Сульфид серебра(I)

Сульфи́д серебра́(I) — неорганическое вещество с химической формулой Ag₂S, принадлежащее к классу бинарных соединений, также может рассматриваться как соль серебра и сероводородной кислоты.

Сульфид серебра
Систематическое название	Сульфид серебра(I)
Химическая формула	Ag2S
Внешний вид	твёрдые кристаллы серо-чёрного цвета
Свойства
Молярная масса	247,8 г/моль
Температура плавления	832 °C (1105,15 К)
Фазовые переходы	176,3 °C (α → β) 592 °C (β → γ)
Плотность	7,317 г/см³
Твёрдость по Моосу	2—2,5
Растворимость в воде	6,5⋅10−16 г/100 мл
Произведение растворимости	7,2⋅10−50
Структура
Кристаллическая решётка	моноклинная
Термодинамические свойства
Стандартная энтальпия образования	−33 кДж/моль
Энтальпия плавления	+14,06 кДж/моль
Стандартная молярная энтропия	+144 Дж/(К·моль)
Стандартная энергия образования Гиббса	−41 кДж/моль
Классификация
Регистрационный номер CAS	21548-73-2
Регистрационный номер EC	244-438-2
Безопасность
R-фразы	R36/37/38
S-фразы	S26, S36
Пиктограммы опасности
NFPA 704	0 0 0
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Нахождение в природеПравить

Сульфид серебра в природе встречается в виде минералов акантита, аргентита и маккинстриита. Основные свойства этих минералов представлены в таблице.

	Акантит	Аргенит	Маккинстриит
Состав	Ag2S	Ag2S	Ag1,2Cu0,8S
Цвет	серо-чёрный	темно-серый	чёрный
Сингония	моноклинная	ромбическая	ромбическая
Плотность, г/см3	7,326	7,317	6,61
Твёрдость по Моосу	2 - 2,5	2 - 2,5	1,5 - 2,5

Физические свойстваПравить

Сульфид серебра — твёрдое вещество серо-чёрного цвета, является наименее растворимым в воде соединением серебра, в очень тонких плёнках придает металлическому серебру розоватую окраску. Нерастворим в этаноле.

Ag₂S существует в трёх кристаллических модификациях:

• α-Ag₂S, моноклинная сингония, пространственная группа P 2₁/c, параметры ячейки a = 0,4231 нм, b = 0,6930 нм, c = 0,9526 нм, β = 125,48°, Z = 8, d = 7,317 г/см³;
• β-Ag₂S, кубическая сингония, пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,4884 нм, Z = 2, d = 7,2 г/см³;
• γ-Ag₂S, кубическая сингония, пространственная группа P n3, параметры ячейки a = 0,634 нм, Z = 4, d = 6,42 г/см³.

Температуры фазовых переходов α → β 176,3 °C, β → γ 592 °C. Сульфид серебра склонен к образованию нестехиометрических соединений Ag₂S_x, где x ≈ 1, свойства которых могут сильно отличаться от стехиометрических.

Химические свойстваПравить

Переведение в растворПравить

Сульфид серебра не реагирует с кислотами при комнатной температуре.

• При нагревании растворяется в концентрированной азотной кислоте:

$\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{10}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{8}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {Ag_{2}S+10HNO_{3}\longrightarrow 2AgNO_{3}+H_{2}SO_{4}+8NO_{2}\uparrow +4H_{2}O}}$ 

• За счет комплексообразования растворяется при комнатной температуре в концентрированных растворах цианидов:

$\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{K}\mathsf{C}\mathsf{N}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{2}\mathsf{K}\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{(}\mathsf{C}\mathsf{N}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{]}\mathsf{+}{\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}$${\mathsf {Ag_{2}S+4KCN\rightleftarrows 2K[Ag(CN)_{2}]+K_{2}S}}$ 

$\mathsf{2}\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{8}\mathsf{K}\mathsf{C}\mathsf{N}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{4}\mathsf{K}\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{(}\mathsf{C}\mathsf{N}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{]}\mathsf{+}{\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{K}\mathsf{O}\mathsf{H}$${\mathsf {2Ag_{2}S+8KCN+2O_{2}+H_{2}O\longrightarrow 4K[Ag(CN)_{2}]+K_{2}SO_{3}S+2KOH}}$ 

Восстановление серебраПравить

Следующие реакции сульфида серебра приводят к восстановлению металлического серебра:

• Нагревание в токе кислорода до 500 — 600 °C:

$\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{+}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {Ag_{2}S+O_{2}\longrightarrow 2Ag+SO_{2}\uparrow }}$ 

• Нагревание с сульфатом серебра выше 300 °C:

$\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{4}\mathsf{A}\mathsf{g}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {Ag_{2}S+Ag_{2}SO_{4}\longrightarrow 4Ag\downarrow +2SO_{2}\uparrow }}$ 

Восстановление с помощью алюминия в концентрированном горячем растворе щёлочи:

• Растворение металлического алюминия в щёлочи с образованием атомарного водорода:

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{4}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}^{\mathsf{0}}$${\mathsf {Al+NaOH+3H_{2}O\longrightarrow Na[Al(OH)_{4}]+3H^{0}}}$ 

• Восстановление атомарным водородом серебра из сульфида:

$\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}^{\mathsf{0}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}$${\mathsf {Ag_{2}S+2H^{0}+2NaOH\longrightarrow 2Ag\downarrow +2H_{2}O+Na_{2}S}}$ 

ПолучениеПравить

Сульфид серебра может быть получен следующими способами:

• Прямым синтезом из простых веществ при температуре выше 200 °C:

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{+}\mathsf{S}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}$${\mathsf {2Ag+S\longrightarrow \ Ag_{2}S}}$ 

• Окислением металлического серебра сероводородом в присутствии влаги или кислорода воздуха:

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {2Ag+H_{2}S\longrightarrow Ag_{2}S+H_{2}\uparrow }}$ 

$\mathsf{4}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {4Ag+2H_{2}S+O_{2}\longrightarrow 2Ag_{2}S+2H_{2}O}}$ 

• Осаждением из растворов с помощью реакций ионного обмена, например:

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{A}{\mathsf{g}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$${\mathsf {2AgNO_{3}+Na_{2}S\longrightarrow 2NaNO_{3}+Ag_{2}S\downarrow }}$ 

ПрименениеПравить

Руды, содержащие сульфид серебра, являются одним из видов сырья для промышленного получения металлического серебра. Чистый сульфид серебра применяется как компонент твёрдых электролитов, полупроводниковых материалов.

Сульфид серебра используется в качестве катализатора в некоторых реакциях, например, для получения политиазила.

ТоксичностьПравить

При попадании в глаза вызывает раздражение. При длительном контакте с кожей может вызывать аргирию.

Токсично для рыб: LD₅₀ для Pimephales promelas составляет 13 мг/л в течение 96 ч.

См. такжеПравить

• Аргентит