Содержание
Серебра хлорид: свойства и применение :
Рассмотрим значение серебра, хлорид которого знаком даже школьникам, изучающим химию. Для начала дадим краткую характеристику самого металла, чтобы понять способы получения его соединений.
Страницы истории
Серебро находится в числе металлов, которые первыми были обнаружены человеком. Данный металл редко встречается в самородном виде, большая его часть сосредоточена в сульфидах.
Серебристый цвет данного металла вызывал у древних людей ассоциацию с луной. Например, «лунное название» (ляпис) имеет соединение, которое используется в медицине в качестве прижигающего средства – нитрат серебра.
Хлорид металла другого названия не получил.
Характеристика свойств
Серебро обладает высокой коррозионной стойкостью, эстетичным внешним видом. На протяжении длительного времени этот металл использовали в качестве торгового эквивалента. Кроме того, из серебра изготавливали посуду, украшения.
Особенности производства
Данный металл считается самым распространенным в земной коре металлом платиновой группы элементов.
Несмотря на достаточно высокую его концентрацию в морской воде, этот способ выделения серебра считается нецелесообразным, поэтому практически не используется.
Среди основных минералов, которые имеют экономическое значение, выделим кераргирит AgCl (серебра хлорид), аргентит Ag2S (сульфид), бромирит AgBr (бромид), йодирит AgI (иодид).
Обратите внимание
Данный металл в существенных количествах находится в медных, золотых, цинковых, свинцовых рудах. Среди ранних разработок масштабных месторождений серебра выделим Восточную часть Малой Азии. Есть достоверные сведения об использовании этого драгоценного металла в ювелирном деле в третьем тысячелетии до нашей эры. Обработка серебряной руды проводилась по определенному алгоритму.
Сначала ее измельчали, смешивали хлорид натрия, хлорид серебра. Затем добавляли к смеси обожженные железные и медные сульфиды, небольшое количество ртути. Готовая масса утаптывалась на протяжении нескольких дней мулами. В конечном итоге происходил процесс восстановления серебра, а также его амальгирование. Все это собирали, выпаривали, готовые слитки применяли для различных целей.
В начале девятнадцатого века для получения чистого металла серебра хлорид подвергали электролизу. В итоге на катоде выделялось серебро, на аноде получали газообразный хлор. По мере развития металлургической отрасли были найдены новые способы выплавки благородного металла.
Применение в ювелирном деле
Раствор хлорида серебра, подвергнутый электролизу, позволяет получать чистый металл.
Учитывая, что серебро является пластичным и мягким веществом, оно без особых проблем поддается обработке, но не имеет достаточной твердости. Для устранения этой проблемы ювелиры используют не чистый металл, а его сплавы с медью.
Для получения несложных изделий они используют отливку и плавку в специальные литейные формы. Этот процесс применялся еще в Киевской Руси.
Серебряные изделия часто покрывают эмалью, что придает украшениям изысканный вид.
Применение в технике и науке
Из-за отличных гигиенических свойств, повышенной устойчивости к действию кислот этого вещества медики предположили, что серебро можно вводить в человеческий организм, не опасаясь, что оно будет негативно воздействовать на него.
В настоящее время тонкие серебряные пластины применяют при трепанации черепа, с помощью серебряных проволочек предотвращают смещение ломаных костей.
Амальгама серебра востребована в зубоврачебной практике в качестве пломбировочного материала.
Химические свойства и биологическая активность
Серебра хлорид, получаемый при взаимодействии солей металла с соляной кислотой, является качественной реакцией на катион Ag+.
Многочисленные лабораторные исследования, проводимые в крупных научных центрах, подтвердили уникальные характеристики коллоидного серебра.
Оно способно уничтожать многочисленные болезнетворные бактерии, поэтому является оптимальным фильтрующим веществом для питьевой воды.
Элементы металла, содержащиеся в коллоидном растворе, препятствуют слипанию частиц, поэтому помогают излечивать гнойные болезни глаз. Вода, которую настояли на порошкообразном серебре, практически лишена болезнетворных микроорганизмов.
Свойства хлорида серебра – GdeSerebro.ru
Если подружить благородный металл серебро и соляную кислоту, получится хлорид серебра — бесцветные кристаллы или белая соль, способная плавиться при температуре 455° С и кипеть без разложения при 1554° С. Популярность пришла на заре развития фотографии. Способность изменять цвет завораживала. Но помимо светочувствительности, соединение хлора с серебром несет в себе много других замечательных свойств.
И целой страны мало
Серебро по латыни аргентум, поэтому обозначено в химии Ag. В честь него названа целая страна Аргентина, хотя рудники и добыча ведется по всему миру не одно тысячелетие. Есть стойкое убеждение, что запасов его гораздо меньше, чем золота, и придет время, когда их положение в иерархии драгоценностей поменяется. Время покажет, оправданы такие ожидания или нет.
А пока серебро широко используется не только ювелирами. Оно, как в чистом виде, так и в соединениях, широко используется в промышленности и в технике.
Формула хлорида серебра очень проста: одновалентный хлор соединяется с одновалентным Ag и на выходе получают вещество, которое записывается символом AgCl. Но в действительности процесс несколько сложнее.
Важно
Хлор относится к группе галогенов, активных элементов 17-й группы периодической таблицы Д. И. Менделеева.
Галоген с греческого «порождающий соль», потому что все галогены — активные окислители, в чистом виде в природе практически не встречаются.
Серебро, наоборот, принадлежит сообществу благородных металлов, включающему помимо него золото и платиновую группу. Все они, в той или иной степени, химически инертны, «неохотно» вступают в химические реакции. В природе существуют в соединениях и в чистом виде, таком как слитки, самородки, жилы и россыпи, за что их ценят ювелиры и монетные дворы.
Оно более активно, чем золото. Чтобы получить его хлорид, запускают взаимодействие растворимых серебросодержащих солей, обычно — нитрата серебра, с хлоридами, той же поваренной солью.
