Prata

A prata é un elemento químico de número atómico 47 situado no grupo 11 da táboa periódica dos elementos. O seu símbolo é Ag (do latín argentum 'prata', derivado do protoindoeuropeo h₂erǵ 'brillante, branco'). É un metal de transición brando, branco e brillante que presenta a condutividade eléctrica, a condutividade térmica e a reflectividade máis elevadas de todos os metais. Este metal atópase na codia terrestre en forma elemental pura e libre ("prata nativa"), como aliaxe con ouro e outros metais, e en minerais como a arxentita e a clorarxirita. A maior parte da prata prodúcese como subproduto da refinación do cobre, ouro, chumbo e cinc.
Desde hai moito tempo, a prata considérase un metal precioso. O metal prateado utilízase en moitas moedas de inversión, ás veces xunto co ouro. : Aínda que é máis abundante que o ouro, é moito menos abundante como metal nativo. A súa pureza adoita medirse en por mil; unha aliaxe cun 94% de pureza descríbese como "0, 940 fina". Como un dos sete metais da antigüidade, a prata desempeñou un papel perdurable na maioría das culturas humanas.
Ademais de en moeda e como medio de investimento (moedas e lingotes), a prata utilízase en paneis solares, filtración de auga, xoias, adornos, vaixelas e utensilios de gran valor (de aí o termo "cubertos"), en contactos e condutores eléctricos, en espellos especializados, revestimentos de xanelas, na catálise de reaccións químicas, como colorante en vidreiras e en repostería especializada. Os seus compostos utilízanse en películas fotográficas e de raios X. As solucións diluídas de nitrato de prata e outros compostos de prata utilízanse como desinfectantes e microbiocidas (efecto oligodinámico), e engádense a vendaxes, apósitos, catéteres e outros instrumentos médicos. Etimoloxía
O seu nome é unha evolución do termo latino platus que significaba orixinariamente plano e posteriormente lámina metálica.
O nome do símbolo provén do latín argentum e do grego ἄργυρος, nomes do metal nesas linguas (derivados dunha raíz indo-europea que significa brillante). Características
A prata é similar nas súas propiedades físicas e químicas aos seus dous veciños verticais no grupo 11 da táboa periódica: o cobre e o ouro. Os seus 47 electróns están dispostos na configuración [Kr]4d105s1, semellante a do cobre ([Ar]3d104s1) e a do ouro ([Xe]4f145d106s1); O grupo 11 é un dos poucos grupos do bloque d que ten un conxunto completamente consistente de configuracións electrónicas. Esta configuración electrónica distintiva, cun só electrón na capa electrónica s de maior ocupación sobre unha capa electrónica d subchea, explica moitas das propiedades singulares da prata metálica.
A prata é un metal de transición relativamente brando e extremadamente dúctil e maleable, aínda que é lixeiramente menos maleable que o ouro. A prata cristaliza nunha rede cúbica centrada na cara con número de coordinación 12, onde só o único electrón 5s está deslocalizado, de forma similar ao cobre e ao ouro. A diferenza dos metais con capa electrónica d incompletas, as ligazóns metálicas da prata carecen de carácter covalente e son relativamente débiles. Esta observación explica a baixa dureza e alta ductilidade dos monocristais de prata.
A prata ten un lustre metálico, branco e brillante que se pode puír, e que é tan característico que o propio nome do metal converteuse no nome da cor prata. A prata puída ten maior reflectividade óptica que o aluminio en todas as lonxitudes de onda superiores a ~450 nm. En lonxitudes de onda inferiores a 450 nm, a reflectividade da prata é inferior á do aluminio e redúcese a cero preto dos 310 nm.
