산화 은(I)

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1. 개요

산화 은(I) (Ag₂O)은 은과 산소의 화합물로, 질산 은과 알칼리 수산화물의 반응으로 합성된다. 사면체 산소에 의해 연결된 선형 2배위 은 중심을 갖는 구조를 가지며, 산화 구리(I)와 동구조체이다. 산화 은(I)은 유기 화학에서 온화한 산화제로 사용되며, 산화 은 전지의 양극 재료로도 활용된다. 또한, 미세 전자 회로 제조 시 전도성 은으로 변환하기 위한 재료로 사용되기도 한다. 빛에 민감하고 280°C 이상에서 분해되므로, 취급 시 안전 규정을 준수해야 한다.

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산화 은(I) - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
단위 세포
결정 포장
산화 은(I) 분말
IUPAC 이름	산화 은(I)
다른 이름	은 녹 아르겐트산화물 산화 은
식별 정보
CAS 등록번호	20667-12-3
RTECS 번호	VW4900000
PubChem CID	9794626
ChemSpider ID	7970393
EINECS 번호	243-957-1
MeSH 이름	산화 은
SMILES	'[O-2].[Ag+].[Ag+]'
표준 InChI	1S/2Ag.O/q2*+1;-2
표준 InChIKey	NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N
성질
화학식	Ag₂O
외관	검정/갈색 입방정계 결정
냄새	무취
밀도	7.14 g/cm³
녹는점	300 °C
녹는점 참고	200 °C 이상에서 분해됨
용해도	0.013 g/L (20 °C) 0.025 g/L (25 °C) 0.053 g/L (80 °C)
용해도곱	1.52·10⁻⁸ (20 °C)
용해도곱 기준	AgOH
다른 용매에 대한 용해도	산과 알칼리에 용해됨 에탄올에 불용해됨
pKa	12.1 (추정치)
자기 감수율	-134.0·10⁻⁶ cm³/mol
구조
결정 구조	입방정계
공간군	Pn3m, 224
열화학
표준 생성 엔탈피	-31 kJ/mol
엔트로피	122 J/mol·K
열용량	65.9 J/mol·K
깁스 자유 에너지	-11.3 kJ/mol
위험성
GHS 그림 문자	''
신호어	위험
H 문구	''
P 문구	''
NFPA 704	H: 2 F: 0 R: 1
LD50	2.82 g/kg (쥐, 경구)
관련 화합물
관련 산화물	산화 은(I,III)

2. 합성

산화 은(I)은 질산 은 수용액과 알칼리 수산화물 수용액을 반응시켜 만들 수 있다.^[8]^[9] 이 반응에서 수산화 은은 거의 생성되지 않는데, 이는 다음 반응이 에너지적으로 유리하기 때문이다.^[10]

:2 AgOH -> Ag2O + H2O (p''K'' = 2.875^[11])

이 반응을 잘 조절하면 미세 입자 전도성 페이스트 충전재 등 여러 용도에 적합한 Ag₂O 분말을 만들 수 있다.^[12]

은 이온(Ag⁺)을 포함하는 수용액에 수산화물 이온(OH^-)을 포함하는 물질을 넣으면 산화 은(I) 침전물을 얻을 수 있다. 질산 은과 알칼리 금속 수산화물 등이 사용될 수 있으며^[26], 이 때 생성되는 수산화 은은 곧바로 산화 은(I)과 물로 분해된다.^[27]

:2Ag^+ + 2OH^- -> Ag2O + H2O (p''K'' = 2.875^[28])

2. 1. 질산 은과 알칼리 수산화물을 이용한 합성

산화 은(I)은 질산 은 수용액과 알칼리 수산화물 수용액을 혼합하여 제조할 수 있다.^[8]^[9] 이 반응에서는 상당량의 수산화 은이 생성되지 않는데, 이는 다음 반응이 에너지적으로 유리하기 때문이다.^[10]

