Общая характеристика, получение и химические свойства серебра Ag

КРАСНОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ

РЕФЕРАТ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПОЛУЧЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРЕБРА Ag

МОСКВА 2009

Содержание

Описание свойств серебра. Химические свойства

Распространенность серебра в природе и в быту

Применение серебра

Минерал. Сокровище земли

Список использованной литературы

ОПИСАНИЕ СВОЙСТВ СЕРЕБРА. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Очень интересно описал свойства серебра великий русский ученый М. В. Ломоносов:

«Второй высокий металл называется серебро. Сие от золота разнится больше цветом и тягостию. Цвет его столь бел, что ежели серебро совсем чисто и только после плавления вылито, а не полировано, то кажется оно издали бело, как мел. Весу его пропорция к воде как 10535 к 1000, то есть около десяти раз оной тяжелее, а золота почти вдвое легче. Однако прочими свойствами золоту едва уступает... В земле находится оно часто очень чисто, а больше в листках или волосам подобно тонкой и кудрявой проволоке, а иногда в нарочито великих глыбах. В Академической Минеральной камере есть самородного чистого серебра кус весом 7 фунтов. Самое чистое серебро имеет почти всегда в себе немного золота».

Серебро (Ag) - металл белого цвета, очень тягучий, пластичный и ковкий, режется ножом. Серебро тверже золота, но мягче меди. Очень хорошо полируется, имеет наивысшую отражательную способность, является самым электро- и теплопроводным металлом. Плотность серебра 10,50; температура плавления 960,5°С

Серебро устойчиво к действию влажной среды, не взаимодействует с органическими кислотами, с растворами щелочей, азотом, углеродом, устойчиво по отношению к кислороду. Серебро устойчиво к действию соляной и плавиковой кислот. Разбавленная серная кислота также не растворяет его. Царская водка, которая растворяет золото, на поверхности серебра образует защитную пленку. Однако при длительном пребывании на воздухе серебро постепенно темнеет под действием сероводорода, находящегося в воздухе. Серебро легко соединяется с серой. Озон также образует на поверхности серебра черный налет. Хлор, бром, йод реагируют с ним даже при комнатной температуре. Серебро легко растворяется в азотной кислоте и концентрированной серной при нагревании. Растворяется серебро в цианистых щелочах, хорошо соединяется с ртутью, образуя серебряную амальгаму.

В природе серебро образует более 60 минералов, в которых находится в различном состоянии. В основном в сернистых соединениях с высоким содержанием серебра (до 87%). Однако, несмотря на большое количество минералов серебра в рудах, они встречаются в незначительных количествах, часто рассеяны среди других минералов. Самородное серебро встречается значительно реже самородного золота, так как легче образует соединения с другими элементами. Самородное серебро представляет собой природный сплав с золотом, медью, железом, висмутом, ртутью, платиной и другими элементами. Встречается в виде неправильных зерен, пластинок, листочков, проволочных и нитевидных выделений. Крупные самородки чрезвычайно редки и могут достигать сотен килограммов.

Основными источниками серебра являются комплексные руды цветных металлов, из которых серебро извлекается попутно со свинцом, цинком, медью, никелем, а также золотом и ураном. Извлечение серебра из серебросодержащих минералов производится подобно золоту посредством амальгамации и цианирования, в зависимости от характера сырья. Полученный продукт подвергается аффинажу. Принцип аффинажа заключается в растворении серебра на аноде и осаждении его кристаллов на катоде. Осажденное серебро после фильтрации и промывки подвергается плавке. А нерастворимый анодный шлам, содержащий золото, платину, подвергают дальнейшей обработке. Аффинированное серебро выпускается в слитках различной массы, в порошке, а также в гранулах. Степень чистоты серебра может достигать 99,9999%.

Благодаря своим уникальным свойствам: высоким степеням электро- и теплопроводности, отражательной способности, светочувствительности и т. д. - серебро имеет очень широкий диапазон применения. Его применяют в ювелирном деле, фотографии, электронике, электротехнике, точном приборостроении, ракетостроении, медицине, для защитных и декоративных покрытий, для изготовления монет, медалей и других памятных изделий.

