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卤化银(二)


2020-06-21


连结: 卤化银(一)

氯化银 $$\mathrm{(AgCl)}$$

氯化银为白色结晶固体,难溶于水,熔点为 $$455^\circ C$$,自然界所存在的角银矿 (chlorargyrite)。照光或受热后会分解为银及氯气,变质的氯化银外观会呈现灰色或紫色。

製备:

将硝酸银与氯化钠两种溶液混合后可得到氯化银,

$$\mathrm{AgNO_{3(aq)}+NaCl_{(aq)}}{\longrightarrow}\mathrm{AgCl_{(s)}+NaNO_{3(aq)}}$$

氯化银不会与硝酸反应,水溶液中的氯化银沉澱可加入某些物质使其溶解,如:$$\mathrm{Cl^-}$$、$$\mathrm{CN^-}$$、三苯基膦、$$\mathrm{{S_2O_3}^{2-}}$$ 及 $$\mathrm{NH_3}$$,这是因为它们可作为配位基与氯化银形成错离子,反应式列举如下:

$$\mathrm{AgCl_{(s)}+{Cl^{-}}_{(aq)}}{\longrightarrow}\mathrm{{AgCl_2^{-}}_{(aq)}}$$

$$\mathrm{AgCl_{(s)}+{2S_2O_3}^{2-}_{(aq)}}{\longrightarrow}\mathrm{[Ag(S_2O_3)_2]^{3-}_{(aq)}+Cl^{-}_{(aq)}}$$

$$\mathrm{AgCl_{(s)}+2NH_{3(aq)}}{\longrightarrow}\mathrm{[Ag(NH_3)_2]^+_{(aq)}+Cl^-_{(aq)}}$$

由氯化银衍生的错合物有二配位、三配位及很少见的四配位,形状分别为线性、平面三角形及四面体。

将无色的硝酸银溶液与氯化钠溶液混合,可产生不透明的白色氯化银沉澱,此为最着名的化学反应之一,因其显而易见的变化,可利用此法检测溶液中是否有氯离子,用在滴定分析上则属于银量法 (argentometry) 的一种。

室温下氯化银在水中的溶度积为 $$1.77\times 10^{-10}$$,溶解度约为 $$1.9~ppm$$。由于氯化银是少数不会与水反应的过渡金属氯化物,不具吸水性,因此藉由滴定法可方便地将氯化银沉澱秤重,计算出溶液中氯离子浓度。会干扰这类检测的离子有溴离子及碘离子,以及前述会提高卤化银溶解度的各种配位基。

氯化银暴露于照光中会崩解为元素态的氯及银,因而快速变黑,摄影及底片即为此反应的应用,也用在光致变色镜片中。

用途:

氯化银的用途很广,银-氯化银电极是电化学中常用的参考电极,氯化银可作为汞中毒的解毒剂,有助于将汞排出体外。此外可用在绷带敷料及创伤治疗产品,以及微生物抑制剂,如个人用的防臭剂,或是提供饮用水储水槽中长期的保护。

溴化银 $$\mathrm{(AgBr)}$$

溴化银是质软、淡黄色,在水中难溶的盐类,可在溴银矿中发现,光敏性极高,更甚氯化银,广用于摄影底片,也因此让卤化银成为现代摄影物质的根基。

製备:

虽然存在于矿物中,溴化银主要是将硝酸银溶液与硷金属溴化物(如溴化钾)反应製得,如下式,亦可由成分元素来製备,但较不方便。

$$\mathrm{AgNO_{3(aq)}+KBr_{(aq)}}{\longrightarrow}\mathrm{AgBr_{(s)}+KNO_{3(aq)}}$$

性质:

溴化银可迅速与氨水反应,形成多样的氨错合物,例如:

$$\mathrm{AgBr+nNH_3}{\longrightarrow}\mathrm{Ag(NH_3)_2^{1+}}$$

进而形成 $$\mathrm{\{AgBr(NH_3)_2\}}$$,$$\mathrm{\{AgBr_2(NH_3)_2\}^{1-}}$$,$$\mathrm{\{AgBr(NH_3)\}}$$,$$\mathrm{\{AgBr_2(NH_3)\}^{1-}}$$

应用

目前简便式光敏表面的製作方式,是在明胶表面形成卤化银晶体的感光乳剂,再涂布于底片或其他底质上。在特定条件的环境下藉由沉澱形成晶体,以得到直径小于 $$1~\mu m$$,含大约 $$10^{12}$$ 个银原子大小的微粒。

碘化银 (AgI)

碘化银是鲜黄色的固体,但因具高度光敏性,常混杂被还原析出的银金属而呈现灰色。

碘化银的结构与温度有关。当温度低于 $$420~K$$,具有纤锌矿结构 (wurtzite structure) 的 $$\beta$$-相态碘化银最稳定,此相态可在自然界中的碘银矿中发现。温度高于 $$420~K$$ 时,则是 $$\alpha-$$相态较稳定,此型态是以银原子为中心的体心立方晶系。在此温度下,银离子可在固体间快速移动,产生快离子传导 (fast ion conduction) 现象。

卤化银(二)

製备:

将含碘离子溶液(如碘化钾)与含银离子溶液(如硝酸银)混合,可迅速形成黄色的碘化银沉澱,此固体为前述两种主要相态的碘化银混合物。将碘化银溶解在氢碘酸中,再以水稀释可得 $$\beta$$-相态碘化银;若将碘化银溶在浓硝酸银中,再以水稀释则可得到 $$\alpha$$-相态碘化银。要小心的是,若製备过程未避光,照光将导致银离子还原成金属,所得之固体产物会迅速变黑。

应用:

碘化银可用在抗菌及人造雨。$$\beta$$-相态碘化银的晶体结构与冰相似,因此可用在人造雨中,藉由异质成核过程诱发水的凝固。每次人造雨的实验大约消耗 $$10$$~$$50$$ 克,年消耗大约为 $$50,000$$ 公斤。

安全性:

过度暴露在碘化银的环境中可能导致银沉着症 (argyria),其特徵是身体组织内的银经过阳光曝晒后会局部呈现蓝或蓝黑的颜色。


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