: 2 AgOH -> Ag2O + H2O (p''K'' = 2.875^[11])

적절하게 조건이 조절되면, 이 반응을 통해 미세 입자 전도성 페이스트 충전재를 포함한 여러 용도에 적합한 특성을 가진 Ag₂O 분말을 제조할 수 있다.^[12]

은 이온(Ag⁺)을 포함하는 수용액에 수산화물 이온(OH^-)을 포함하는 물질을 첨가하면 침전물로 얻을 수 있다. 구체적으로는 질산 은과 알칼리 금속 수산화물 등을 사용하여 합성할 수 있다.^[26] 이 반응에서는 수산화 은이 생성되지만, 이는 곧바로 분해되어 산화 은(I)과 물이 된다.^[27]

: 2Ag^+ + 2OH^- -> Ag2O + H2O (p''K'' = 2.875^[28])

2. 2. 수산화 은의 분해를 이용한 합성

산화 은(I)은 질산 은과 알칼리 수산화물의 수용액을 혼합하여 제조할 수 있다.^[8]^[9] 이 반응은 수산화 은(AgOH)이 불안정하여 다음과 같이 산화 은(I)과 물(H₂O)로 분해되는 반응에 유리한 에너지 조건을 가지기 때문에, 상당량의 수산화 은을 생성하지 않는다.^[10]

: 2 AgOH → Ag₂O + H₂O (pK = 2.875^[11])

적절하게 조절된 조건에서 이 반응은 미세 입자 전도성 페이스트 충전재를 포함한 여러 용도에 적합한 특성을 가진 Ag₂O 분말을 제조하는 데 사용될 수 있다.^[12]

은 이온(Ag⁺)을 포함하는 수용액에 수산화물 이온(OH^-)을 포함하는 물질을 첨가하면 침전물로 산화 은(I)을 얻을 수 있다. 구체적으로는 질산 은과 알칼리 금속 수산화물 등을 사용하여 합성할 수 있다.^[26] 이 반응에서는 수산화 은이 생성되지만, 이는 즉시 분해되어 산화 은(I)과 물이 된다.^[27]

: 2Ag⁺ + 2OH^- → Ag₂O + H₂O (pK = 2.875^[28])

3. 구조 및 성질

산화 은(I)은 사면체 산소에 의해 연결된 선형, 2배위 Ag 중심을 특징으로 하는 구조를 가지며, Cu₂O와 동구조체이다. Ag₂O는 HF, HCl, HBr, HI, 또는 CF₃COOH과 같은 산과 반응한다.^[13]

:Ag2O + 2 HX -> 2 AgX + H2O

3. 1. 결정 구조

Cu₂O와 동구조체이다. 사면체 산소에 의해 연결된 선형, 2배위 Ag 중심을 특징으로 한다.^[29] 이온의 생성과 관련 가수분해 생성물 때문에 물에 약간 용해된다.^[13]^[30]

3. 2. 용해도

산화 은(I)은 분해되는 용매에는 "용해"되지만, 산화 구리(I)과 같은 결정 구조를 가지므로 화학 반응이 없으면 모든 용매에 거의 녹지 않는다.^[29] 물에는 같은 가수분해 생성물 때문에 아주 약간 녹는다.^[13]^[30] 암모니아 용액에는 녹아 톨렌스 시약의 활성 화합물을 생성한다. 알칼리 염화물 용액과 반응하면 염화 은 침전과 해당 알칼리 수산화물 용액이 생성된다.^[13]^[14]^[31]^[30]

암모니아(), 티오황산 이온() 수용액에는 다음과 같이 반응하여 녹으며, 각각 디암민 은(I) 이온, 비스(티오황산) 은(I)산 이온과 같은 착이온을 생성한다.

