OXYDE D'ARGENT (AG2O): STRUCTURE, PROPRIÉTÉS ET UTILISATIONS - CHIMIE - 2025

L' oxyde d'argent est un composé inorganique dont la formule chimique est Ag ₂ O. La force liant les atomes est de nature entièrement ionique; il s'agit donc d'un solide ionique où il y a une proportion de deux cations Ag ⁺ interagissant électrostatiquement avec un anion O ^2-.

L'anion oxyde, O ^2-, résulte de l'interaction des atomes d'argent à la surface avec l'oxygène de l'environnement; tout comme le fer et de nombreux autres métaux. Au lieu de rougir et de s'effriter en rouille, un morceau ou un bijou d'argent devient noir, caractéristique de l'oxyde d'argent.

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Par exemple, dans l'image ci-dessus, vous pouvez voir une coupe en argent oxydé. Notez sa surface noircie, bien qu'elle conserve encore un peu de lustre ornemental; c'est pourquoi même les objets en argent oxydé peuvent être considérés comme suffisamment attrayants pour des utilisations décoratives.

Les propriétés de l'oxyde d'argent sont telles qu'elles ne rongent pas, à première vue, la surface métallique d'origine. Il se forme à température ambiante par simple contact avec l'oxygène de l'air; et encore plus intéressant, il peut se décomposer à des températures élevées (supérieures à 200 ° C).

Cela signifie que si le verre de l'image était saisi et que la chaleur d'une flamme intense lui était appliquée, il retrouverait son éclat argenté. Par conséquent, sa formation est un processus thermodynamiquement réversible.

L'oxyde d'argent possède également d'autres propriétés et, au-delà de sa formule simple Ag ₂ O, englobe des organisations structurales complexes et une riche variété de solides. Cependant, Ag ₂ O est peut-être, avec Ag ₂ O ₃, le plus représentatif des oxydes d'argent.

Structure d'oxyde d'argent

Source: CCoil, de Wikimedia Commons

Comment est sa structure? Comme mentionné au début: c'est un solide ionique. Pour cette raison, il ne peut y avoir ni liaison covalente Ag-O ni Ag = O dans sa structure; car, s'il y en avait, les propriétés de cet oxyde changeraient radicalement. Ce sont alors les ions Ag ⁺ et O ^2- dans un rapport 2: 1 et subissant une attraction électrostatique.

La structure de l'oxyde d'argent est par conséquent déterminée par la manière dont les forces ioniques arrangent les ions Ag ⁺ et O ^2- dans l'espace.

Dans l'image ci-dessus, par exemple, il y a une cellule unitaire pour un système cristallin cubique: les cations Ag ⁺ sont les sphères bleues argentées et l'O ^{2 -} les sphères rougeâtres.

Si l'on compte le nombre de sphères, on constatera qu'il y en a, à l'œil nu, neuf bleu argenté et quatre rouges. Cependant, seuls les fragments des sphères contenues dans le cube sont considérés; en les comptant, étant des fractions des sphères totales, le rapport 2: 1 pour Ag ₂ O doit être respecté.

En répétant l'unité structurelle du tétraèdre AgO ₄ entouré de quatre autres Ag ⁺, tout le solide noir est construit (en ignorant les trous ou irrégularités que ces arrangements cristallins peuvent avoir).

Changements avec le numéro de valence

En nous concentrant maintenant non pas sur le tétraèdre AgO ₄ mais sur la ligne AgOAg (observez les sommets du cube supérieur), nous aurons que le solide d'oxyde d'argent est constitué, dans une autre perspective, de multiples couches d'ions disposées linéairement (bien qu'inclinées). Tout cela grâce à la géométrie «moléculaire» autour de Ag ⁺.

Ceci a été corroboré par plusieurs études de sa structure ionique.

L'argent fonctionne principalement avec la valence +1, car lors de la perte d'un électron, sa configuration électronique résultante est 4d ¹⁰, ce qui est très stable. D'autres valences, telles que Ag ²⁺ et Ag ³⁺ sont moins stables car elles perdent des électrons à partir d'orbitales d presque pleines.