В результате реакции замещения происходит выпадение осадка белого цвета.
Соединение нестойкое, через некоторое время под воздействием света темнеет, потому что происходит выделение молекул чистого аргентума, которые соединяются с молекулами серы.
Сероводород всегда присутствует в атмосфере, вот почему серебряные вещи тускнеют и покрываются патиной. Соль, меняющая цвет, подтолкнула к идее фотографического изображения.
Вещество одно, свойств много
У хлорида серебра кристаллическая структура кубического вида, где центральный атом образует с соседями октаэдр, почти такой же, как у поваренной соли NaCl (хлорид натрия). Но в отличие от последней, плохо растворим в воде.
При 25° C произведение растворимости составляет всего 1,77•10−10. Показатели растворимости AgCl в минеральных маслах нулевые. Он не растворяется в минеральных кислотах, этиловом и метиловом спирте, ацетоне.
Зато растворим в водных растворах аммиака и в жидком аммиаке.
Модель молекулы аммиака
Аммиак — активное соединение водорода и азота, при его окислении образуются кислоты азота, которые легко увлекают металлы, создавая с ними соли, относящиеся к азотнокислым.
Совет
В частности, нитрат серебра (формула AgNO3) — кристаллическое вещество, используемое для гальванического серебрения, в производстве зеркал, в медицине (ляпис) и для получения других соединений серебра, в том числе хлорида.
Светочувствительность AgCl, когда цвет меняется на глазах, быстро нашла применение в фотографии, но развитие химии показало, что бромид серебра обладает лучшими свойствами менять цвет под воздействием света.
Тем не менее, AgCl нашел себя в других областях человеческой деятельности. В первую очередь, в медицине и косметике, ведь антибактерицидные свойства серебра известны давно. Вода, в которую опустили серебряный крестик, не портится и не зацветает, становится святой.
И для людей, и для науки
Любое полезное свойство быстро находит применение. Препараты, в основе которых хлорид серебра, встречаются:
- среди мазей и гелей для борьбы с угревой сыпью у молодежи;
- в гомеопатии как материал с антибактериальными свойствами;
- в производстве лекарственных препараторов, в частности такого знаменитого, как Silargetten — главного средства борьбы с заражениями и сепсисом в эпоху до пенициллина.
В промышленности используется не менее широко:
- для компонентов фотоэмульсий и различных фотографических материалов;
- при изготовления электродов химических источников тока;
- для компонента электропроводящих стекол;
- в качестве материала для линз в ИК-спектроскопии;
- в виде промежуточного продукта при извлечении его из сульфидной руды;
- в качестве реагента для сереброорганических соединений.
AgCl большей частью производится лабораторным способом, но его можно встретить и в природе в виде минерала хлораргирита.
При работе всегда есть опасность раздражения на коже и на слизистых оболочках с последующими осложнениями.
Способ получения серебра из промпродуктов, содержащих хлорид серебра
Имя изобретателя: ; ;
Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество “Иргиредмет”
Адрес для переписки: г. Иркутск, б-р Гагарина, 38, ОАО “Иргиредмет”, патентно-лицензионный отдел
Дата начала действия патента: 1999.07.15
Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к аффинажу серебра. Способ получения серебра из промпродуктов, содержащих хлорид серебра, включает растворение в сульфитном растворе и нагревание.
При этом восстановление серебра из сульфитного раствора ведут при добавлении щелочи и с применением восстановителя – параформальдегида при его расходе 0,27-0,35 г на 1 г серебра.
Способ позволяет снизить остаточную массовую концентрацию серебра в растворе и повысить его извлечение.
Описание изобретения
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к аффинажу серебра.
В процессе переработки золотосеребряного сырья практически по любой технологии аффинажа серебро концентрируется в промпродуктах в виде хлорида серебра с разным содержанием золота. Данные промпродукты перерабатываются гидрометаллургическими или пирометаллургическими способами.
Основой данных промпродуктов является хлорид серебра. В качестве растворителя хлорида серебра можно использовать сульфитный раствор щелочного металла, например сульфита натрия [1], в результате чего образуется комплекс сульфитной соли серебра состава Na5[Ag(SO3)3] [2].
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятым за прототип является способ получения серебра из хлорида серебра, включающий растворение хлорида серебра в растворе сульфита натрия с последующей термической обработкой данного раствора, в результате чего сульфитный комплекс соли серебра разлагается с получением металлического серебра [1].
Недостатками известного способа являются:
– высокая остаточная массовая концентрация серебра в растворе, которая составляет 6940 мг/л.
Задачей изобретения является повышение эффективности процесса, а именно повышение степени извлечения серебра из раствора.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении остаточной массовой концентрации серебра в растворе.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения серебра из промпродуктов, содержащих хлорид серебра, включающем растворение в сульфитном растворе и нагревание с получением металлического серебра, согласно изобретению в раствор добавляют щелочь и параформальдегид в качестве восстановителя при его расходе 0г на 1 г серебра.
Физико-химическая сущность заявляемого способа основывается на восстановлении серебра из сульфитного комплекса по следующей реакции:
Применение данного восстановителя для осаждения серебра из сульфитного комплекса позволяет повысить эффективность процесса восстановления серебра из раствора за счет снижения его остаточной массовой концентрации в растворе.
Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в сульфитный раствор добавляют щелочь и параформальдегид в качестве восстановителя. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию “новизна”.
Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию “изобретательский уровень” проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в уровень техники.
Заявляемый способ получения серебра из промпродуктов, содержащих хлорид серебра соответствует требованию “изобретательского уровня”, так как использование в качестве восстановителя параформальдегида в присутствии щелочи обеспечивает повышение извлечения серебра в конечный продукт, что не следует явным образом из известного уровня техники.
Для доказательства критерия “промышленное применение” достаточно сказать, что прорабатывается вопрос об его использовании на Колымском аффинажном заводе.
