adaptent correctement en raison de leurs géométries angulaires qui sont vues comme un zigzag. Comme il y a une force de compression, ils se déplacent sur un axe de déplacement, provoquant ainsi de nouvelles interactions non covalentes entre les atomes d'argent et de soufre.

Indice de réfraction

2.2

Constante diélectrique

6

Électronique

Ag ₂ S est un semi-conducteur amphotère, c'est-à-dire qu'il se comporte comme s'il était de type n et de type p. Il n'est pas non plus cassant, il a donc été étudié pour son application dans les appareils électroniques.

Réaction de réduction

L'Ag ₂ S peut être réduit en argent métallique en baignant les pièces noires avec de l'eau chaude, du NaOH, de l'aluminium et du sel. La réaction suivante a lieu:

3Ag ₂ S (s) + 2Al (s) + 3H ₂ O (l) => 6Ag (s) + 3H ₂ S (aq) + Al ₂ O ₃ (s)

Nomenclature

L'argent, dont la configuration électronique est 4d ¹⁰ 5s ¹, ne peut perdre qu'un seul électron: son orbitale 5s la plus externe. Ainsi, le cation Ag ⁺ se retrouve avec une configuration électronique 4d ¹⁰. Par conséquent, il a une valence unique de +1, qui détermine comment ses composés doivent être appelés.

Le soufre, par contre, a une configuration électronique 3s ² 3p ⁴ et a besoin de deux électrons pour compléter son octet de valence. Lorsqu'il gagne ces deux électrons (de l'argent), il se transforme en anion sulfure, S ^2-, avec configuration. Autrement dit, il est isoélectronique à l'argon de gaz rare.

Donc Ag ₂ S doit être nommé selon les nomenclatures suivantes:

Systématique

Di- argent mono sulfure. Ici, le nombre d'atomes de chaque élément est considéré et ils sont marqués des préfixes des numérateurs grecs.

Stock

Sulfure d'argent. Comme il a une valence unique de +1, il n'est pas spécifié avec des chiffres romains entre parenthèses: sulfure d'argent (I); ce qui est incorrect.

Traditionnel

Sulfure ARGENT ico. Puisque l'argent "fonctionne" avec une valence de +1, le suffixe -ico est ajouté à son nom latin argentum.

Applications

Certaines des nouvelles utilisations de l'Ag ₂ S sont les suivantes:

-Les solutions colloïdales de ses nanoparticules (de tailles différentes), ont une activité antibactérienne, ne sont pas toxiques, et peuvent donc être utilisées dans les domaines de la médecine et de la biologie.

-Ses nanoparticules peuvent former ce que l'on appelle des points quantiques. Ils absorbent et émettent un rayonnement avec une intensité plus grande que de nombreuses molécules organiques fluorescentes, de sorte qu'ils peuvent supplanter ces dernières en tant que marqueurs biologiques.

-Les structures de l'α-Ag ₂ S lui confèrent des propriétés électroniques frappantes pour être utilisées comme cellules solaires. Il représente également un point de départ pour la synthèse de nouveaux matériaux et capteurs thermoélectriques.

Références

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2. Collaboration: Auteurs et éditeurs des volumes III / 17E-17F-41C () Structure cristalline du sulfure d'argent (Ag2S). Dans: Madelung O., Rössler U., Schulz M. (eds) Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter (Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology), vol 41C. Springer, Berlin, Heidelberg.
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