Серебро (Argentum)
Ag — химический элемент 11 группы (устаревшая классификация: побочной подгруппы первой группы, IB) периодической системы элементов.
Атомный номер 47, атомная масса 107, 868. Белый металл.
В большинстве соединений проявляет степень окисления + 1, известны соединения со степенями окисления + 2 и + 3.
Природный элемент состоит из стабильных изотопов 107Ag(51 — 35%) и 109Ag (48,65%).
Получены радиоактивные изотопы 110Ag и 106Ag с периодами полураспада 270 и 40 дней, а также др. изотопы с атомными массами от 102Ag до 115Ag.
Известно с глубокой древности. В Египте найдены изделия из Ag, относящиеся к 4-му тыс. до н. э. В Малой Азии за 3 тыс. лет до н. э. получали металлическое серебро попутно восстановлением свинца из его сульфида.
Нахождение в природе
Основные месторождения находятся: Испания, Россия, Казахстан, Австралия, Венгрия, Германия, США, Румыния, Швеция, Норвегия.
И в ряде других стран, также известны месторождения небольших масштабах и они находятся практически во всех странах.
Содержание серебра в земной коре 1 • 10 5%. Встречается иногда в виде самородков с примесью золота, висмута и сурьмы.
Из минералов наиболее важны серебряный блеск Ag2S, пираргидрит Ag3SbS3, прустит Ag3AsS3 и роговое серебро AgCl.
История серебра
Серебро известно человечеству с давних времён, им стали пользоваться почти сразу как научились пользоваться огнём.
Во многих религиях серебро используют как металл для отпугивания злых духов, а в алхимии серебро используется как один из ингредиентов для получения философского камня.
Физические свойства серебра
Кристаллическая решетка гранецентрированная кубическая с периодом а = 4,08624 А.
Плотность (при комнатной т-ре) 10,5 г/см3; Температура плавления 960,8 °С; температура кипения 2184° С.
Температурный коэфф. линейного расширения 19,51 • 10-6 град-1; удельная теплопроводность 1,01 кал/см • сек • град.
Удельная теплоемкость 0,057 кал/ • град; удельное электрическое сопротивление (т-ра 20° С) 1,47 • 10-6 ом • см. (62,97 x 10⁴ом⁻¹ см⁻¹ ) , теплопроводностью и отражательной способностью.
В зависимости от вида механической обработки сопротивление серебро на разрыв 10 — 15 кгс/мм2 , при удлинении 48% ; НВ = 30
Твердость по шкале Мооса 2,5—3. Серебро химически малоактивно. В сухом чистом воздухе не изменяется.
Серебро пластичный и ковкий с серебристо белым цветом, с коэффициентом отражения примерно 100%.
Благодаря этим свойствам его использовали и используют как металл для покрытия зеркал, но если не покрыть тонкий слой серебра краской оно испортится из за нахождения в воздухе сероводорода.
Но не смотря на свои свойства которые во многом уступает золоту, но серебро имеет при комнатной температуре самую высокую электропроводность среди известных металлов.
Химические свойства
Из окисных соединений известна закись Ag2О — вещество темно-бурого цвета, обычно получаемое при действии щелочей на растворы солей серебра:
2AgNO3 + 2NaOH → 2NaNO3 + Ag2O + H2O
Серебро растворяется в азотной и в горячей концентрированной серной к-тах.
Ag + 2HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
В соляной к-те практически нерастворимо вследствие образования на его поверхности трудно растворимой соли — хлорида серебра.
Ag + HCl → AgCl + H2
Большинство солей серебра плохо растворимы в воде.
К числу хорошо растворимых соединений относятся AgClО4, AgF и AgNО3.
Наиболее ценен в практическом отношении нитрат AgNО3 — бесцветная (темнеющая на свету) соль, к-рая обычно служит исходным продуктом для получения большинства соединений серебра.
Т-ра плавления нитрата 208,5° С, плотность 4,35 г/см3.
При т-ре 20° С растворимость его составляет 215 г на 100 г воды. При высоких т-рах с водородом, азотом и углеродом, а при низких т-рах с кислородом серебро не реагирует.
С галогенами образует галогениды.
Практическое значение имеют нерастворимые в воде AgCl, AgBr и Agl. Под действием света они распадаются с выделением металла.
С серой металл образует сульфид Ag2S, обусловливающий потемнение серебряных изделий.
Характерная особенность — способность образовывать многочисленные комплексные соединения с аммиаком NH3 (аммиакаты), ионами CN⁻, S2O⁻3² и т. д
Большинство из получаемых при этом солей растворимы в воде.
Легко сплавляется с различными металлами.