Если золото в древности называли металлом Солнца, то серебро считалось металлом Луны. Само слово «серебро» происходит, повидимому, от ассирийского «сарпу». Одно значение которого - серп, а другое - луна. Ляпис - азотнокислое серебро - называли «лунным камнем» и в древности использовали для лечения нервной системы и эпилепсии.

СЕРЕБРО Ag - argentum:

Базовые характеристики серебра (Ag):

Порядковый номер - 47

Атомный вес - 107,870 у.е.

Валентность - I, (II), (III)

Заряд - 1+, (2+), (3+)

Массовые числа природных изотопов - 107, 109

Электронная структура атома меди -

Электронная структура атома меди и катиона Ag+ для 4d и 5s орбиталей

Ag

Ag+

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ СЕРЕБРА В ПРИРОДЕ И В БЫТУ

Серебро является редким металлом, его содержание в земной коре равно 1·10-5 вес.%. В природе серебро встречается как самородное, так и в виде соединений - сульфидов, селенатов, теллуратов или галогенидов в различных минералах.

Серебро встречается также в метеоритах и содержится в морской воде.

Серебро в виде самородков встречается в природе реже, чем самородная медь или золото, и часто это бывают сплавы с золотом, медью (медьсодержащее серебро), сурьмой (сурьмусодержащие серебро), ртутью и платиной. Образование самородного серебра связано с действием воды или водорода на сульфид серебра (соответственно на аргентит). Металлическое серебро представляет собой гранецентрированные кубические кристаллы серебристо-белого цвета, часто покрыты черным налетом. Залежи самородного серебра находятся в России, Норвегии, Канаде, Чили, ФРГ и других странах. Наиболее важными минералами серебра являются следующие:

Кантпит, (Ag₂S), серые ромбические кристаллы, устойчивые при температуре ниже +179°С. Обе модификации природного сульфида серебра содержат 87,1% Ag, имеют плотность 7,2-7,4 г/см3 и твердость 2-2,5 единицы по шкале Мооса.

Аргентит, (Ag₂S), серые кубические кристаллы, устойчивые при температуре выше +179°С. Аргентит - основной источник серебра. В природе он сопутствует самородному серебру, кераргиту (AgCl), церусситу (РbС03), арсенидам и антимонидам серебра; его залежи часто находятся рядом с сульфидами свинца, цинка и меди.Такие руды находятся в Норвегии, Мексике, Перу, СССР, Чили.

Галенит (AgS), добываемый в Румынии, Франции, содержит серебро.

Прустит (Ag₃AsS₃ или 3Ag₂S -As₂S₃), содержит 65,4% серебра.

Пираргерит (Ag₃SbS₃ или 3Ag₂S -Sb₂S₃), содержит 68,4% серебра.

Стефанит (8(Ag, Cu)₂S-Sb₂S₃), содержит 62,1-74,9% Ag

Кераргирит (AgCl), содержит 75,3% серебра.

При окислении аргентита (акантита) Ag₂S образуется сульфат серебра Ag₂SO₄, который будучи частично растворим, вымывается водой. Когда на пути вод, содержащих сульфат серебра, встречается сульфат железа(II), выделяется свободное серебро, а если встречаются хлориды (т.е. ионы Сl-), то образуется кераргирит:

Ag₂SO₄ + 2FeSO₄ - 2Ag + Fe₂(SO₄)₃

Ag₂SO₄ + 2NaCl = 2AgCl + Na₂SO₄

Если воды, содержащие сульфид серебра, встречают сульфиды других элементов, то образуются скопления двойных сульфидов подобно встречающимся смесям серебро - мышьяк, серебро - сурьма, серебро - медь, серебро - свинец, серебро - германий.

Физические и химические свойства

Серебро проявляет большее сходство с палладием (за которым он следует в периодической системе), чем с рубидием (с которым он находится рядом в I группе периодической системы и в том же пятом периоде).