Обратите внимание
Для экспериментальной проверки использовали хлорид серебра. Масса навески составляла 10 г. Выщелачивание проводили раствором сульфита натрия при Ж: Т= 18: 1 и Хлорид серебра растворялся без остатка полностью в течение 30 минут. Концентрация серебра в растворе после растворения составляла 41 г/л.
Полученный сульфитный раствор подвергали термической выдержке при температурах 90 и 100oC в течение двух часов. Отмечено, что осаждение серебра начинается при температуре не менее 80oC. Остаточная концентрация серебра в растворе составила 7430 мг/л при 90oC, и 6940 мг/л при 100oC.
Таким образом, сравнивая полученные данные заявляемого способа и способа прототипа, следует отметить, что в способе прототипе остаточная массовая концентрация серебра составляет 7430 мг/л и 6940 мг/л, а в заявляемом – 3,5 мг/л. Отсюда видно, что применение в качестве восстановителя серебра из сульфитных растворов параформальдегида способствует повышению эффективности процесса получения серебра, а именно повышению степени извлечения серебра.
Пример использования заявленного способа
Для экспериментальной проверки использовали хлорид серебра. Масса навески составляла 10 г. Выщелачивание проводили раствором сульфита натрия при Ж: Т= 18:1 и . Хлорид серебра растворялся без остатка полностью в течение 30 минут. Концентрация серебра в растворе после растворения составляла 41 г/л.
Опыты по осаждению серебра из раствора проводили в зависимости от температуры и расхода реагентов. Время выдержки составляло 2 часа. Полученные экспериментальные данные представлены в таблице.
Оптимальными условиями являются выдержка в течение 2 часов при температуре 60oC и загрузке реагентов на 1 г получаемого серебра в количестве 0,80 г NaOH и 0,27 г параформальдегида, поскольку с повышением температуры относительно комнатной и при данном расходе реагентов достигается минимальная остаточная концентрация серебра в растворе, которая составляет 3,5 мг/л. Извлечение при этом серебра в осадок составляет 99,991%.
Пример использования способа-прототипа
Для сравнения показателей заявляемого способа и способа-прототипа провели опыты по осаждению серебра из сульфитного раствора в соответствии с операциями и режимами способа по прототипу.
Источники информации
1. Металлургия благородных металлов, зарубежный опыт. Под ред. , – М: Металлургия, 1991, с. 219.
2. Назаретян А. М., Андрющенко сульфитного комплекса, серебра //Украинский химический журнал. Киев 1963, т. 29, N 5, с. 484
Формула изобретения
Способ получения серебра из промпродуктов, содержащих хлорид серебра, включающий растворение в сульфитном растворе и нагревание с получением металлического серебра, отличающийся тем, что при нагревании в раствор добавляют щелочь и параформальдегид в качестве восстановителя при его расходе 0,27 – 0,35 г на 1 г серебра.
Подпишитесь на рассылку:
Поиск
Вики
Архив
Серебро: свойства и сферы применения (стр. 1 из 2)
Содержание
Введение
1 Физические и химические свойства
2 Получение серебра
3 Применение серебра
4 Серебро в искусстве
5 Серебро в организме
6 Экономическое значение серебра
Список использованной литературы
Введение
Серебро, по латыни Argentum, Ag. Самородное серебро было известно в глубокой древности (4-е тыс. до н. э.) в Египте, Персии, Китае. Это химический элемент I группы периодической системы Менделеева, порядковый номер которого 47, а атомный вес 107,868, относится к благородным металлам. Серебро – это металл белого цвета, пластичный, хорошо полируется.
В природе находится в виде смеси двух стабильных изотопов с массовыми числами 107 (51,35%) и 109 (48,65%). Из радиоактивных изотопов серебра, практически важен Ag110 (T1/2 = 253 дня). Содержание серебра в земной коре 1·10-5 вес. %, в морской воде 0,3 – 10 мг/т, в тканях млекопитающих – до 0,02 мг на 100 г сухого веса.
Серебро встречается в природе в свободном состоянии в виде самородного серебра с примесью других элементов, образуя минералы: кюстелит – с изоморфной примесью золота, конгсберит – с примесью ртути, анимикит – с примесью сурьмы, меднистое серебро и электрум (AuAg) с содержанием серебра от 15 до 50 %.
Серебро является основной частью многих минералов, таких как аргентит, пираргирит, прустит, стефанит, полибазит и др. Малые количества серебра присутствуют во многих других минералах. Минимальным промышленным содержанием серебра в рудах считается 0,02 %.
Главная масса серебра (около 80 %) получается в виде побочного продукта из содержащих серебро руд – свинцово-цинковых, золотых и медных месторождений. Месторождения серебра находятся в Средней Азии, Сибири, на Дальнем Востоке, а также в Мексике, США, Австралии, Канаде.
1 Физические и химические свойства
Серебро – металл красивого белого цвета, обладает наивысшей среди металлов электро- и теплопроводностью, лучшей отражательной способностью, особенно в инфракрасном и видимом свете. Серебро имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решётку, (а = 4,0772 А (20 °С).
Атомный радиус 1,44 А, ионный радиус Ag+ 1,13 А. Плотность при 20 °С 10,5 г/см3
. Температура плавления 960,8 °С; температура кипения 2212 °С; теплота плавления 105 кдж/кг (25,1 кал/г).
Важно
Удельная теплоёмкость 234,46 дж/кг · К (0,056 кал/г · °С), удельное электросопротивление 15,9 ном · м (1,59 мком · см) при 20 °С. Серебро диамагнитно с атомной магнитной восприимчивостью при комнатной температурере – 21,56 · 10-6
. Серебро второй после золота металл по ковкости.
Модуль упругости 76480 Мн/м2 (7648 кГ/мм2
), предел прочности 100 Мн/м2 (10 кГ/мм2
), твёрдость по Бринеллю 250 Мн/м2 (25кГ/мм2
). Конфигурация внешних электронов атома Ag 4d105s1.