L'ion Ag ³⁺, cependant, est relativement moins instable que Ag ²⁺. En effet, il peut coexister en compagnie d'Ag ^+, enrichissant chimiquement la structure.

Sa configuration électronique est 4d ⁸, avec des électrons non appariés de manière à lui donner une certaine stabilité.

Contrairement aux géométries linéaires autour des ions Ag ⁺, il a été constaté que celle des ions Ag ³⁺ est plane. Par conséquent, un oxyde d'argent avec des ions Ag ³⁺ serait constitué de couches composées de carrés AgO ₄ (et non de tétraèdres) liés électrostatiquement par des lignes AgOAg; c'est le cas de Ag ₄ O ₄ ou Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ à structure monoclinique.

Proprietes physiques et chimiques

Source: Benjah-bmm27, de Wikimedia Commons

Le grattage de la surface de la coupe argentée dans l'image principale donnerait un solide, qui n'est pas seulement de couleur noire, mais a également des nuances de brun ou de brun (image du haut). Certaines de ses propriétés physiques et chimiques rapportées pour le moment sont les suivantes:

Poids moléculaire

231,735 g / mol

Apparence

Solide brun noir sous forme de poudre (notez que bien qu'il soit un solide ionique, il n'a pas d'aspect cristallin). Il est inodore et mélangé à de l'eau lui donne un goût métallique

Densité

7,14 g / ml.

Point de fusion

277 à 300 ° C Certes, il fond en argent massif; c'est-à-dire qu'il se décompose probablement avant de former l'oxyde liquide.

Kps

1,52 ∙ 10 ^-8 dans l'eau à 20 ° C C'est donc un composé difficilement soluble dans l'eau.

Solubilité

Si l'image de sa structure est soigneusement observée, on constatera que les sphères Ag ²⁺ et O ^2- ne diffèrent pas presque en taille. Ceci a pour conséquence que seules de petites molécules peuvent traverser l'intérieur du réseau cristallin, le rendant insoluble dans presque tous les solvants; sauf pour ceux où il réagit, comme les bases et les acides.

Caractère covalent

Bien que l'oxyde d'argent ait été répété à plusieurs reprises comme étant un composé ionique, certaines propriétés, telles que son bas point de fusion, contredisent cette affirmation.

Certes, la prise en compte du caractère covalent ne détruit pas ce qui a été expliqué pour sa structure, puisqu'il suffirait d'ajouter un modèle de sphères et de barres à la structure Ag ₂ O pour indiquer les liaisons covalentes.

De même, les plans tétraèdres et carrés AgO ₄, ainsi que les raies AgOAg, seraient liés par des liaisons covalentes (ou covalentes ioniques).

Dans cet esprit, Ag ₂ O serait en fait un polymère. Cependant, il est recommandé de le considérer comme un solide ionique à caractère covalent (dont la nature de la liaison reste aujourd'hui un défi).

Décomposition

Au début, il a été mentionné que sa formation est thermodynamiquement réversible, de sorte qu'il absorbe la chaleur pour revenir à son état métallique. Tout cela peut être exprimé par deux équations chimiques pour de telles réactions:

4Ag (s) + O ₂ (g) => 2Ag ₂ O (s) + Q

2Ag ₂ O (s) + Q => 4Ag (s) + O ₂ (g)

Où Q représente la chaleur dans l'équation. Ceci explique pourquoi le feu brûlant la surface de la coupe en argent oxydé lui redonne sa lueur argentée.

Par conséquent, il est difficile de supposer qu'il y a Ag ₂ O (l) car il se décomposerait instantanément à partir de la chaleur; à moins que la pression ne soit trop élevée pour obtenir ledit liquide brun noir.

Nomenclature

Lorsque la possibilité d' ^ions Ag ²⁺ et Ag ^{3+ a} été introduite en plus de l'Ag ⁺ commun et prédominant, le terme «oxyde d'argent» a commencé à sembler insuffisant pour désigner Ag ₂ O.