Расположение серебра в побочной подгруппе I группы периодической системы определяется электронной структурой атома которая аналогична электронной структуре атома рубидия. Большое различие в химических свойствах серебра и рубидия определяется разной степенью заполненности электронами 4й-орбитали. Атом серебра отличается от атома палладия наличием одного электрона на 5й-орбитали.

По большинству физических и химических свойств серебро приближается к меди и золоту. В подгруппе меди серебро (средний элемент) обладает наиболее низкими температурами плавления и кипения и максимальным значением коэффициента расширения, максимальной тепло- и электропроводностью.

Физико-химические свойства серебра в значительной степени зависят от его чистоты.

Металлическое серебро в компактном полированном виде (бруски, трубки, проволока, пластинки, листы) представляет собой белый блестящий металл, обладающий большой отражательной способностью по отношению к инфракрасным и видимым лучами и более слабой - к ультрафиолетовым лучам. Серебро в виде тонких листочков (они кажутся синими или фиолетовыми в проходящем свете) обладает электрическими и оптическими свойствами, отличными от свойств металлического серебра в слитках.

Коллоидные растворы серебра окрашены в розовый (до коричневого) цвет и могут быть получены восстановлением суспензий Ag₂O водородом при +50°C (или другими восстановителями, например сахаром, окисью углерода, цитратом железа(II), цитратом аммония. хлоридом олова(II), пирогаллолом, фенолом, фосфором в эфире, фосфорноватистой кислотой, формальдегидом, гидразином, фенилгидразином и др.), а также путем создания электрической дуги в воде между двумя серебряными электродами. Для стабилизации коллоидных растворов серебра применяют белки, желатину, гуммиарабик, агар-агар и другие органические вещества, играющие роль защитных коллоидов.

Белковое коллоидное серебро (протаргол и колларгол) применяется как фармацевтический препарат.

В нейтральных или слабо щелочных растворах гидрозоль серебра ведет себя как отрицательный коллоид, а в слабо кислых растворах - как положительный.

Коллоидное серебро является энергичным восстановителем по отношению к Fe₂Cl₆, HgCl₂, KMn0₄, разбавленной HN0₃, обладает хорошей адсорбционной способностью (по отношению к кислороду, водороду, метану, этану и др.), является катализатором и сильным бактерицидом (до появления антибиотиков применялся при обработке слизистых оболочек) и служит для лечения некоторых трудно излечиваемых кожных болезней. Вода, хранящаяся в серебряных сосудах, стерилизуется и не портится длительное время благодаря наличию иона Ag+, образующегося в результате контакта воды со стенками посуды.

Металлическое серебро обладает кубической гранецентрированной решеткой с плотностью 10,50 г/см3 при +20°C, температура плавления +960,5°C, температура кипения +2177°C (пары желтовато-синие); оно диамагнитно, является очень хорошим проводником тепла и электричества (удельное сопротивление при +20°C равно 1,59 мком/см). В числе физико-механических свойств следует отметить пластичность, относительную мягкость (твердость 2,5-3 балла по шкале Мооса), ковкость и тягучесть (легко протягивается и прокатывается), малую прочность. Серебро образует сплавы типа твердых растворов с золотом с палладием и интерметаллические соединения с элементами Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Pr, Sn, Zr, Th, P, Sb, S, Se, а также сплавы типа эвтектик с элементами Bi, Ge, Ni, Pb, Si, Na, Tl

При легировании устраняются основные недостатки серебра, такие, как мягкость, низкая механическая прочность и высокая реакционная способность по отношению к сере и сульфидам. Некоторые газы, например водород, кислород, окись и двуокись углерода, растворяются в серебре, причем растворимость их пропорциональна квадратному корню от давления. Растворимость кислорода в серебре максимальна при +400...450°C (когда 1 объем серебра поглощает до 5 объемов кислорода). Рекомендуется избегать охлаждения серебра, насыщенного кислородом, поскольку выделение этого газа из охлаждаемого серебра может сопровождаться взрывом. При поглощении кислорода или водорода серебро становится хрупким.

Азот и инертные газы с трудом растворяются в серебре при температуре выше -78°C.