Серебро проявляет химические свойства, характерные для элементов I6 подгруппы периодической системы Менделеева. В соединениях серебро обычно одновалентно, но известны также соединения 2- и 3-валентного серебра. Химически серебро малоактивно. Серебро находится в конце электрохимического ряда напряжений. Его нормальный электродный потенциал Ag ↔ Ag+ + ē равен 0,7978 в.
При обычной температуре Ag не взаимодействует с О2
, N2 и Н2
.
При действии свободных галогенов и серы, на поверхности серебра образуется защитная плёнка малорастворимых галогенидов и сульфида Ag2
S (кристаллы серо-чёрного цвета).
Под влиянием сероводорода H2
S, находящегося в атмосфере, на поверхности серебряных изделий образуется Ag2
S в виде тонкой плёнки, чем объясняется потемнение этих изделий.
Сульфид можно получить действием сероводорода на растворимые соли серебра или на водные суспензии его солей. Растворимость Ag2
S в воде 2,48 · 10-3 моль/л (25 °С). Известны аналогичные соединения – селенид Ag2
Se и теллурид Ag2
Te.
Из окислов серебра, устойчивыми являются закись Ag2
O и окись AgO. Закись образуется на поверхности серебра в виде тонкой плёнки в результате адсорбции кислорода, которая увеличивается с повышением температуры и давления.
Ag2
O получают действием КОН на раствор AgNO3
. Растворимость Ag2
O в воде – 0,0174 г/л. Суспензия Ag2
O обладает антисептическими свойствами. При 200 °С закись серебра разлагается. Водород, окись углерода, многие металлы восстанавливают Ag2
O до металлического Ag.
Совет
Озон окисляет Ag2
O с образованием AgO. При 100 °С AgO разлагается на элементы со взрывом. Серебро растворяется в азотной кислоте при комнатной температуре с образованием AgNO3
.
Горячая концентрированная серная кислота растворяет серебро с образованием сульфата Ag2
SO4 (растворимость сульфата в воде 0,79% по массе при 20 °С). В царской водке серебро не растворяется из-за образования защитной плёнки AgCl.
В отсутствие окислителей при обычной температуре НС1, HBr, HI не взаимодействуют с серебром благодаря образованию на поверхности металла защитной плёнки малорастворимых галогенидов. Большинство солей серебра, кроме AgNO3
, AgF, AgClO4
, обладают малой растворимостью.
Серебро образует большое число комплексных соединений, большей частью растворимых в воде. Многие из них имеют большое практическое значение в химической технологии и аналитической химии, например комплексные ионы [Ag(CN)2
]-
, [Ag(NH3
)2
]+
, [Ag(SCN)2
]-
.
Из органических соединений серебра наибольший интерес представляют: ацетат, оксалат и другие.
Аналитическое определение серебра производится методами как пробирного анализа, так и аналитической химии.
2 Получение серебра
Серебро добывают главным образом пирометаллургическим путём при плавке свинцовых и медных концентратов. Серебро концентрируется в слитках основных металлов. Из черновой меди его извлекают в процессе электролитического рафинирования. Из чернового свинца (так называемого веркблея) серебро извлекают с помощью цинка.
К расплавленному серебросодержащему свинцу добавляют цинк, который образует при расплавлении отдельный слой (температура плавления чернового свинца 450о и несколько выше, чем цинка 419о
). Серебро лучше растворимо в цинке, чем в свинце, насыщенном цинком, поэтому основная масса его переходит в слой цинка с образованием сплава Ag2
Zn3
.
Обратите внимание
На поверхность всплывает цинковая пена, содержащая 15-40% Ag, 60-70% Zn и 5% Pb. Из цинковой пены свинец отжимается под давлением через пресс. После отжима свинца цинк отгоняется в графитовой реторте при 1250о
. остаётся свинец с содержанием около 4% серебра и примесью цинка, мышьяка и меди.
Свинец окисляют в глёт (купеляция), который удаляют по наклонному жёлобу под давлением воздуха. При достижении 1000о под глётом виден блестящий слой жидкого серебра. Oставшийся в жидком серебре теллур удаляют добавлением NaNO3
.
Серебро сплавляют в так называемый металл Доре, содержащий 1-10% примесей (As, Sb, Hg, Te, Bi), и отправляют на электролиз, электролитом служит раствор AgNO3 с содержанием 60 г серебра в литре, анодом – металл Доре. Чистое серебро осаждается на катоде.
При добыче серебра из серебряных руд, руду дробят и измельчают, крупные частицы серебра извлекают гравитационным обогащением или амальгацией. Непосредственно амальгации поддаются самородное серебро и хлориды серебра.
Другие минералы серебра амальгируются только после предварительного обжигаю В настоящее время амальгация потеряла самостоятельное значение и служит подсобным процессом при цианированию для извлечения из пиритных огарков и других отходов, а также для подготовки к цианированию, производят хлорирующий обжиг с NaCl.
На тонкоизмельчённые минералы серебра действуют раствором NaCN с доступом кислорода воздуха:
2AG + 4NaCN + ½ O2 + H2
O → 2Na[Ag(CN)2
] +2NaOH
AgCl + 2NaCN → Na[Ag(CN)2
] + NaCl
Ag2
S + 4 NaCN → Na[Ag(CN)2
] + Na2
S
Во всех этих случаях серебро переходит в раствор в виде комплекса. Из цианистого раствора серебро осаждают цинком или алюминием со щелочью:
2Ag(CN)2
– + Zn → Zn(CN)4
2- + 2Ag
3Ag(CN)2
– + Al →Al3- + 3Ag + 6CN-
Полученный осадок плавят и аффинируют.
Возможно извлечение серебра более новыми методами: ионообменными смолами и жидкостной экстракцией с использованием органических растворителей.
3 Применение серебра
Важно
Серебро используют главным образом в виде сплавов: из них чеканят монеты, изготавливают ювелирные и бытовые изделия, лабораторную и столовую посуду.
Основное количество серебра используется в радиоэлектронной и электротехнической промышленности. Серебром покрывают радиодетали и печатные платы для придания им лучшей электропроводности и коррозионной стойкости.