Os elementos do grupo 11 teñen en común unha condutividade eléctrica e térmica moi elevada, porque o seu único electrón s está libre e non interactúa coa subcapa electrónica d subchea, xa que tales interaccións (que se producen nos metais de transición precedentes) reducen a mobilidade dos electróns. A condutividade térmica da prata atópase entre as máis altas de todos os materiais, aínda que a condutividade térmica do carbono (no diamante alótropo) e do helio-4 superfluido son superiores. A condutividade eléctrica da prata é a máis alta de todos os metais, maior mesmo que a do cobre. A prata tamén ten a resistencia de contacto máis baixa de todos os metais. A prata de cando en cando utilízase pola súa condutividade eléctrica, debido ao seu alto custo, aínda que unha excepción é en enxeñería de radiofrecuencia, particularmente en VHF e frecuencias máis altas, onde o recubrimento de prata mellora a condutividade eléctrica debido a que esas correntes tenden a fluír na superficie dos condutores no canto de ir a través do interior. Durante a segunda guerra mundial en EEUU utilizáronse 13540 toneladas de prata para os electroimáns dos calutróns para enriquecer uranio, principalmente pola escaseza de cobre en tempos de guerra.
A prata forma facilmente aliaxes co cobre, co ouro e co cinc. As aliaxes de cinc e prata cunha baixa concentración de cinc poden considerarse solucións sólidas cúbicas centradas na cara de cinc en prata, xa que a estrutura da prata permanece practicamente inalterada mentres que a concentración de electróns aumenta a medida que se engade máis cinc. O aumento da concentración de electróns conduce ás fases cúbicas centrada no corpo (concentración de electróns 1, 5), cúbico complexo (1, 615) e hexagonal (1, 75).
Isótopos
A prata natural componse de dúas isótopos estables 107Ag e 109Ag, sendo o primeiro lixeiramente máis abundante (51, 839%) que o segundo. Esta abundancia case igual é pouco frecuente na táboa periódica. O peso atómico é 107, 8682(2) u; este valor é moi importante debido á importancia dos compostos de prata, en particular os haluros, na análise gravimétrica. Ambos os isótopos de prata prodúcense nas estrelas mediante o proceso s (captura lenta de neutróns), así como nas supernovas mediante o proceso r (captura rápida de neutróns). Caracterizáronse vinte e oito radioisótopos dos cales os máis estables son a 105Ag, 111Ag e 112Ag, con períodos de semidesintegración de 41, 29 días, 7, 45 días e 3, 13 horas respectivamente. Os demais isótopos teñen períodos de semidesintegración máis curtos que unha hora, e a maioría menores que tres minutos. Identificáronse numerosos estados metaestables entre os cales os máis estables son 108mAg (418 anos), 110mAg (249, 79 días) e 107mAg (8, 28 días).
Os isótopos da prata teñen pesos atómicos que varían entre as 93, 943 uma da 94Ag e as 123, 929 uma da 124Ag. O modo de desintegración principal dos isótopos máis lixeiros que o estable máis abundante é a captura electrónica resultando isótopos de paladio, mentres que os isótopos máis pesados que o estable máis abundante desintegranse sobre todo mediante emisión beta dando lugar a isótopos de cadmio.
O isótopo 107Pd desintegrase mediante emisión beta producindo 107Ag e cun período de semidesintegración de 6, 5 millóns de anos. Os meteoritos férreos son os únicos obxectos coñecidos cunha razón Pd/Ag suficientemente alta para producir variacións medibles na abundancia natural do isótopo 107Ag. O 107Ag radioxenética descubriuse no meteorito de Santa Clara (Estado de Durango) en 1978. As correlacións 107Pd–107Ag observadas en corpos claramente fundidos desde a acreción do sistema solar deben reflectir a presenza de nucleidos inestables no sistema solar primitivo. Quimíca
A prata é un metal pouco reactivo. Isto débese a que a súa capa 4d subchea non é moi eficaz á hora de protexer as forzas electrostáticas de atracción desde o núcleo ata o electrón 5s máis externo, polo que a prata atópase preto do fondo da serie electroquímica (E0(Ag+/Ag) +0. 799 V). No grupo 11, a prata ten a primeira enerxía de ionización máis baixa (o que demostra a inestabilidade do orbital 5s), pero ten as enerxías de ionización segunda e terceira máis altas que o cobre e o ouro (o que demostra a estabilidade dos orbitais 4d), de modo que a química da prata é predominantemente a do estado de oxidación +1, o que reflicte a gama cada vez máis limitada de estados de oxidación ao longo da serie de transición a medida que os orbitais d énchense e se estabilizan. A diferenza do cobre, para o que a maior enerxía de hidratación de Cu2+ en comparación con Cu+ é a razón pola que o primeiro é máis estable en solucións acuosas e sólidos a pesar de carecer da subcáscara estable d subchea do segundo, mentres que na prata este efecto vese anulado pola súa maior enerxía de segunda ionización. Así pois, Ag+ é a especie estable en solución acuosa e sólidos, sendo Ag2+ moito menos estable xa que oxida a auga.