С химической точки зрения серебро достаточно инертно, оно не проявляет способности к ионизации и легко вытесняется из соединения более активными металлами или водородом.

Под действием влаги и света галогены легко взаимодействуют с металлическим серебром образуя соответствующие галогениды.

Соляная и бромистоводородная кислоты в концентрированных растворах медленно реагируют с серебром:

2Ag + 4НСl = 2H[AgCl₂] + Н₂

2Ag + 4НВr = 2H[AgBr₂] + Н₂

Кислород взаимодействует с нагретым до 168° металлическим серебром при разных давлениях с образованием Ag2O. Озон при +225°С в присутствии влаги (или перекиси водорода) действует на металлическое серебро, образуя высшие окислы серебра.

Сера, реагируя с нагретым до +179°С с металлическим серебром, образует черный сульфид серебра Ag2S. Сероводород в присутствии кислорода воздуха и воды взаимодействует с металлическим серебром при комнатной температуре по уравнению:

2Ag + H₂S +1/2O₂ - Ag₂S + H₂O

Металлическое серебро растворяется в H2SO4 (60° Be) при нагревании, в разб. HN03 на холоду и в растворах цианидов щелочных металлов в присутствии воздуха (кислорода или другого окислителя):

2Ag + 2H₂SO₄ = Ag₂SO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Ag + 4HNO₃ + 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

2Ag + 4NaCN + H₂O + l/2 O₂ = 2Na[Ag(CN)₂] + 2NaOH

Cелен, теллур, фосфор, мышьяк и углерод реагируют с металлическим серебром при нагревании с образованием Ag₂Se, Ag₂Te, Ag₃P, Ag₃As, Ag₄C. Азот непосредственно не взаимодействует с серебром.

Органические кислоты и расплавленные щелочи пли соли щелочных металлов не реагируют с металлическим серебром. Хлорид натрия в концентрированных растворах и в присутствии кислорода воздуха медленно взаимодействует с серебром с образованием хлорида серебра.В солянокислом растворе серебро восстанавливает некоторые соли металлов, такие, как CuCl₂, HgCL₂, FeI₂.

А так же на данный момент ученые присвоили серебру антибактериальные свойства.

ПРИМЕНЕНИЕ СЕРЕБРА

В химической промышленности применяются аппараты из серебра (для получения ледяной уксусной кислоты, фенола), лабораторная посуда (тигли или лодочки, в которых плавятся чистые щелочи или соли щелочных металлов, оказывающие разъедающее действие на большинство других металлов), лабораторные инструменты (шпатели, щипцы, сита и др.). Серебро и его соединения применяются в качестве катализаторов в реакциях обмена водород - дейтерий, детонации смеси воздух - ацетилен, при сжигании окиси углерода, окислении спиртов в альдегиды кислоты и др.

В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты в которых приготовляют фруктовые соки и другие напитки. В медицине известен ряд фармацевтических препаратов, содержащих коллоидное серебро.

Металлическое серебро служит для изготовления высококачественных оптических зеркал путем термического испарения. Бруски (или электролитический порошок) серебра служат положительными электродами в аккумуляторах, в которых отрицательными электродами являются пластинки из окиси цинка, электролит - едкое кали.

Существенную долю серебра потребляет электротехническая промышленность для серебрения медных проводников и при использовании высокочастотных волноводов. Серебро используется при производстве транзисторов, микросхем и других радиоэлектронных компонентов.

Сплавы серебра широко применяются для изготовления монет, зубных пломб, мостов и протезов, столовой посуды, в холодильной химической промышленности.

ИНТЕРЕСНО

Довольно древнее техническое использование серебра - производство зеркал. Определяющую роль сыграла его высокая отражательная способность и пластичность: из серебра можно получить пластинки толщиной всего лишь 0,25 мкм!

Сегодня, как и давным-давно, серебро привлекает внимание ювелиров. Как и прежде, часть серебра идет на производство медикаментов. Но главным потребителем элемента под номером 47 периодической системы, благодаря таким его уникальным свойствам, как высокая степень электро- и теплопроводности и светочувствительность серебро применяют в фото- и киноиндустрии, электронике, электротехнике, точном приборостроении, ракетостроении.