В электротехнической промышленности применяются серебряные контакты.
Для пайки титана и его сплавов используются серебряные припои. В вакуумной технике серебро служит конструкционным материалом. Также серебро служит для футеровки производственной аппаратуры.
Металлическое серебро идёт на изготовление электродов для серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторов. Оно служит катализатором в неорганическом и органическом синтезе (например, в процессах окисления спиртов в альдегиды и кислоты, а также этилена в окись этилена).
В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты, в которых приготавливают фруктовые соки.
Ионы серебра уничтожают бактерии и уже в малых концентрациях стерилизуют питьевую воду. С помощью электродов из серебра можно током силы в 10 ма простерилизовать 4000 л воды в час. Огромные количества соединений серебра (AgBr, AgCI, AgI) применяются для производства кино- и фотоматериалов.
В медицине употребляется коллоидальное серебро, стабилизированное производными протеина и оказывающее антисептическое действие на слизистую оболочку (аргирол, протаргол, колларгол).
7 Серебро в искусстве
Физическо-химические свойства серебра
Красивый вид серебра, его способность хорошо воспринимать полировку, его пластичность и стойкость на воздухе пе только при обычной температуре, но и при нагревании — общеизвестны.
Из всех металлов серебро обладает наивысшей отражательной способностью по отношению к белому свету.
1. Физические Свойства серебра
Физическо-химические свойства серебра
Главнейшие физические свойства серебра следующие:
атомный вес
107,880
атомный номер
47
удельный вес при 18°
10,50
атомный объем
10,21
температура плавления
960,5°
температура кипения
1955°
твердость по Бринелю при нагрузке 2О0 кг
32,3
твердость по шкале Мооса
2,7
удельная электропроводность при 25°
62,97*~10
температурный коэффициент электросопротивления при 25°
0,00427
удельная теплоемкость
0,055
коэффициент линейного расширения (0—100°)
19,8
теплопроводность при 0°
4,15
кристаллическая структура
куб с центрированными, гранями
параметр кристаллической решетки
4,077А
удельная магнитная восприимчивость при 18° на грамм
—0,20 -10~6 “
отражательная способность для луча
94%
2. Химические соединения серебра
В химических соединениях серебро образует одновалентные катионы.
Кислородные соединения серебра. Приливая щелочи в горячий раствор серебряной соли, можно получить бурый осадок окиси серебра AgO3:
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaN03 + Н2O
Окись серебра весьма слабо (1 : 3000) растворима в воде и придает раствору основные свойства вследствие образования ионов Ag и ОН. Эта реакция показывает на отличие серебра от золота.
Серебро обладает более ясно выраженными металлическими 4 свойствами и не образует амфотерных окислов, свойственных золоту.
Гидрат окиси серебра является малоустойчивым соединением и при 60° разлагается:.
2Ag(OH) → Ag2O + Н2O
При нагревании выше 250° Ag2O диссоциирует на металл и кислород.
Серебро в расплавленном состоянии растворяет значительные количества (более 20 объемов) кислорода, который при затвердевании металла выделяется.
Совет
Вследствие этого при быстром остывании на металле образуются наросты и возможно разбрызгивание. В твердом состоянии растворимость кислорода в серебре весьма мала (менее 1 объема).
Сернистое серебро получается при действии сероводорода на растворы солей серебра:
2AgNO3 + Н2S = Ag2S + 2HNO3
Сернистое серебро черного цвета. То же соединение образуется на поверхности серебряных предметов под действием сероводорода. Оно также может быть получено сплавлением серебра с серой. Сернистое серебро встречается в природе в виде серебряного блеска.
Серебро легко растворяется В азотной и концентрированной кислотах:
6Ag + 8HNO3 = 2NO + 6AgNO3 + 4Н20 (разведенная HNO3);
Ag + 2HNO3 = AgNO3 + Н20 + NO2 (крепкая HNO3);
2Ag + 2Н2SO4 = Ag2SO4 + 2Н20 + SO2 (только лри нагревании).
Третья реакция идет быстро при нагревании.
Азотнокислое серебро, или ляпис — кристаллы ромбической системы. AgNO2 очень хорошо растворимо В воде: в насыщенном водном растворе при 20° его содержится 68,3%, при 50° – 80,0% и при 100° 90,1% в 100 г -насыщенного спиртового раствора 25 г. Азотнокислое серебро плавится при 200°.
При действии света и при соприкосновении с органическими веществами эта соль восстанавливается с выделением черного мелкозернистого металлического серебра. Азотнокислое серебро поступает в продажу в виде 1 кристаллов или в сплавленной в форме палочки.
Палочки азотно-серебряной соли применяются в медицине для прижигания под именем «адского камня» (lapis infemalis) или «ляписа».
Сернокислое серебро — бесцветное, растворимое в воде соединение. Из водного раствора может быть получено в кристаллической форме.
Из растворов серебра в крепкой серной кислоте кристаллизуется кислая соль AgHSO4. Водой эта соль разлагается.
Галоидные соли серебра AgF, AgCl, AgBr, AgJ образуются обменным разложением соответствующих гадоидоводородных кислот с раствором азотнокислого серебра.
Растворимо в воде только фтористое серебро, остальные нерастворимы и выпадают в виде творожистых осадков. AgCl – белого цвета; AgBr и AgJ — желтоватого.
Галоидные соединения серебра на свету изменяются с выделением свободных галоидов. Это свойство широко используется в фотографии.
Хлористое серебро AgCl практически нерастворимо в воде. AgCl растворяется в соляной кислоте с образованием комплексного соединения Н[AgCl2]
и очень хорошо растворяется в водном растворе аммиака с образованием комплексного соединения:
AgCl+ 2NН4ОН → [Ag(NН4)2] • Cl + 2Н20.
Получающийся хлор аммиакат серебра легко растворим в воде. (При стоянии раствора аммиак постепенно испаряется, и хлористое серебро выпадает в форме хорошо образованных кристаллов.