Основные методы добычи серебра
Из первоисточников стало известно, что первые выработки методом штольня были известны с про давних времён первые упоминания датируются 5000 — 3400 до нашей эры.
Но с появлением новых технологий по добыче серебра (огромные плавающие машины которые перерабатывают десятки тонн сразу пропуская через специальные решета, серебро и золото будучи более тяжелым металлом чем порода оседает на решета где и собирается для дальнейшей переработки).
Но со временем серебра стало намного меньше и на смену пришли новые технологии которые могут переработать до 99 процентов содержания серебра в породе, из руд серебро получают цианированием и амальгамацией.
Но для цианистого способа используют более концентрированные растворы, а амальгамный способ используют как можно реже по двум причинам, во первых пары ртути ядовиты и вывести сто процентов примеси очень трудно.
Цианидный и амальгамный способ
Амальгамный способ основан на способности в нормальных условиях в присутствие воды вступать в реакцию со ртутью.
Для этого породу содержащую серебро и золото пропускают в специальных ретортах с водой, в результате полужидкую амальгаму которую путём отжима получают твёрдую амальгаму содержащая золото, серебро.
Дальше её испаряют в специальных камерах, в результате получается сплав золота и серебра, дальше сплав отправляют на дальнейшую очистку.
Цианистый способ заключается в том, что руду содержащую серебро подвергают воздействию цианидов в присутствии кислорода воздуха, в результате серебро растворяется в цианиде.
Это явление основано на том, что серебро на воздухе покрывается тонким оксидом серебра, но при реакции с цианидом он разрушается и реакция окисления продолжается.
В конце обработки из серебро содержащих руд получают раствор, который после от фильтрации от пустой породы получают техническое серебро восстанавливая его металлическим порошком цинка.
Дальше его очищают методом химической очистки.
После химической очистки как после цианистого так и после амальгамного способа, серебро отправляют для дополнительной очистки аффинажным способом.
Получение на производствах
Основная часть получаемого является побочным продуктом произ-ва цветных металлов:
- Меди.
- Свинца.
- Цинка и др.
В процессе электрохимического рафинирования меди металл концентрируется в анодных шламах, из к-рых его извлекают спец. обработкой.
Выбор метода обработки зависит от состава шламов и местных условий. Обычно на конечной стадии технологического процесса осуществляется плавка на золотосеребряный сплав.
Из золотосеребряных сплавов
Извлечение Ag (а также золота) из чернового свинца.
По сравнению с др. металлами серебро обладает наиболее высокими удельной электропроводностью проводят вмешиванием в свинцовый расплав металлического цинка.
Который образует труднорастворимые тугоплавкие соединения (например, Ag2Zn3, т-ра плавления 665° С), всплывающие на поверхность и образующие т. н. серебристую пенку.
От цинка эту пенку освобождают дистилляцией, а от свинца — окислительной плавкой (купеляцией).
В итоге получают сплав Доре, содержащий до 98% Ag, золото, а также примеси меди, свинца и др. металлов.
Известны методы электролитического разделения свинцово-серебряных сплавов в водных растворах и в ионных расплавах.
Золотосеребряные сплавы, получаемые на заводах цветной металлургии, поступают затем на аффинаж на спец. предприятия, где подвергаются гидроэлектролитическому рафинированию.
Металл легко поддается мех. обработке (штампуется, полируется, прокатывается), весьма пластично: из него можно выковать листы толщиной 0,00025 мм, изготовить фольгу, проволоку и до. изделия.
Применение серебра
Благодаря своим физико — химическим свойствам серебро применяется во многих отраслях как в физико химической промышленности так и в быту.
Благодаря своим свойствам серебром покрывают некоторые металлы для предотвращения коррозии, также в некоторых странах из него делают лекарственные препараты.
Большое количество серебра используется для изготовления ювелирных украшений или добавляют в другие благородные металлы и в результате получается более привлекательные и менее дешёвые ювелирные украшения.
В медицине серебро используют для изготовления посуды которая обладает антимикробными и антибактериальными свойствами.
Большое значение серебро имеет в электронной промышленности для изготовления радиодеталей и реле, для покрытия плат и разъёмов, в военной промышленности серебро используют для изготовления аккумуляторов для торпед , кислородных труб в самолётах и так далее.
Такие аккумуляторы в три — пять раз легче источников тока других типов и могут развивать кратковременную мощность до 1 кет .
Серебро используют главным образом в виде сплавов.
Серебро применяют для изготовления автоклавов, для защиты от коррозии металлов, для серебрения зеркал, для стерилизации воды (что основывается на его бактерицидных св-вах), в зубоврачебном деле.