Ag2O + 4NH3 + H2O -> 2[Ag(NH3)2]^+ + 2OH-
Ag2O + 4S2O3^2- + H2O -> 2[Ag(S2O3)2]^3- + 2OH-

3. 3. 화학 반응성

산화 은(I)은 플루오르화 수소산, 염산, 브롬화 수소산, 요오드화 수소산, 트라이플루오로아세트산과 같은 산과 쉽게 반응한다.

:Ag2O + 2 HX -> 2 AgX + H2O

(여기서 HX = HF, HCl, HBr, HI, CF₃COOH)

또한 알칼리 염화물 용액과 반응하여 염화 은을 침전시키고, 해당하는 알칼리 수산화물 용액을 남긴다.^[13]^[14]

산화 은(I)은 암모니아 용액에 용해되어 톨렌스 시약의 활성 화합물을 생성한다. 반응식은 다음과 같다.

:Ag2O + 4NH3 + H2O -> 2[Ag(NH3)2]^+ + 2OH-

:Ag2O + 4S2O3^2- + H2O -> 2[Ag(S2O3)2]^3- + 2OH-

많은 은 화합물과 달리 산화 은은 감광성이 없으며,^[15] 280 °C 이상에서 쉽게 분해된다.^[16]

:2Ag2O -> 4Ag + O2

3. 4. 안정성

산화 은(I)은 많은 은 화합물과 달리 감광성이 없으며,^[15] 280℃ 이상에서 은과 산소로 분해된다.^[29]

: 2Ag2O -> 4Ag + O2

4. 응용

산화 은(I)은 산화 은 전지와 유기 화학에서의 산화제, 그리고 미세 전자 회로 제조 등에 사용된다.^[17]^[18]^[33]

4. 1. 산화 은 전지

산화 은(I)은 산화 은 전지에 사용된다.^[17] 일산화 은(Ag₄O₄)도 산화 은 전지에 사용된다.

4. 2. 유기 화학

산화 은(I)은 유기 화학에서 온화한 산화제로 사용된다.^[18] 예를 들어, 알데히드를 카복실산으로 산화시킨다.^[19] 이 반응은 질산 은과 알칼리 수산화물을 써서 ''in situ''에서 산화 은(I)을 만들어 진행하기도 한다.

4. 3. 미세 전자 회로

미세 전자 회로 제조 시 전도성 재료로 은 분말을 사용하기도 하는데, 분말화가 더 용이한 산화 은을 사용해 가열하여 전도성 은으로 변환하는 기법이 개발되었다.^[33]

5. 안전성 및 주의사항

산화 은(I)은 강한 산화제이므로 가연성 물질이나 환원제와 접촉하지 않도록 주의해야 한다. 피부나 눈에 닿으면 자극을 일으킬 수 있으므로 취급 시 보호 장갑, 보호 안경 등 보호구를 착용해야 한다.

6. 관련 법규 및 규제

현재 한국 내에서 산화 은(I)에 대한 직접적인 법규 및 규제는 명시적으로 알려진 바가 없다. 그러나 산화 은(I)이 화학 물질의 일종이므로, 화학물질관리법 등 화학 물질 관련 일반 법규의 적용을 받을 수 있다.

7. 같이 보기

산화 구리(I)
은
산소
염화은(I)
산화 은 전지

7. 1. 은

산화 구리(I)과 결정 구조가 같아, 화학 반응을 제외한 용매에는 거의 녹지 않는다.^[29] 280℃ 이상에서 은과 산소로 분해된다.^[29]

7. 2. 산화 구리(I)

산화 구리(I)과 동일한 결정 구조를 가진다. 이 때문에, 화학 반응에 의한 것을 제외하고는 모든 용매에 거의 불용성인 것으로 생각된다.^[29] 물에는 와 같은 가수분해 생성물을 생성하여 아주 약간 녹는다.^[30]

Ag₂O 현탁액은 다음과 같이 산과 반응한다.

