Серебро

Автор: Фролов Никита Сергеевич

Организация: ФГАОУ ВО «Волгоградский государственный университет»

Населенный пункт: Волгоградская область, г. Волгоград

Автор: Лябин Михаил Павлович

Организация: ФГАОУ ВО «Волгоградский государственный университет»

Населенный пункт: Волгоградская область, г. Волгоград

«Хоть мудрец — не скупец и не копит добра,

Плохо в мире и мудрому без серебра,

Под забором фиалка от нищенства никнет.

А богатая роза красна и щедра!»

 

Омар Хайям

 

Серебро (Ag) является драгоценным, благородным металлом (от лат. Argentum), химический элемент периодической системы Менделеева, под атомным номером 47, атомная масса 107,868; цвет металла бело-серый, серебристый; пластичный, ковкий, твёрдость по шкале Мооса 2,5; Температура плавления 962 °С, плотность 10,5 г/см³. Серебро было известно человеку еще в глубокой древности (4-е тысячелетие до н. э.) в Египте, Персии, Китае. В природе существует в виде смеси двух стабильных изотопов ¹⁰⁷Ag и ¹⁰⁹Ag,также практически важен радиоактивный изотоп ¹¹⁰Ag. Содержание серебра в земной коре порядка 7·10^-6% от массы земли, в морской воде содержание 0,3 – 10 мг/т, а в тканях млекопитающих – до 0,02 мг на 100 г сухого веса. Встречается серебро как в самородном состоянии представленное россыпью, так и в виде соединений с другими веществами, насчитывается более 50 минералов с содержанием серебра например таких, как Ag₂S — серебряный блеск, AgCl — роговое серебро, с селеном — Ag₂Se, с мышьяком, сурьмой, медью, ртутью, золотом, свинцом и т.д. Месторождения, как правило, гидротермальные, средне или низко температурные. Минимальным промышленным содержанием серебра в рудах считается 0,02 %. Основную массу серебра добывают на месторождениях , где серебро считают побочным содержимым руды-свинцово-цинковых, золотых и медных месторождений. Месторождения серебра находятся в Средней Азии, Сибири, на Дальнем Востоке, а также в Мексике, США, Австралии, Канаде.

Открытие серебра как ископаемого.

Принято считать, что открытие серебряных рудников в 968 году принадлежит императору Оттону I Великому (912–973), основателю «Священной Римской империи германской нации». Во время учебы в Германии эту легенду услышал М.В.Ломоносов и изложил ее в одном из своих трудов. Оттон послал своего егеря Раммеля в лес для ловли диких зверей. На опушке леса Раммель спешился, а коня привязал к дереву. Ожидая хозяина, конь разрыл копытами землю и выбил оттуда тяжелые и светлые камни. Когда их показали императору, тот понял, что это богатая серебряная руда и велел учредить на этом месте рудники. А гору назвали Раммельсбергом... По свидетельству немецкого врача и металлурга Георга Агриколы (1494–1555 гг) месторождение продолжало разрабатываться и при его жизни, то есть спустя шесть веков, но почти все серебряные самородки уже были найдены в 14–16 вв. Так, в 1477 в саксонском округе Цвиккау близ города Шнееберга был добыт самородок массой 20 тонн (современные геологи полагают, что он частично включал минерал аргентит). Серебряные рудники продолжали действовать ещё при жизни Ломоносова. Ныне они в значительной степени истощены.

После открытия и завоевания Америки множество самородков серебра было найдено на территории современных Перу, Чили, Мексики, Боливии. Так, в Чили был обнаружен самородок в виде пластины массой 1420 кг.

 

Химические свойства серебра.

Серебро проявляет химические свойства, характерные для элементов I 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⁺ + е^- 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 Ag₂S (кристаллы серо-чёрного цвета). Под влиянием сероводорода H₂S, находящегося в атмосфере, на поверхности серебряных изделий образуется Ag₂S в виде тонкой плёнки, чем объясняется потемнение этих изделий.

Из окислов серебра, устойчивыми являются закись Ag₂O и окись AgO. Закись образуется на поверхности серебра в виде тонкой плёнки в результате адсорбции кислорода, которая увеличивается с повышением температуры и давления.

Ag₂O получают действием КОН на раствор AgNO₃. Растворимость Ag₂O в воде - 0,0174 г/л. Суспензия Ag₂O обладает антисептическими свойствами. При 200 °С закись серебра разлагается. Водород, окись углерода, многие металлы восстанавливают Ag₂O до металлического Ag. Озон окисляет Ag₂O 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 Ag₂SO₄ (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 НСl, 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] ^-.Аналитическое определение серебра производится методами как пробирного анализа, так и аналитической химии.

Физические свойства серебра.