Серноватистонатриевая соль Na2S2O3 (гипосульфит) также реагирует с хлористым серебром:
AgCl + Na2S2O3 = NaAgS2O3 + NaCl
давая растворимую в воде двойную соль.
Аналогичная реакиия с образованием растворимой соли серебра идет с синеродистыми солями. Например:
AgCl + 2КСN = К•[Ag(CН)2] + КСl.
При сплавлении хлористого серебра с содой хлористое серебро разлагается:
Обратите внимание
2AgCl + Na2O2 = 2Ag + 2NaCl + СO2+ 1/2O2
Этой реакцией пользуются для получения металлического серебра из его хлорида.
Хлористое серебро плавится при 455° и после охлаждения затвердевает в легкую массу, режущуюся ножом (роговое серебро).
Бромистое и йодистое серебро «повторяют свойства хлористого с той только разницей, что с аммиаком и гипосульфитом реакции идут труднее, а йодистое серебро с аммиаком не реагирует.
Синеродистое серебро AgCN получается по реакции:
AgNO3 + KCN= AgCN + KNO3.
Оно нерастворимо в воде, но легко растворяется в избытке раствора цианистых солей с образованием комплексных цианидов:
AgCN + KCN = К[Ag(CN)2]
Аналогичным образом образуются и другие двойные цианиды серебра: Ca[Ag(CN)2]2, Na[Ag(CN)2]2 и пр.
Металлическое серебро в присутствии кислорода растворяется, в цианистых солях с образованием двойных цианидов серебра:
4AgNO3 + 8KCN + O2 + 2H2O= 4К[Ag(CN)2] + 4KON
Этой реакцией пользуются при извлечении серебра из руд.
Роданистое серебро получается по реакции:
AgNO3 + KCNS = AgCNS +KNO3
Оно нерастворимо в воде; растворяется в растворах роданистых солей с образованием комплексных роданидов типа Ме [Ag(CNS)2], где Ме = Na, К и т. д.
Хромовокислое серебро Ag2CrO4, красного цвета, практически нерастворимо в воде, растворяется в аммиаке, и азотной кислоте.
Двухромовокислое серебро Ag2CrO7, краснобурого цвета, растворяется в аммиаке и азотной кислоте. Углекислое серебро Ag2CO3, белого цвета, выпадает при реакции:
2AgNO3 + Na2CO3 = Ag2CO3 + 2NaNO3
при кипячении желтеет вследствие частичного разложения:
Ag2CO3= Ag2O + CO2
При пропускании ацетилена через щелочной раствор азотно¬кислого серебра получается ацетиленистое серебро, или карбид серебра AgC2, который обладает взрывчатыми свойствами и в сухом состоянии взрывает даже при умеренном растирании в ступке.
Серебро
Исторические сведения.
О давнем знакомстве человека с серебром свидетельствует само название.
Русское “серебро”, немецкое “зильбер”, английское “сильвер” восходят к древнеиндийскому слову “сарпа”, которым обозначали Луну и по аналогии с Луной серп – древнейшее орудие земледельца.
Латинское название серебра “аргентум”, так же как древнегреческое “аргитос”, шумерское “ку-баббар”, древнеегипетское “хад”, означает “белое”.
В виде самородков серебро встречается гораздо реже. Это, а также менее заметный цвет (самородки серебра обычно покрыты черным налетом сульфида) обусловило более позднее открытие его человеком. А отсюда поначалу большую редкость и большую ценность серебра. Но потом произошло второе открытие серебра…
Важно
Проводя очистку золота расплавленным свинцом, в некоторых случаях вместо более яркого, чем природное золото, получали металл более тусклый. Но зато его было больше, чем исходного металла, который хотели очистить. Это бледное золото вошло в обиход с третьего тысячелетия до новой эры.
Греки называли его электроном, римляне – электрумом, а египтяне – асем. Эти сплавы золота с серебром долгое время считали особым металлом.
В древнем Египте, куда серебро привозили из Сирии, оно служило для изготовления украшений и чеканки монет.
В Европу этот металл попал позже (приблизительно за 1000 лет до н. э.) и применялся для тех же целей. Светлый блеск серебра несколько напоминает свет Луны – серебро в алхимический период развития химии часто связывали с Луной и обозначали знаком Луны.
Предполагалось, что серебро представляет собой продукт превращения металлов на пути их “трансмутации” в золото.
Природное состояние и получение.
Финикяне открыли месторождения серебряных руд в Испании, Армении, на Кипре и в Сардинии. Серебро в рудах находилось в соединении с мышьяком, серой, хлором, а также и в виде самородного серебра.
Самородный металл, конечно, стал известен раньше, чем научились извлекать его из соединений.
Самородное серебро иногда встречается в виде очень больших масс; самый крупный самородок серебра весил 13,5 т.
Самородное серебро образует минералы костелит, конгсебирит, анимикит.
Совет
В виде соединений серебро находиться в минералах: аргентине (сульфид серебра Ag2S), прустите (Ag3AsS3), кераргите (AgCl), бромаргерите (AgBr) и др. Основная масса серебра получается при переработке свинцово-цинковых, золотых и медных руд в качестве побочного продукта.
В зависимости от того, что из себя представляет исходный продукт – соответствующий минерал – серебряную руду или свинцовый и медный концентрат, пользуются различными приемами.
Если сырьем является серебряная руда (самородное серебро или хлориды серебра), то применяют метод цианирования, основанный на склонности серебра образовывать сложные комплексные соединения с цианидами – солями цианисто-водородной кислоты HCN.
К иону серебра легко присоединяются два отрицательно заряженных иона CNЇ, и получается комплексный ион [Ag(CN)2] Ї, несущий один избыточный отрицательный заряд. Поэтому при взаимодействии, например, хлорида серебра с цианидом натрия происходит реакция:
AgCl + 2NaCN = [Ag(CN)2] Ї + 2Na+ + Cl-
Аналогичная реакция протекает и при взаимодействии цианида натрия с сульфидом серебра Ag2S.