En effet, l'ion Ag ⁺ est plus abondant que les autres, donc Ag ₂ O est considéré comme le seul oxyde; ce qui n'est pas tout à fait correct.

Si Ag ²⁺ est considéré comme pratiquement inexistant compte tenu de son instabilité, alors seuls les ions de valences +1 et +3 seront obtenus; c'est-à-dire Ag (I) et Ag (III).

Valencias I et III

Puisque Ag (I) est celui avec la valence la plus basse, il est nommé en ajoutant le suffixe –oso à son nom argentum. Ainsi, Ag ₂ O est: oxyde d'argent ou, selon la nomenclature systématique, monoxyde diplate.

Si Ag (III) est complètement ignoré, alors sa nomenclature traditionnelle devrait être: oxyde d'argent au lieu d'oxyde d'argent.

En revanche, Ag (III) étant la valence la plus élevée, le suffixe –ico est ajouté à son nom. Ainsi, Ag ₂ O ₃ est: oxyde d'argent (2 ions Ag ³⁺ avec trois O ^2-). Aussi, son nom selon la nomenclature systématique serait: trioxyde de diplata.

Si la structure de Ag ₂ O ₃ est observée, on peut supposer que c'est le produit de l'oxydation par l'ozone, O ₃, au lieu de l'oxygène. Par conséquent, son caractère covalent doit être plus grand car il s'agit d'un composé covalent avec des liaisons Ag-OOO-Ag ou Ag-O ₃ -Ag.

Nomenclature systématique des oxydes d'argent complexes

AgO, également écrit Ag ₄ O ₄ ou Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃, est un oxyde d'argent (I, III), car il a à la fois des valences +1 et +3. Son nom selon la nomenclature systématique serait: tétraoxyde de tétraplata.

Cette nomenclature est d'une grande utilité lorsqu'il s'agit d'autres oxydes d'argent stoechiométriquement complexes. Par exemple, supposons les deux solides 2Ag ₂ O ∙ Ag ₂ O ₃ et Ag ₂ O ∙ 3Ag ₂ O ₃.

Ecrire le premier d'une manière plus appropriée serait: Ag ₆ O ₅ (compter et additionner les atomes d'Ag et O). Son nom serait alors pentoxyde hexaplate. A noter que cet oxyde a une composition en argent moins riche que Ag ₂ O (6: 5 <2: 1).

En écrivant le deuxième solide d'une autre manière, ce serait: Ag ₈ O ₁₀. Son nom serait décaoxyde d'octa-argent (avec un ratio de 8:10 ou 4: 5). Cet oxyde d'argent hypothétique serait "très oxydé".

Applications

Les études à la recherche d'utilisations nouvelles et sophistiquées de l'oxyde d'argent se poursuivent à ce jour. Certaines de ses utilisations sont énumérées ci-dessous:

-Il se dissout dans l'ammoniaque, le nitrate d'ammonium et l'eau pour former le réactif de Tollens. Ce réactif est un outil utile dans l'analyse qualitative au sein des laboratoires de chimie organique. Il permet de déterminer la présence d'aldéhydes dans un échantillon, avec la formation d'un "miroir d'argent" dans l'éprouvette en réponse positive.

-Avec le zinc métallique, il forme les principales batteries à l'oxyde de zinc-argent. C'est peut-être l'une de ses utilisations les plus courantes et domestiques.

-Il sert d'épurateur de gaz, absorbant par exemple du CO ₂. Lorsqu'il est chauffé, il libère des gaz piégés et peut être réutilisé plusieurs fois.

-En raison des propriétés antimicrobiennes de l'argent, son oxyde est utile dans les études de bioanalyse et de purification des sols.

-C'est un agent oxydant doux capable d'oxyder les aldéhydes en acides carboxyliques. De même, il est utilisé dans la réaction de Hofmann (des amines tertiaires) et participe à d'autres réactions organiques, soit comme réactif, soit comme catalyseur.

Références

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