Cromato de plata
El cromato de plata es un compuesto inorgánico con la fórmula Ag2CrO4 que aparece en forma de cristales de color marrón rojizo característicos. El compuesto es insoluble y su precipitación es indicativa de la reacción entre el cromato soluble y las sales precursoras de plata (comúnmente cromato de potasio/sodio con nitrato de plata). Esta reacción es importante por dos usos en el laboratorio: en química analítica constituye la base del método de Mohr de argentometría, mientras que en neurociencia se utiliza en el método de Golgi para teñir neuronas para microscopía.
Además de lo anterior, el compuesto se ha probado como fotocatalizador para el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, la aplicación práctica y comercial más importante del cromato de plata es su uso en baterías de Li-Ag2CrO4, un tipo de batería de litio que se encuentra principalmente en dispositivos de marcapasos artificiales.
Al igual que todos los cromatos, que son especies de cromo (VI), el compuesto presenta un riesgo de toxicidad, carcinogenicidad y genotoxicidad, además de un gran daño ambiental.
Preparación
El cromato de plata se produce generalmente mediante la reacción de metátesis de sal de cromato de potasio (K2CrO4) y nitrato de plata (AgNO3) en agua purificada; el cromato de plata precipitará de la mezcla de reacción acuosa:
- 2 AgNO
3 aq) + K
2CrO
4 aq) → 2 KNO
3 aq) + Ag
2CrO
4 s)
Esto ocurre porque la solubilidad del cromato de plata es muy baja (Ksp = 1,12×10−12 o 6,5×10−5 mol/L).
La formación de nanoestructuras insolubles de Ag2CrO4 mediante la reacción anterior con un buen control del tamaño y la forma de las partículas se ha logrado mediante sonoquímica, síntesis asistida por plantillas o métodos hidrotermales.
Estructura y propiedades
Estructura de cristal
El compuesto es polimórfico y puede presentar dos estructuras cristalinas según la temperatura: hexagonal a temperaturas más altas y ortorrómbica a temperaturas más bajas. La fase hexagonal se transforma en ortorrómbica al enfriarse por debajo de la temperatura de transición de la estructura cristalina T=482 °C.
El polimorfo ortorrómbico es el más común y cristaliza en el grupo espacial Pnma, con dos entornos de coordinación distintos para los iones de plata (uno bipiramidal tetragonal y el otro tetraédrico distorsionado).
Color
El color característico rojo ladrillo/acajou (absorción λmáx=450 nm) del cromato de plata es bastante diferente a otros cromatos que suelen tener un aspecto entre amarillo y naranja amarillento. Se ha planteado la hipótesis de que esta diferencia en la absorción se debe a la transición de transferencia de carga entre el orbital 4d de la plata y los orbitales e* del cromato, aunque este no parece ser el caso según un análisis cuidadoso de los datos espectroscópicos UV/Vis. En cambio, es más probable que el cambio en λmáx se atribuya al efecto de desdoblamiento de Davydov.
Aplicaciones
Argentometría
La precipitación del cromato de plata de color intenso se utiliza para indicar el punto final en la titulación de cloruro con nitrato de plata en el método de argentometría de Mohr.
La reactividad del anión cromato con plata es menor que con haluros (p. ej. cloruros), de modo que en una mezcla de ambos iones solo se formará un precipitado de cloruro de plata:
- AgNO
3 aq) + Cl−
aq) + CrO2 - 2
4 aq) → AgCl
s) + CrO2 - 2
4 aq) + NO−
3 aq)
Sólo cuando no quede cloruro (ni ningún halógeno) se formará y precipitará cromato de plata.
Antes de alcanzar el punto final, la solución presenta un aspecto lechoso de color amarillo limón, debido a la suspensión del precipitado de AgCl ya formado y al color amarillo del ion cromato en la solución. Al acercarse al punto final, las adiciones de AgNO3 conducen a una coloración roja que desaparece cada vez más lentamente. Cuando persiste el color marrón rojizo (con algunas manchas grisáceas de cloruro de plata), se alcanza el punto final de la titulación.
Este método sólo es adecuado para pH casi neutro: a pH muy bajo (ácido), el cromato de plata es soluble (debido a la formación de H2CrO4), y a pH alcalino, la plata precipita en forma de hidróxido.
La titulación fue introducida por Mohr a mediados del siglo XIX y, a pesar de las limitaciones en las condiciones de pH, no ha caído en desuso desde entonces. Un ejemplo de una aplicación práctica del método de Mohr es la determinación del nivel de cloruro en piscinas de agua salada.
Método Golgi
Una aplicación muy diferente de la misma reacción es la tinción de neuronas para que su morfología se haga visible al microscopio. La técnica implica primero impregnar el tejido cerebral fijado con aldehído con una solución acuosa de dicromato de potasio al 2%. A continuación, se seca y se sumerge en una solución acuosa de nitrato de plata al 2%.
Mediante la misma reacción que se ha descrito anteriormente, se forma cromato de plata y, por un mecanismo que no se entiende del todo, se produce la precipitación en el interior de algunas neuronas, lo que permite la observación detallada de detalles morfológicos demasiado finos para las técnicas de tinción habituales.
Existen diversas variaciones del método para aumentar el contraste o la selectividad en el tipo de neurona teñida, e incluyen impregnación adicional en solución de cloruro de mercurio (Golgi-Cox) o postratamiento con tetróxido de osmio (Cajal o Golgi rápido).
Las observaciones hasta entonces inviables que permitió la técnica de tinción con cromato de plata condujeron a la concesión del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1906 al descubridor de Golgi y pionero de su uso y mejora, Ramón y Cajal.
Photocatalyst
Se ha investigado el cromato de plata para su posible uso como catalizador para la degradación fotocatalítica de contaminantes orgánicos en aguas residuales. Aunque las nanopartículas de Ag2CrO4 son de alguna manera eficaces para este propósito, la alta toxicidad del cromo (VI) para los seres humanos y el medio ambiente requiere procedimientos complejos adicionales para la contención del cromo del catalizador, que debe evitarse que se filtre en las aguas residuales tratadas.
Li-batteries
de Li-Ag2CrO4 son un tipo de baterías de metal de litio desarrolladas a principios de la década de 1970 por Saft, en las que el cromato de plata actúa como cátodo, el litio metálico como ánodo y una solución de perclorato de litio como electrolito.
La batería estaba destinada a aplicaciones biomédicas y tenía características como alta confiabilidad y calidad de vida útil para el momento de su descubrimiento. Por lo tanto, las baterías de cromato de plata y litio han encontrado una amplia aplicación en dispositivos marcapasos implantados.
Referencias
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- ^ a b Haynes, pág. 5.178
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Fuentes citadas
- Haynes, William M., ed. (2016). CRC Manual de Química y Física (97a edición). CRC Prensa. ISBN 9781498754293.