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!

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.

МИНЕРАЛ - СОКРОВИЩЕ ЗЕМЛИ

В группе драгоценных металлов серебро всегда занимало почетное место, уступая лишь одному золоту. Издревле этот редкий и ценный металл манил человека к себе, будил в нем алчность и становился причиной раздоров и даже войн.

ОДНО ИЛИ В КОМПАНИИ

Серебро может встречаться в чистом виде, так и с другими минералами. Здесь вы видите самородное серебро (слева), с кальцитом (самое верхнее) с родохрозитом (над этими строчками слева) и с золотом в кварце.

Серебро практически всегда формирует сильно ветвящиеся дендриты, составленные маленькими вытянутыми кристаллами со слабо очерченными сторонами. Кристаллы эти редко имеют правильную геометрическую форму, поскольку серебро - металл мягкий. Но если правильные кристаллы все же находят, они имеют кубическую или восьмиугольную форму (бипирамидальные кристаллы) или их сочетание. Иногда серебро принимает волосовидную форму и предстает в виде пучков длинных нитей, сворачивающихся кольцами.

Обработка: Серебро быстро растворяется в азотной и серной кислотах, поэтому использовать их для чистки нельзя. Патина (пленка), образующаяся на коллекционных экземплярах, является поверхностной и несет защитные функции. Ее лучше не удалять. В противном случае вы не только уменьшите вес экспонента, но и снова столкнетесь с проблемой патины, причем гораздо быстрее.

СТОИТ БОЛЬШЕ, ЧЕМ ПОТОСИ

Первой отчеканенной монетой была афинская драхма, появившаяся на свет VI веке до н. э. Но подлинным переворотом в мировой экономике стало открытие в XVI веке Потоси - настоящей серебряной горы.

Человек с незапамятных времен украшал себя серебряными драгоценностями. В ходе археологических раскопок были найдены древнеегипетские украшения, возраст которых около 6000 лет. В настоящее время основными мировыми производителями серебра является Россия, США и Мексика, за которыми следует Канада и Боливия. В Марокко серебра добывается не так много, однако ювелирная промышленность развита здесь очень широко. В скором времени все перечисленные страны вполне может обойти Китай, способный занять место лидера по производству серебра.

РАЗМЕННАЯ МОНЕТА

Ювелирное дело - самая древняя сфера применения серебра, однако не основная. Серебро как в чистом виде, так и в сплавах с другими металлами издавна использовалась в качестве средства обращения. Открытие месторождений серебра в Лаврионе (континентальная Греция) позволило поставить чеканку серебряных монет на полок, что способствовало развитию торговли на всем средиземноморском побережье.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, что в Древне Риме серебро ассоциировали с Луной из-за его беловатого цвета, сравнивавшегося с цветом нашего спутника. Кроме того, его косвенно соотносили с богиней Дианой, поскольку считали ее олицетворением Луны.

НОВЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

В дальнейшее серебро стали использовать в различных целях. Первый практический способ фотографирования назывался «дагерротип» и заключался в закреплении изображения посредством экспозиции на свету на медной или бронзовой посеребренной пластине. В фармацевтике серебро используется для получения нитрата серебра, являющегося мощным бактерицидом и коагулянтом крови. В электронике серебро выступает как высококачественный и высоконадежный проводник для микросхем.

ГДЕ ВСТРЕЧАЕТСЯ СЕРЕБРО

Многие коллекционные экземпляры все еще добываются в старых рудниках, однако большая и лучшая часть современных образцов поставляется из Мексики (Чиуауа и Керетаро), США (Мичиган), Марокко (Имитер) и Казахстан. Но все же лидерами по добыче серебра являются: 1) Россия, 2) США, 3) Мексика, 4) Канада, 5) Боливия, 6) Марокко, 7) Китай

Список использованной литературы

Использовалась информация с сайта http://www.proserebro.com/

А так же информация с журнала «Минералы. Сокровища земли» издательство De Agostini

Выпуск от 22 сентября 2009 года.