Cloruro de plata

Cloruro de plata es un compuesto químico con la fórmula química AgCl. Este sólido cristalino blanco es bien conocido por su baja solubilidad en agua y su sensibilidad a la luz. Tras la iluminación o el calentamiento, el cloruro de plata se convierte en plata (y cloro), lo que se indica mediante una coloración de gris a negro o violácea en algunas muestras. AgCl se produce naturalmente como un mineral clorargirita.

Se produce mediante una reacción de metátesis para su uso en fotografía y en medidores de pH como electrodos.

Preparación

El cloruro de plata es inusual porque, a diferencia de la mayoría de las sales de cloruro, tiene una solubilidad muy baja. Se sintetiza fácilmente mediante metátesis: combinando una solución acuosa de nitrato de plata (que es soluble) con una sal de cloruro soluble, como el cloruro de sodio (que se utiliza industrialmente como método para producir AgCl) o cloruro de cobalto (II). El cloruro de plata que se forma precipitará inmediatamente.

${displaystyle {ce {gNO3 + NaCl - confianza AgCl(v) + NaNO3}}$

${displaystyle {ce {2 AgNO3 + CoCl2 - titulada 2 AgCl(v) + Co(NO3)2}}}$

También puede producirse mediante la reacción del metal plateado y el agua regia; sin embargo, la insolubilidad del cloruro de plata desacelera la reacción. El cloruro de plata también es un subproducto del proceso Miller, donde el metal plateado reacciona con cloro gaseoso a temperaturas elevadas.

Historia

El cloruro de plata se conoce desde la antigüedad. Los antiguos egipcios lo produjeron como método para refinar la plata, lo que se hacía tostando minerales de plata con sal para producir cloruro de plata, que posteriormente se descomponía en plata y cloro. Sin embargo, más tarde fue identificado como un compuesto distinto de plata en 1566 por Georg Fabricius. El cloruro de plata, históricamente conocido como luna córnea que podría traducirse como "cuerno de plata" Así como la luna era un nombre en clave alquímico para la plata, también ha sido un intermediario en otros procesos históricos de refinación de la plata. Un ejemplo de ello es el proceso de Augustin desarrollado en 1843, en el que el mineral de cobre que contiene pequeñas cantidades de plata se tuesta en condiciones de cloración y el cloruro de plata producido se lixivia con salmuera, donde es más soluble.

Las películas fotográficas a base de plata fueron realizadas por primera vez en 1727 por Johann Heinrich Schulze con nitrato de plata. Sin embargo, no logró crear imágenes permanentes, ya que se desvanecieron. Más tarde, en 1816, Nicéphore Niépce introdujo el uso del cloruro de plata en la fotografía.

Estructura

El sólido adopta la estructura fcc NaCl, en la que cada ion Ag⁺ está rodeado por un octaedro de seis ligandos de cloruro. AgF y AgBr cristalizan de manera similar. Sin embargo, la cristalografía depende de las condiciones de cristalización, principalmente de la concentración de iones de plata libres, como se muestra en las imágenes de la izquierda (el tinte grisáceo y el brillo metálico se deben a la plata parcialmente reducida).

Por encima de 7,5 GPa, el cloruro de plata pasa a una fase monoclínica de KOH. Luego, a 11 GPa, sufre otro cambio de fase a una fase TlI ortorrómbica.

Reacciones

AgCl se disuelve en soluciones que contienen ligandos como cloruro, cianuro, trifenilfosfina, tiosulfato, tiocianato y amoníaco. El cloruro de plata reacciona con estos ligandos según las siguientes ecuaciones ilustrativas:

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${displaystyle {ce {AgCl (s) + 2 S2O3^2- (aq) - titulado(Ag(S2O3)2)^3- (aq) + Cl^- (aq)}}}$

${displaystyle {ce {AgCl (s) + 2 NH3(aq) - confianza Ag(NH3)2+ (aq) + Cl^- (aq)}}$

Estas reacciones se utilizan para lixiviar cloruro de plata de minerales de plata, la cianuración es la más utilizada, que luego se convierte en plata metálica.

El cloruro de plata no reacciona con el ácido nítrico, sino que reacciona con el ácido sulfúrico para producir sulfato de plata. Luego, el sulfato se protona en presencia de ácido sulfúrico a bisulfato, lo que puede revertirse mediante dilución. Esta reacción se utiliza para separar la plata de otros metales del grupo del platino.

La mayoría de los complejos derivados de AgCl tienen dos, tres y, en casos raros, cuatro coordenadas, y adoptan geometrías de coordinación lineal, trigonal plana y tetraédrica, respectivamente.

${displaystyle {ce {3AgCl(s) + Na3AsO3(aq) - Propiedad Ag3AsO3(s) + 3NaCl(aq)}}$

${displaystyle {ce {3AgCl(s) +Na3AsO4(aq) - Propiedad Ag3AsO4(s) + 3NaCl(aq)}}$

Estas dos reacciones son particularmente importantes en el análisis cualitativo de AgCl en laboratorios como AgCl es blanco, que cambia a ${displaystyle {ce {fnMicrosoft}}$ (silver arsenite) que es amarillo, o ${displaystyle {ce {fnMicrosoft}}$(silver arsenate) que es marrón rojizo.