:

:HX = HF·HCl·HBr·HI·C₂HF₃O₂

알칼리 염화물 수용액과 반응하면, 대응하는 알칼리 수산화물과 염화은(I)이 생성된다.^[31]^[30]

암모니아(NH₃), 티오황산 이온(S₂O₃^2-)의 수용액에는 다음과 같이 반응하여 용해된다. 각각 다이아민은(I) 이온, 비스(티오황산)은(I)산 이온과 같은 착이온을 생성한다.

:

:

많은 은 화합물과 마찬가지로 감광성이다. 또한, 280℃ 이상에서는 은과 산소로 분해된다.^[29]

:

7. 3. 산화 은 전지

산화 은(I)은 일산화 은(Ag₂O)과 마찬가지로 산화 은 전지에 사용된다.^[32]

참조

_[1] 웹사이트 Silver Oxide MSDS http://www.saltlakem[...] Salt Lake Metals 2014-06-08
_[2] 서적 Handbook of Chemistry and Physics CRC Press
_[3] 서적 Handbook of Inorganic Compounds CRC Press
_[4] 서적 Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution Pergamon
_[5] 서적 Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company
_[6] 웹사이트 Silver oxide http://chemister.ru/[...]
_[7] 간행물 2014-06-07
_[8] 문서 Silver Oxide Academic Press
_[9] 간행물 4-Iodoveratrole
_[10] 문서 Inorganic Chemistry Academic Press
_[11] 논문 Studies on the Hydrolysis of Metal Ions. Part 30. A Critical Survey of the Solubility Equilibria of Ag₂O
_[12] 특허 Fine-grain silver oxide powder
_[13] 서적 Advanced Inorganic Chemistry (2nd Ed.) New York:Interscience
_[14] 문서 General Chemistry Dover ed.
_[15] 논문 The Thermal Decomposition of Silver Oxide https://doi.org/10.1[...] 1960-04-01
_[16] 웹사이트 Merck Index of Chemicals and Drugs http://themerckindex[...]
_[17] 웹사이트 Duracell PROCELL: The Chemistries: Silver Oxide http://www.duracell.[...] 2009-12-20
_[18] 서적 基础有机化学
_[19] 논문 Silver nitrate-catalyzed oxidation of aldehydes to carboxylic acids by H2O2 https://linkinghub.e[...] 2009
_[20] 웹사이트 Silver Oxide MSDS http://www.saltlakem[...] Salt Lake Metals 2014-06-08
_[21] 웹사이트 http://chemister.ru/[...]
_[22] 서적 Handbook of Chemistry and Physics CRC Press
_[23] 서적 Handbook of Inorganic Compounds CRC Press
_[24] 서적 Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company
_[25] 간행물 2014-06-07
_[26] 간행물 4-Iodoveratrole
_[27] 문서 Inorganic Chemistry Academic Press
_[28] 논문 Studies on the Hydrolysis of Metal Ions. Part 30. A Critical Survey of the Solubility Equilibria of Ag₂O
_[29] 웹사이트 Merck Index of Chemicals and Drugs http://themerckindex[...]
_[30] 서적 Advanced Inorganic Chemistry (2nd Ed.) New York:Interscience
_[31] 문서 General Chemistry Dover ed.
_[32] 웹사이트 Oxidation of Aldehydes to Carboxylic Acids http://www.chemgaped[...] 2015-04-06
_[33] 웹사이트 Replacement for silver powder as electroconductive paste filler; controlling particle sizes; neutralization aqueous solution containing sodium hydroxide, potassium hydroxide; filtration of precipitate https://patents.goog[...] 2015-04-06
_[34] 웹인용 Silver Oxide MSDS http://www.saltlakem[...] Salt Lake Metals 2014-06-08
_[35] 서적 Handbook of Chemistry and Physics https://archive.org/[...] CRC Press
_[36] 서적 Handbook of Inorganic Compounds https://archive.org/[...] CRC Press 1995
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_[39] 간행물 Sigma-Aldrich 2014-06-07

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