В рудах, содержащих самородное серебро, имеются примеси как пустой породы, так и других минералов, от которых серебро желательно отделить. Метод цианирования применим и в этом случае. На минерал действуют цианидом и кислородом воздуха.
Соединенные усилия этих двух факторов приносят успех – серебро растворяется в цианиде, образуя тоже комплекс.
Дело в том, что само по себе серебро с кислородом практически не реагирует. Оно лишь медленно покрывается тонкой устойчивой пленкой оксида темного цвета (цвет “старого” серебра).
Если же в водной среде присутствует цианид, то оксид немедленно растворяется.
Обратите внимание
Образуется комплексный ион, отличающийся тем, что исключительно плохо диссоциирует; в растворе практически не остается ионов серебра, и процесс растворения продолжается.
Реакция выражается следующим общим (балансовым) уравнением:
4Ag + 8NaCN + O2 + 2H2O = + 4NaOH
Выделение серебра из раствора комплексной соли производят, действием на раствор цинком или алюминием.
Эти металлы, будучи погружены в водные растворы цианидов, приобретают отрицательный заряд: их ионы покидают металл, а электроны, оставаясь на металле, заряжают его отрицательно.
Потенцил пластинок цинка или алюминия настолько велик, что ионы Ag+ разряжаются на поверхности Zn или Al и серебро выделяется в чистом виде:
Zn = Zn2+ + 2?
Zn++[Ag(CN)2]-=Zn(CN)2 + Ag+
Ag+ + ? = Ag
После этой операции осадок серебра сплавляют и, если надо, подвергают дополнительной очистке электрохимическими методами.
В тех случаях, когда сырьем являются свинцовый и медный концентраты, применяют пирометаллургический метод.
Производство серебра этим методом выгодно, потому что дорогостоящий металл является примесью к свинцу и меди и выделению его, конечно, удешевляют производство, в значительной мере окупает затраты по добыче менее дорогих металлов. Из меди примесь серебра выделяется в процессе электрохимической очистки.
Аноды из “сырой” меди погружаютя в электролитические ванны и проводят электролиз. Медь растворяется на аноде и оседает на тонком медном катоде, а серебро оседает на дно ванны, образуя так назывемый “шлам”, из которого его и выделяют.
Важно
Сырой свинец (“верблей”) для извлечения из него примесей серебра обрабатывают цинком.
Окончательный продукт требует еще дополнительной очистки электрохимическим методом, аналогично применяемый при получении меди, после этого перед нами будет действительно чистое серебро.
Свойства серебра.
Характеристика элемента. Атом серебра имеет один электрон на уровне 5 s, а ниже лежит уровень 4 d10 – в нем 10 электронов.
Этот уровень, как и в атоме меди, имеет максимальное число электронов, электроны в нем прочно связаны и поэтому серебро в своих соединениях почти всегда выступает как однозарядный положительный ион Почти всегда одновалентно). Лишь в очень редких случаях оно проявляет себя как двух- или трех- зарядный катион.
В этих соединениях атому серебра приходится отдавать электроны не только из внешней оболочки, но и из следующей оболочки, так что в ней остается уже не десять, а девять, или восемь электронов.
Так, в соединениях AgCl, AgF, Ag2O, [Ag(CN)2] серебро одновалентно – его ион несет один положительный заряд, а вот в комплексном соединении серебра с ионами фтора [AgF4]- ион серебра несет тройной положительный заряд. Однако устойчивым катионом серебра в водных растворах все – таки неизменно является однозарядный катион Ag+.
Химические свойства серебра. Чистое серебро – блестящий металл, поверхность которого кажется иногда почти белой. Он очень красив и легко поддается обработке, так как сравнительно мягок и его можно без большого труда ковать, резать и вытягивать.
Плавиться серебро при 961оС и обладает исключительно высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. Серебро стоит в электрохимическом ряду после водорода и не может вытеснять его из кислот. Однако металлическое серебро растворимо в тех кислотах, которые проявляют свойства окислителей.
Поэтому серебро хорошо реагирует с азотной кислотой, так же в растворах цианистых солей в присутствии кислорода.
Несмотря на видимую пассивность, серебро медленно темнеет на воздухе. Если в воздухе есть примесь сероводорода или озона, то образуется слой сульфида или оксида соответственно.
Отношение серебра к кислороду своеобразно.
Совет
В обычных условиях (невысокая температура, нормальное давление) взаимодействие между этими элементами практически незаметно. Но расплавленное серебро хорошо растворяет кислород. При охлаждении газ выделяется из металла и иногда происходит разбрызгивание.
Тем не менее металлическое серебро все же не безразлично к кислороду. На поверхности металла удалось обнаружить тончайшую пленку оксида – ее толщина всего 1,2 нм, т.е. 0,00000012 см.
Нагревание до 400оС при повышенном давлении кислорода ведет к развитию реакции окисления и в конце концов серебро все-таки превращается в оксид.
Серебро способно замещать атомы водорода и в углеводородах. При пропускании газа ацетилена С2Н2 получается взрывчатый ацетиленид серебра С2Ag2. Ни органические кислоты, ни растворы щелочей или солей щелочных металлов на серебро не действуют. В концентрированной H2SO4 оно растворяется при нагревании:
2Ag+2H2SO4=Ag2SO4+SO2+2H2O.
Важнейшие соединения серебра.
Соединения этого элемента разнообразны и многочисленны. Некоторые из них неустойчивы к действию света, что сыграло исключительно важную роль в развитии материальной культуры человечества.
Оксиды переходных металлов проявляют слабо основные свойства и непосредственно с водой не реагируют.
Оксиды серебра не составляют исключение, нопрочность гидроксида серебра настолько мала, что в обычных условиях AgOH вообще не существует.
Удается обнаружить только следы его присутствия в воде, при взбалтывании порошка оксида Ag2O. Лишь при температуре – 500С при смешивании спиртовых растворов щелочи (КОН) и нитрата серебра получают белый осадок AgOH.