A maioría dos compostos de prata teñen un importante carácter covalente debido ao pequeno tamaño e á elevada enerxía de primeira ionización (730, 8 kJ/mol) da prata. Ademais, a electronegatividade de Pauling da prata, de 1, 93, é superior á do chumbo (1, 87), e a súa afinidade electrónica de 125. 6 kJ/mol é moito maior que a do hidróxeno (72, 8 kJ/mol) e non moito menor que a do osíxeno (141, 0 kJ/mol). 1176 Debido á súa subcáscara d completa, a prata no seu estado de oxidación principal +1 presenta relativamente poucas propiedades dos metais de transición propios dos grupos 4 a 10, formando compostos organometálicos bastante inestables, formando complexos lineais que mostran números de coordinación moi baixos como o 2, e formando un óxido anfótero así como fases de Zintl o igual que os metais post-transición A diferenza dos metais de transición anteriores, o estado de oxidación +1 da prata é estable mesmo en ausencia de retrodonación π.
A prata non reacciona co aire, nin sequera a lume vivo, polo que os alquimistas considerábana un metal nobre, xunto co ouro. A súa reactividade é intermedia entre a do cobre (que forma óxido de cobre(I) cando se quenta a lume vivo) e a do ouro. Do mesmo xeito que o cobre, a prata reacciona co xofre e os seus compostos; na súa presenza, a prata embázase no aire para formar o sulfuro de prata negro (o cobre forma en cambio o sulfato verde, mentres que o ouro non reacciona). A diferenza do cobre, a prata non reacciona cos halóxenos, a excepción do flúor gasoso, co que forma o difluoruro. Aínda que a prata non é atacada polos ácidos non oxidantes, o metal disólvese facilmente en ácido sulfúrico concentrado quente, así como en ácido nítrico diluído ou concentrado. En presenza de aire, e especialmente en presenza de peróxido de hidróxeno, a prata disólvese facilmente en solucións acuosas de cianuro.
As tres formas principais de deterioración dos artefactos históricos de prata son o deslustre, a formación de cloruro de prata debido á inmersión prolongada en auga salgada, así como a reacción con ións nitrato ou osíxeno. O cloruro de prata fresco é de cor amarela pálida, volvéndose violáceo coa exposición á luz; sobresae lixeiramente da superficie do artefacto ou moeda. A precipitación do cobre na prata antiga pode utilizarse para datar artefactos, xa que o cobre é case sempre un compoñente das aliaxes da prata.
A prata metálica é atacada por oxidantes fortes como o permanganato de potasio (KMnO4) e o dicromato potásico (K2Cr2O7), e en presenza de bromuro de potasio (KBr). Estes compostos utilízanse en fotografía para branquear imaxes de prata, converténdoas en bromuro de prata que pode fixarse con tiosulfato ou revelarse de novo para intensificar a imaxe orixinal. A prata forma complexos de cianuro (cianuro de prata) que son solubles en auga en presenza dun exceso de ións de cianuro. As solucións de cianuro de prata utilízanse en galvanoplastia de prata.