Серебро имеет гране-центрированную кубическую решетку (а = 4,0772 Å при 20 °С). Атомный радиус 1,44 Å, ионный радиус Ag⁺ 1,13 Å. Плотность при 20 °С 10,5 г/см³; t_{пл =}960,8 °С; T_кип= 2212 °С; теплота плавления 105 кДж/кг. Серебро обладает наивысшими среди металлов удельной электропроводностью 6297 сим/м (62,97 ом^-1·см^-1) при 25 °С, теплопроводностью 407,79 Вт/(м·К.) [0,974 кал/(см·°С·сек)] при 18 °С и отражательной способностью 90-99% (при длинах волн 100000-5000 Å). Удельная теплоемкость 234,46 дж/(кг·К), удельное электросопротивление 15,9 ном·м при 20 °С. Серебро диамагнитно, модуль упругости 76480 Мн/м² , предел прочности 100 Мн/м² , твердость по Бринеллю 250 Мн/м². Конфигурация внешних электронов атома Ag 4d¹⁰5s¹.

Получение, добыча серебра.

Большая часть Серебра (около 80%) извлекается попутно из полиметаллических руд, а также из руд золота и меди. При извлечении Серебра из серебряных и золотых руд применяют метод цианирования - растворения Серебра в щелочном растворе цианида натрия при доступе воздуха:

2Ag + 4NaCN + ½O₂ + H₂O = 2Na[Ag(CN)₂] + 2NaOH.

Из полученных растворов комплексных цианидов Серебро выделяют восстановлением цинком или алюминием:

2[Ag(CN)₂]^-+ Zn = [2Zn(CN)₄]^2- + 2Ag.

Из медных руд Серебро выплавляют вместе с черновой медью и затем выделяют его из анодного шлама, образующегося при электролитической очистке меди. При переработке свинцово-цинковых руд Серебро концентрируется в сплавах свинца - черновом свинце, из которого его извлекают добавлением металлического цинка, образующего с Серебром нерастворимое в свинце тугоплавкое соединение Ag₂Zn₃, всплывающее на поверхность свинца в виде легко снимающейся пены.

Далее для отделения Серебра от цинка последний отгоняют при 1250 °С. Извлеченное из медных или свинцово-цинковых руд Серебро сплавляют (сплав Доре) и подвергают электролитической очистке.

 

Применение серебра человеком.

Как правило, серебро используют в виде сплавов: из них чеканят монеты, изготовляют бытовые изделия, лабораторную и столовую посуду. Серебро покрывают радиодетали 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. Металлическое Серебро идет на изготовление электродов для серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторов. Оно служит катализатором в неорганических и органических синтезе (например, в процессах окисления спиртов в альдегиды и кислоты, а также этилена в окись этилена). В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты, в которых приготовляют фруктовые соки. Ионы Серебра в малых концентрациях стерилизуют воду. Соединения Серебра (AgBr, AgCl, AgI) применяются для производства кино- и фотоматериалов.

Серебро и искусство.

Благодаря красивому белому цвету и податливости в обработке Серебро с глубокой древности широко используется в искусстве. Однако чистое Серебро слишком мягко, поэтому при изготовлении монет и различных художественных произведений в него добавляют цветные металлы, чаще всего медь. Средствами обработки Серебра и украшения изделий из него служат чеканка, литье, филигрань, тиснение, применение эмалей, черни, гравировки, золочения.

Серебро, как медикамент .

Оказывается серебро способно исцелять людей! Если хранить воду в серебряных сосудах или просто в контакте с серебряными изделиями, то мельчайшие частички серебра ионы Ag⁺ переходят в раствор и убивают микроорганизмы и бактерии. Такая вода долго не портится и не «зацветает».

В 326 до н.э. воины Александра Македонского (365–326 до н.э.) вторглись в Индию. На берегах реки Инд в войсках разразилась эпидемия желудочно-кишечных заболеваний, которые, как ни странно, не затронули ни одного военачальника. Оказалось, что простые воины пользовались оловянной посудой, а их начальники – серебряной. Этого оказалось достаточно для дезинфекции воды и пищи. Можно попробовать дома получить «серебряную» воду и убедиться в ее удивительных свойствах.

Существуют и «серебряные» лекарства (колларгол, протаргол, ляпис и др.).

Колларгол (коллоидное серебро) – зеленовато- или синевато-черные чешуйки с металлическим блеском; в воде они образуют коллоидный раствор.

Колларгол содержит до 70% серебра. Применяют его в виде 0,2–1,0%-го водного (коллоидного) раствора для промывания гнойных ран и глаз при конъюнктивите, 1–2%-м раствором лечат воспаление мочевого пузыря, а 2–5%-м – гнойный насморк.

Протаргол – Протаргол применяют для тех же целей, что и колларгол. Успешно лечит насморк и конъюнктивит. Ляпис – нитрат серебра AgNO₃.

Ляпис оказывает прижигающее действие и применяется с давних пор. Однако пользоваться им надо чрезвычайно аккуратно: нитрат серебра может вызвать отравления и сильные ожоги. Лечебное действие нитрата серебра заключается в подавлении жизнедеятельности микроорганизмов; в небольших концентрациях он действует как противовоспалительное и вяжущее средство, более концентрированные растворы, как и кристаллы AgNO₃, прижигают живые ткани.

