鹵化銀（一）

鹵化銀（一）Silver Halide(I)
國立臺灣師範大學附屬高級中學 蔡韶恬

鹵化銀是銀金屬與鹵素結合形成的離子化合物，包括氯化銀 $$\mathrm{(AgCl)}$$、溴化銀 $$\mathrm{(AgBr)}$$、碘化銀 $$\mathrm{(AgI)}$$ 及三種型態的銀氟化物。鹵化銀是照相底片及相紙上使用的感光物質，大部分的鹵化銀中的銀離子為 $$+1$$ 價，然而也有 $$+2$$ 價，目前已知 $$+2$$ 價能穩定存在者只有二氟化銀 $$\mathrm{(AgF_2)}$$。

鹵化銀中除了氟化銀之外，均難溶於水。鹵化銀在水中的溶解度差異與鹵素離子的水合能有關，氟離子有極大的水合能，使其在水中的溶解度大約是碘化銀的 $$6\times 10^7$$ 倍。

鹵化銀化合物顏色有明顯區別，由此可迅速辨別溶液中的鹵素離子。硝酸銀可使氯、溴、碘三種鹵素離子沉澱，可藉此定量分析鹵素離子。然而進行這類檢測時須特別留意，待測溶液中某些化合物的存在可能提高或降低鹵化銀的溶解度。會提高鹵化銀溶解度的物質有：氰化物、硫氰化物、硫代硫酸鹽、硫脲、胺類、銨鹽、亞硫酸鹽、硫醚、冠醚等。其他含氮的有機物及硫醇等則會降低鹵化銀的溶解度。（表一）

表一 鹵化銀的溶解度（來源：作者整理）

氟化銀、氯化銀及溴化銀都具有面心立方的岩鹽（氯化鈉）晶體結構，如下表所示。其中溴化銀為面心立方堆積，有些出乎意料，一般會認為溴離子與銀離子的半徑比太大，應該較可能形成線性、三配位或四配位的複合體。碘銀礦（碘化銀）的結構與其他鹵化銀明顯不同，屬於六角柱型的紅鋅礦 (zincite) 結構。（表二）

表二 鹵化銀的晶體結構（來源，作者整理）

氟化銀 $$\mathrm{(AgF)}$$

性質：

銀與氟兩元素能形成的化合物主要有三種，分別是：氟化銀(I) $$\mathrm{(AgF)}$$、氟化銀(II) $$\mathrm{(AgF_2)}$$、氟化二銀 $$\mathrm{(Ag_2F)}$$，其中最普遍的是氟化銀(I)，外觀為黃棕色固體，熔點 $$435^\circ C$$，其水合物為無色，無水固體則為黃色。

光敏性 (Photosensitivity)：

不同於其他鹵化銀，無水氟化銀(I) 不具明顯的光敏性，但其二水合物則有光敏性，也因此氟化銀很少被應用在攝影材料上。

製備：

將碳酸銀在氟化氫的環境、白金試管中加熱到 $$310^\circ C$$ 分解可得到高純度的氟化銀(I)：

$$\mathrm{Ag_2CO_3+2HF}\overset{\Delta}{\longrightarrow}\mathrm{2AgF+H_2O+CO_2}$$

實驗室的製備方法須避免使用氟化氫，可將四氟化硼銀 $$\mathrm{(AgBF_4)}$$ 熱分解而得：

$$\mathrm{AgBF_4}\overset{\Delta}{\longrightarrow}\mathrm{AgF+BF_3}$$

另一個製備方法是將氧化銀溶於濃氫氟酸中，加入丙酮使氟化銀(I) 沉澱後分離。

 $$\mathrm{Ag_2O+2HF}{\longrightarrow}\mathrm{2AgF+H_2O}$$

氟化銀(I) 極易溶於水，溶解度可達 $$1800~g/L$$，甚至可溶解在乙腈中，這點與其他鹵化銀大相逕庭。當它在水溶液中形成沉澱時，是形成氟化銀水合物，如 $$\mathrm{AgF(H_2O)_2}$$ 及 $$\mathrm{AgF(H_2O)_4}$$。這點在銀(I) 的化合物及鹵化銀當中是非常獨特的。如同鹼金族的氟化物，氟化銀(I) 可溶解在氫氟酸中可形成導電性溶液。

應用：

氟化銀(I) 可應用在有機化學中氟的加成反應，例如在乙腈中將氟化銀與過氟烯 (perfluoroalkenes) 反應可得到過氟烷銀(I) (perfluoroalkylsilver (I)) 的衍生物。由於氟化銀(I) 在水中及有機溶劑中的高溶解度，它是反應中氟離子很好的來源，且能在溫和的條件下使鹵烷氟化。請參看下例：

(來源：參考資料 6)

在無機化學方面，可利用氟化銀 (I) 蒸氣在 $$60-800^\circ C$$ 在矽的表面塗佈銀，厚度約為 $$0.1$$～$$1~\mu m$$，反應如下：

$$\mathrm{4AgF+Si}{\longrightarrow}\mathrm{4Ag+SiF_4}$$

連結： 鹵化銀（二）

參考文獻

1. Silver bromide — Wikipedia.（檢索日期2015/06/10）http://en.wikipedia.org/wiki/Silver_bromide
2. Silver chloride — Wikipedia.（檢索日期2015/05/15）http://en.wikipedia.org/wiki/Silver_chloride
3. Silver fluoride — Wikipedia.（檢索日期2015/05/12）https://en.wikipedia.org/wiki/Silver(I)_fluoride
4. Silver halide — Wikipedia.（檢索日期2015/05/05）http://en.wikipedia.org/wiki/Silver_halide
5. Silver Iodide — Wikipedia.（檢索日期2015/06/15）https://en.wikipedia.org/wiki/Silver_iodide
6. Cotton, F. A., Wilkinson, G., Murillo, C. A., Bochmann, M., & Grimes, R. (1999). Advanced inorganic chemistry (Vol. 1355). New York: Wiley.
7. Wurtzite crystal structure — Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Wurtzite_crystal_structure