Os estados de oxidación comúns da prata son (por orde de frecuencia): +1 (o estado máis estable; por exemplo, nitrato de prata, AgNO3); +2 (altamente oxidante; por exemplo, o fluoruro de prata (II), AgF2); e mesmo moi raramente +3 (oxidante extremo; por exemplo, tetrafluoroargentato(III) de potasio, KAgF4). Para alcanzar o estado +3 necesítanse axentes oxidantes moi fortes, como o flúor ou o peroxodisulfato, e algúns compostos de prata(III) reaccionan coa humidade atmosférica e atacan ao vidro. De feito, o fluoruro de prata(III) adoita obterse facendo reaccionar prata ou monofluoruro de prata co axente oxidante máis potente coñecido, o difluoruro de criptón. Compostos
Óxidos e calcoxenuros
A prata e o ouro teñen unha afinidade química polo osíxeno bastante baixa, inferior á do cobre, polo que se espera que os óxidos de prata sexan termicamente bastante inestables. Os sales de prata(I) solubles precipitan óxido de prata(I), Ag2O, de cor marrón escuro ao engadir álcali. (O hidróxido AgOH só existe en solución; pola contra, descomponse espontaneamente no óxido). O óxido de prata(I) redúcese moi facilmente a prata metálica e descomponse en prata e osíxeno por encima de 160 °C. Este e outros compostos de prata(I) poden ser oxidados polo axente oxidante forte peroxodisulfato a AgO negro, un óxido de prata(I, III) mixto de fórmula AgIAgIIIO2. Tamén se coñecen outros óxidos mixtos con prata en estados de oxidación non integrais, concretamente Ag2O3 e Ag3O4, así como Ag3O, que se comporta como un condutor metálico.
O sulfuro de prata, Ag2S, fórmase moi facilmente a partir dos seus elementos constituíntes e é a causa do deslustre negro dalgúns obxectos de prata antigos. Tamén pode formarse a partir da reacción de sulfuro de hidróxeno con prata metálica ou iones Ag+ acuosos. Coñécense moitos seleniuros e telururos non estequiométricos; en particular, o AgTe~3 é un supercondutor de baixa temperatura.
Haluros
O único dihaluro de prata coñecido é o difluoruro, AgF2, que pode obterse a partir dos elementos en quente. O fluoruro de prata(II), un axente fluorante forte pero termicamente estable e, por tanto, seguro, utilízase a miúdo para sintetizar hidrofluorocarburos.
Pola contra, coñécense catro haluros de prata(I). O fluoruro, o cloruro e o bromuro teñen a estrutura do cloruro de sodio, pero o ioduro ten tres formas estables coñecidas a diferentes temperaturas; a que se coñece a temperatura ambiente é a estrutura cúbica blenda de zinc. Todos eles poden obterse por reacción directa dos seus respectivos elementos. A medida que descende o grupo halóxeno, o haluro de prata adquire cada vez máis carácter covalente, a solubilidade diminúe e a cor cambia do cloruro branco ao ioduro amarelo, xa que diminúe a enerxía necesaria para o complexo de transferencia de carga para ligar metal (X-Ag+ → XAg). O fluoruro é anómalo, xa que o ion fluoruro é tan pequeno que ten unha enerxía de solvatación considerable e, por tanto, é moi soluble en auga e forma dihidratos e tetrahidratos. Os outros tres haluros de prata son moi insolubles en solucións acuosas e utilízanse con moita frecuencia en métodos de analítica gravimétrica. Os catro son fotosensibles (aínda que o monofluoruro só o é á luz ultravioleta), especialmente o bromuro e o ioduro, que se fotodescompoñen en prata metálica, polo que se utilizaban na fotografía tradicional. A reacción en cuestión é: X− + hν → X + e− (excitación do ion haluro, que cede o seu electrón extra á banda de condución)
Ag+ + e− → Ag (liberación dun ion de prata, que gana un electrón para converterse nun átomo de prata).