 

Содержание серебра в организмах.

Серебро - постоянная составная часть растений и животных. Его содержание составляет в среднем в морских растениях 0,025 мг на 100 г сухого вещества, в наземных - 0,006 мг;, в морских животных - 0,3-1,1 мг, в наземных - следовые количества (10-2-10-4 мг).

У животных накапливается в некоторых эндокринных железах, пигментной оболочке глаза, в эритроцитах; выводится главным образом с фекалиями. Серебро в организме образует комплексы с белками (глобулинами крови, гемоглобином и других). Блокируя сульфгидрильные группы, участвующие в формировании активного центра ферментов, Серебро вызывает ингибирование последних, в частности инактивирует аденозинтрифосфатную активность миозина. При парентеральном введении Серебро фиксируется в зонах воспаления; в крови связывается преимущественно глобулинами сыворотки.

 

Вклад серебра в экономику.

Серебро в условиях товарного производства выполняло функцию всеобщего эквивалента наряду с золотом, стало деньгами. Товарный мир выделил серебро в качестве денег потому, что оно обладает важными для денежных товаров свойствами: однородностью, делимостью, сохраняемостью, портативностью (высокой стоимостью при небольших объёме и массе), легко поддаётся обработке. Первоначально серебро обращалось в форме слитков. В странах Древнего Востока (Ассирия, Вавилон, Египет), а также в Греции и Риме серебро было широко распространённым денежным металлом наряду с золотом и медью. В Древнем Риме чеканка монет из серебра начата в 4-3 вв. до н. э. Чеканка первых древнерусских монет из серебра началась в 9-10 вв.

В эпоху первоначального накопления капитала почти во всех странах существовал серебряный монометаллизм или биметаллизм. Серебряные монеты обращались по действительной стоимости содержавшегося в них благородного металла, причём ценностное соотношение между этими металлами складывалось стихийно, под влиянием рыночных факторов. В конце 19 в. стоимость серебра резко снизилась вследствие совершенствования способов его добычи из полиметаллических руд. Серебряная валюта сохранилась примерно до середины 30-х гг. 20 века в ряде стран Востока (Китай, Иран, Афганистан и др.). С отходом этих стран от серебряного монометаллизма серебро окончательно утратило значение валютного металла. В промышленно развитых странах серебро используется только для чеканки разменной монеты.

Рост использования серебра в технических целях, в зубоврачебном деле, в медицине, а также в производстве ювелирных изделий после Второй Мировой войны 1939-45 в условиях отставания добычи серебра от потребностей рынка вызвал его нехватку. До войны около 75% добываемого серебра ежегодно использовалось для монетарных целей. В 1950-65 гг. этот показатель снизился в среднем до 50%, а в последующие годы продолжал снижаться, составив в 1971 всего 5% . Многие страны перешли к использованию в качестве монетарного материала медно-никелевых сплавов. Хотя серебряные монеты всё ещё находятся в обращении, чеканка новых монет из серебра во многих странах запрещена, а в некоторых значительно уменьшено его содержание в монетах. В США, например, согласно закону о чеканке монет, принятому в 1965 году, около 90% серебра, которое шло раньше для чеканки монет, выделено для других целей. Содержание серебра в 50-центовой монете снижено с 90 до 40%, а монеты достоинством в 10 и 25 центов, содержавшие ранее 90% серебра, чеканятся без примесей серебра. Новые монеты из серебра чеканятся в связи с различными памятными событиями (Олимпийскими играми, юбилеями, мемориалами и т. д.). С начала 70-х гг. основными потребителями серебра стали следующие отрасли: производство ювелирных изделий (столового серебра и анодированных изделий), электротехническая и электронная промышленность, кино-фото индустрия .Для рынка серебра характерен рост цен на серебро и систематическое превышение потребления серебра над производством первичного металла. Дефицит восполнялся в значительной мере за счёт вторичного металла, в частности полученного в результате переплавки монет.

 

 

Список использованной литературы

 

1. Большая советская энциклопедия. Москва 1978.

2. Максимов М.М. Очерк о серебре. М., Недра, 1981

3. Малышев В.М., Румянцев Д.В.. Серебро. М., Металлургия, 1987

4. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М., Химия, 1992

5.Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов / Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л.Андреева; под ред. Р.А. Лидина. М., Химия, 1996

6.https://www.krugosvet.ru/

7.Здорик Т., Фельдман Л. Энциклопедия природы России. Минералы и горные породы. М., 1998

8.Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М., АСТ-ПРЕСС, 1999

9.Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю., Рукк Н.С. Домашняя химия. Химия в быту и на каждый день. М., РЭТ, 2001

10. http://chem100.ru/

11. Плаксин И. Н., Металлургия благородных металлов, М., 1958;

12.Постникова-Лосева М. М., Русское ювелирное искусство, его центры и мастера, М., 1974;

Опубликовано: 24.12.2019