Química

En una de las reacciones más famosas de la química, la adición de nitrato de plata acuoso incoloro a una solución igualmente incolora de cloruro de sodio produce un precipitado blanco opaco de AgCl:

${fnMicrosoft Sans Serif}}$

Esta conversión es una prueba común para detectar la presencia de cloruro en solución. Debido a su notoriedad, se utiliza fácilmente en titulación, lo que da el caso típico de argentometría.

El producto de la solubilidad, K_sp, para AgCl en el agua es 1.77×10⁻¹⁰ a temperatura ambiente, lo que indica que sólo 1.9 mg (es decir, ${fnMicrosoft Sans Serif} mathrm {mol}$) de AgCl se disolverá por litro de agua. El contenido de cloruro de una solución acuosa se puede determinar cuantitativamente pesando el AgCl precipitado, que convenientemente no es higroscópico ya que AgCl es uno de los pocos cloruros metálicos de transición que no son reactivos hacia el agua. Los iones que interfieren para esta prueba son bromuro e iodide, así como una variedad de ligandos (ver halido de plata). Para AgBr y AgI, el K_sp valores 5.2 x 10⁻¹³ y 8.3 x 10⁻¹⁷, respectivamente. Bromuro de plata (blanco ligeramente amarillento) y ioduro de plata (amarillo derecho) también son significativamente más fotosensible que AgCl.

AgCl se oscurece rápidamente al exponerse a la luz al desintegrarse en cloro elemental y plata metálica. Esta reacción se utiliza en fotografía y cine y es la siguiente:

Cl⁻ + . → Cl + e⁻ (excitación del ión cloruro, que da su electron extra en la banda de conducción)

Ag⁺ + e⁻ → Ag (liberación de un ión de plata, que gana un electrón para convertirse en un átomo de plata)

El proceso no es reversible porque el átomo de plata liberado normalmente se encuentra en un defecto del cristal o en un sitio de impureza, por lo que la energía del electrón se reduce lo suficiente como para quedar "atrapado".

Usos

Electrodo de cloruro de plata

El cloruro de plata es un componente del electrodo de cloruro de plata, que es un electrodo de referencia común en electroquímica. El electrodo funciona como un electrodo redox reversible y el equilibrio se produce entre el metal de plata sólido y el cloruro de plata en una solución de cloruro de una concentración determinada. Suele ser el electrodo de referencia interno en los medidores de pH y suele utilizarse como referencia en mediciones de potencial de reducción. Como ejemplo de esto último, el electrodo de cloruro de plata es el electrodo de referencia más comúnmente utilizado para probar sistemas de control de corrosión con protección catódica en ambientes de agua de mar.

Fotografía

El cloruro de plata y el nitrato de plata se han utilizado en la fotografía desde sus inicios y son bien conocidos por su sensibilidad a la luz. También fue una parte vital de la sensibilización del daguerrotipo, donde se humedecían placas de plata con cloro para producir una fina capa de cloruro de plata. Otro proceso famoso que utilizó cloruro de plata fue el proceso de gelatina de plata, en el que se utilizaron cristales de cloruro de plata incrustados en gelatina para producir imágenes. Sin embargo, con los avances en la fotografía en color, estos métodos de fotografía en blanco y negro han disminuido. Aunque la fotografía en color utiliza cloruro de plata, sólo funciona como mediador para transformar la luz en tintes orgánicos de imagen.

Otros usos fotográficos incluyen la fabricación de papel fotográfico, ya que reacciona con fotones para formar imágenes latentes mediante fotorreducción; y en lentes fotocromáticas, aprovechando su conversión reversible a Ag metal. A diferencia de la fotografía, donde la fotorreducción es irreversible, el cristal evita que el electrón quede 'atrapado'. Estas lentes fotocromáticas se utilizan principalmente en gafas de sol.

Otros usos

La baja solubilidad del cloruro de plata lo convierte en una adición útil a los esmaltes de cerámica para la producción de "Inglaze lustre". El cloruro de plata se ha utilizado como antídoto para el envenenamiento por mercurio, ayudando a eliminar el mercurio. Otros usos de AgCl incluyen:

• en vendajes y productos curativos de heridas,
• crear tonos amarillos, ámbares y marrones en la fabricación de vidrio manchado,
• como componente óptico transmisivo infrarrojo, ya que puede ser presionado en forma de ventana y lente, y
• como agente antimicrobiano.

Ocurrencia natural

El cloruro de plata se produce naturalmente como clorargirita en las zonas áridas y oxidadas de los depósitos de plata. Si algunos de los iones cloruro se reemplazan por iones bromuro o yoduro, se agregan las palabras bromiano y yodo antes del nombre, respectivamente. Este mineral es fuente de plata y se lixivia mediante cianuración, donde producirá el complejo soluble [Ag(CN)₂]^–.