O proceso non é reversible porque o átomo de prata liberado atópase normalmente nun defecto cristalino ou nun lugar de impurezas, de modo que a enerxía do electrón diminúe o suficiente como para que quede «atrapado».
Outros compostos inorgánicos
O nitrato de prata branco, AgNO3, é un precursor versátil de moitos outros compostos de prata, especialmente os haluros, e é moito menos sensible á luz. Antigamente denominábase cáustico lunar porque os antigos alquimistas chamaban lúa á prata, xa que crían que estaba asociada coa Lúa. A miúdo utilízase para análises gravimétricas, aproveitando a insolubilidade dos haluros de prata máis pesados dos que é un precursor común. O nitrato de prata utilízase de moitas maneiras en síntese orgánica, por exemplo para desproteccións e oxidacións. A Ag+ únese reversiblemente aos alquenos, e o nitrato de prata utilizouse para separar mesturas de alquenos por absorción selectiva. O aduto resultante pode descomporse con amoníaco para liberar o alqueno libre.
O carbonato de prata amarelo, Ag2CO3 pode prepararse facilmente facendo reaccionar solucións acuosas de carbonato sódico cunha deficiencia de nitrato de prata. O seu uso principal é a produción de po de prata para o seu uso en microelectrónica. Redúcese con formaldehido, producindo prata libre de metais alcalinos: Ag2CO3 + CH2O → 2 Ag + 2 CO2 + H2
O carbonato de prata tamén se utiliza como reactivo en sínteses orgánicas como a reacción de Koenigs-Knorr. Na oxidación de Fétizon, o carbonato de prata sobre diatomita actúa como axente oxidante para formar lactonas a partir de dioles. Tamén se emprega para converter bromuros alquílicos en alcois.
O fulminato de prata, AgCNO, un potente explosivo sensible ao tacto utilizado en cápsulas fulminantes, obtense mediante a reacción do metal prata con ácido nítrico en presenza de etanol. Outros compostos de prata perigosamente explosivos son a azida de prata, AGN3, formada pola reacción do nitrato de prata coa azida sódica, e acetiluro de prata, Ag2C2, que se forma cando a prata reacciona co gas acetileno nunha solución de amoníaco. Na súa reacción máis característica, a azida de prata descomponse de forma explosiva, liberando gas nitróxeno: dada a fotosensibilidade dos sales de prata, este comportamento pode inducirse iluminando os seus cristais cunha luz. 2 AgN3 (s) → 3 N2 (g) + 2 Ag (s)
Compostos de coordinación
Os complexos de prata tenden a ser similares aos do seu homólogo máis lixeiro, o cobre. Os complexos de prata (III) adoitan ser pouco frecuentes e redúcense moi facilmente a estados de oxidación inferiores máis estables, aínda que son lixeiramente máis estables que os do cobre (III). Por exemplo, os complexos periodato [Ag(IO5OH)2]5− e telurato [Ag{Teo4(OH)2}2]5− poden prepararse oxidando prata (I) con peroxodisulfato alcalino. O diamagnético amarelo [AgF4]− é moito menos estable, evaporase en aire húmido e reacciona co vidro.
Os complexos de prata (II) son máis comúns. Do mesmo xeito que os complexos de cobre (II) isoelectrónicos de valencia, adoitan ser planos cadrados e paramagnéticos, o que se ve incrementado pola maior división do campo para os electróns 4d que para os electróns 3d. A Ag2+ acuosa, producida pola oxidación da Ag+ polo ozono, é un axente oxidante moi forte, mesmo en solucións acedas: estabilízase no ácido fosfórico debido á formación de complexos. A oxidación con peroxodisulfato adoita ser necesaria para obter complexos máis estables con aminas heterocíclicas, como [Ag(py)4]2+ e [Ag(bipy)2]2+: estes son estables sempre que a contraión non poida reducir a prata de novo ao estado de oxidación +1. O [AgF4]2− tamén se coñece na súa sal de bario violeta, do mesmo xeito que algúns complexos de prata (II) con ligandos doantes de "N" ou "O", como os carboxilatos de piridina. Historia
A prata empregouse desde a antigüidade para a elaboración de armas de guerra e logo na elaboración de utensilios e ornamentos, de onde se estendeu ao comercio ao cuñarse as primeiras moedas de prata, chegando a constituír a base do sistema monetario de numerosos países.