Серебро дает прочные соединения с галогенами:AgF, AgCl, AgBr, AgI.
Обратите внимание
Цвет их углубляется при преходе слева направо в этом ряду. Фторид и хлорид – белые, бромид – желтоватый, а иодид отчетливо окрашен в желтый цвет. Это обстоятельство указывает на менее прочную связь электронов в бромиде и иодиде, чем в фториде и хлориде. Окраска указывает на поглощение света (видимой части спектра), т.е. на возможность перехода электронов соли на более высокие уровни.
Из галогенидов можно упомянуть о иодиде AgI. Его кристаллическая структура очень похожа на структуру кристаллов льда. Поэтому на частицах иодида серебра легко образуется кристаллы льда из переохлажденного пара. На этой особенности основано использование иодида для ускорения выпадения дождя.
Хлорид серебра можно получить обменной реакцией соли серебра и какого-либо хлорида другого металла:
AgNO3+KCl=AgCl? +KNO3
Аналогично получаются и другие галогены этого металла.
Из других солей серебра следует назвать нитрат – соль, которая хорошо растворима в воде и является обычным исходным веществом при изучении разлиичных реакций ионов серебра. Нитрат серебра получается при взаимодействии азотной кислоты с металлическим серебром:
3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO+2H2O
Эта реакция характерна для взаимодействия азотной кислоты с металлами переходного типа
.
Аналитическое определение серебра.
Для открытия присутствия серебра в растворе удобна реакция с хлоридами натрия или калия. Ионы серебра образуют с ионами хлора белый осадок (медленно темнеющий под влиянием света). Осадок состоит из хлорида серебра Его характерной особенностью является легкая растворимость в растворе аммиака – при этом получается комплексное соединение [Ag(NH3)2]Cl.
В азотной кислоте осадок хлорида серебра не растворяется. Поэтому обычно реакцию на серебро (ион серебра) проводят так. Сначала добавляют к исследуемому раствору азотную кислоту, а затем несколько капель раствора хлорида натрия или калия. Появление белого осадка в этих условиях указывают на серебро.
Для проверки к осадку приливают водный аммиак – избыток кислоты нейтрализуется аммиаком, а избыток аммиака растворяет хлорид серебра. При подкислении раствора комплекса осадок хлорида вновь выпадает. С раствором хромата калия K2CrO4 растворы солей серебра дают осадок кирпично-красного цвета Ag2Cr2O4.
Биологическая активность серебра.
Важно
Точные анализы позволяют определить присутствие этого элемента даже в тех случаях, когда его концентрация очень мала. Это привело к неожиданным открытиям: серебро было найдено и в живых организмах! Большие концентрации ионов серебра оказывают на организмы ядовитое действие. Малые концентрации полезны, так как серебро уничтожает многие болезнетворные бактерии.
В медицине это свойство серебра хорошо известно. Лекарственные препараты – протаргол, колларгол и др. представляют собой коллоидные формы серебра.
Коллоидный раствор серебра содержит мельчайшие частицы металла, окруженные слоем молекул (например, белка), препятствующих слипанию частиц, и способствует излечению гнойных поражений глаз.
Вода, настоенная на порошке серебра (применяют посеребренный песок) или профильтрованная через такой песок, почти полностью обеззараживается. Фильтры такого типа иногда применяют путешественники и туристы, вынужденные пользоваться некипяченой водой.
Еще более эффективно действует слабый раствор комплексного соединения серебра с аммиаком [Ag(NH3)2]OH, предложенный проф. П. Н.
Ермолаевым и применявшийся в медицине под названием аммарген (соединение слов “аргентум”, “аммиак”), им промывали раны или слизистую оболочку при различных воспалительных состояниях.
Было установлено, что ионы серебра в малых концентрациях способствуют повышению общей сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям.
Исследования клеток организма на содержание серебра привело к заключению, что содержание серебра повышено в клетках мозга (0,008% в золе).
Совет
Пищевые продукты так же, как правило, содержат этот металл – им богаты, в частности, желтки куриных яиц.
Все эти факты в совокупности свидетельствуют о том, что серебро относится к биологически активным элементам и в будущем, вероятно, удастся выяснить его действительную роль.
Области применения. В 1737 г. немецкий ученый И. Шульце впервые обнаружил светочувствительность нитрата серебра. Однако лишь через 100 лет после этого открытия появилась первая фотография (19 августа 1839 г.) В этот день в Парижской академии наук было сделано сообщение о способе получения изображения.
Такой метод фотографии впоследствии был назван дагеротипом. Изображение получали обработкой парами ртути экспонированного слоя AgI, нанесенного на отполированную серебряную пластину. На пластине в местах действия света образуется серебряная амальгама, рассеивающая свет.
После удаления избытка AgI и обнажения зеркальной поверхности изображение можно наблюдать, держа пластину под определенным углом.
С тех пор коренным образом изменилась технология получения фотографического изображения. Однако и сейчас основным светочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидов серебра. Удивительно удачное сочетание в них различных физико-химических свойств позволило в относительно короткий срок разработать оптимальный способ получения фотографического изображения.
Причем практическая фотография значительно определила теоретическое объяснение достигнутых результатов. Правда, в настоящее время этот разрыв довольно быстро сокращается. Но широкое применение фотографии ведет к истощению мировых запасов серебра и его удорожанию.
Кроме кинофотопромышленности, серебро употребляется в приборостроении и электромашиностроении, где используются его свойства отличного малоокисляющегося проводника тока. Химическая промышленность использует серебро для производства предметов лабораторного оборудования, стойких к действию щелочных растворов.
Серебро так же идет на изготовление медицинских препаратов (колларгол, протаргол). Значительная доля серебра употребляется ювелирной промышленностью для изготовления драгоценных украшений, серебряной посуды и т.п.
Список литературы:
1. В. Рич “Охота за элементами”;
2. А.Л. Николаев “Первые в рядах элементов”