En 1516 Juan Díaz de Solís descubriu en Suramérica o mar Doce que posteriormente Sebastián Caboto denominou Río da Prata, crendo que alí abundaba o metal, e de onde tomará o nome Arxentina. Anos máis tarde, o achado de grandes reservas de prata no Novo Mundo en Zacatecas e Potosí e a súa importación cara Europa provocou un longo período de inflación no continente europeo. Propiedades
A prata é un metal moi empregado na cuñaxe de moedas xa que é moi dúctil e maleable, aínda que presenta maior dureza que o ouro. Ten un brillo branco metálico susceptible ao puimento, que se mantén na auga e no aire, aínda que a súa superficie se empana en presenza de ozono, sulfuro de hidróxeno ou aire que conteña xofre. Abundancia e obtención
A prata atópase na natureza combinada con xofre (arxentita, Ag2S), arsénico, antimonio ou cloro (AgCl). Obtense principalmente de minas de cobre, cobre-níquel, ouro, chumbo e chumbo-cinc no Canadá, México, o Perú e os Estados Unidos.
Principais produtores
A produción mundial de prata durante o 2011 acadou un total de 23. 800 toneladas métricas de prata. Os principais países produtores de prata son México e o Perú que representan por si sós 1/3 da produción mundial de prata.
Reservas
De acordo coa información entregada no informe anual do United States Geological Survey (USGS), as estimacións sinalan que as reservas coñecidas de prata no 2011 a nivel mundial acadarían 530. 000 toneladas métricas de prata fina. Segundo as estimacións de USGS, no Perú existirían arredor de 120. 000 toneladas métricas economicamente explotables, equivalentes ó 23% do total de reservas mundiais do mineral; seguido de Polonia con 85. 000 toneladas métricas economicamente explotables, equivalentes ó 16% do total de reservas mundiais do mineral. Aplicacións
Do total da produción mundial de prata, aproximadamente o 70% emprégase con fins monetarios, mentres que a outra parte emprégase na ourivaría, e en menores cantidades na fotografía, química e electricidade.
Exemplos de uso
Fabricación de armas brancas, coma espadas, lanzas ou puntas de frecha.
Na fotografía pola súa sensibilidade á luz (especialmente o bromuro, o ioduro e o fosfato).
En contactos de xeradores eléctricos de locomotoras de ferrocarril diésel eléctricas.
Nos contactos de circuítos integrados e teclados de ordenador.
Fabricación de espellos de gran reflectividade da luz visible.
Fabricación de moedas desde o 700aC, inicialmente con electrum, aliaxe natural de ouro e prata, e máis tarde de prata pura.
Na xoiería emprégase para fabricar gran variedade de artigos ornamentais e artigos de bixutería.
En aliaxes para pezas dentais.
Coma catalizador en reaccións de oxidación, coma por exemplo a produción de formaldehido a partir de metanol e aire.
Aliaxes para soldadura, contactos eléctricos e baterías eléctricas de prata-cinc e prata-cadmio de alta capacidade.
Na maioría de competicións deportivas entrégase unha medalla de prata ao subcampión da competición. Precaucións
A prata non é tóxica pero a maioría das súas sales son velenosas. Os compostos que conteñen prata poden entrar ao corpo humano polo sistema circulatorio e depositarse en diversos tecidos provocando arxiria, unha afección que provoca a coloración agrisada da pel e as mucosas.