Серебро относится к числу редких элементов, которые образуют группу драгоценных или благородных металлов. К этой группе так же относится золото, платина и пять металлов платиновой группы.
Как и все благородные металлы, серебро в обычных условиях не подвержено воздействию воздуха, воды, а так же каких-либо других факторов, которые обычно приводят к быстрой коррозии и окислению «обычных» металлов. Кроме того, серебро достаточно редко встречается в земной коре и обладает еще рядом замечательных свойств, что относит его к разряду драгоценных металлов.
Оксид серебра Ag2О
Черно-коричневого цвета может быть получен введением щелочи в раствор, содержащий ионы Ag⁺. Вначале, по-видимому, образуется гидроксид, тотчас переходящий в оксид:
Ag⁺ + OH⁻ = AgOH;
2AgOH = Ag2O + Н2О.
Хотя оксид серебра — малорастворимое в воде соединение, его водная суспензия имеет четко выраженную основную реакцию, поэтому соли серебра в водных растворах не гидролизуются и дают нейтральную реакцию. При нагревании до 185—190°С Ag2О разлагается на элементы. Перекись водорода легко восстанавливается Ag2О уже при комнатной температуре:
Ag2О + Н2О2 = 2Ag + Н2О + О2.
В водном растворе аммиака Ag2О растворяется с образованием комплексного соединения:
Ag2О + 4NH4ОH = 2Ag(NH3)2OH + 3H2О.
При стоянии из раствора осаждается чрезвычайно взрывчатый даже во влажном состоянии осадок нитрида серебра Ag3N (гремучее серебро).
Применение
Явление фотодиссоциации бромида серебра используется в фотографии (в черно-белой или в смеси с сенсибилизаторами в цветной). Также бромид серебра применяется для создания специальных стёкол, изменяющих свою прозрачность при разной освещённости. При облучении стекла с примесью бромида серебра происходит разложение последнего с образованием мелкодисперсных частичек серебра — стекло темнеет. В темноте происходит обратный процесс (потому что свободный бром не способен покинуть образующиеся полости в стекле) и стекло вновь становится прозрачным.
Галогениды серебра
Малорастворимые соединения. Исключение составляет лишь легкорастворимый фторид AgF. Хлорид AgCl, бромид AgBr и иодид AgI выпадают в осадок при введении в раствор, содержащий ионы Ag⁺ (например, раствор AgNO3), ионов Сl⁻, Вr⁻ и I⁻. Их произведения растворимости составляют соответственно 1,8 • 10⁻¹º (AgCI), 5,3 • 10⁻¹³ (AgBr) и 8,3 •10⁻¹⁷ (AgI).
В гидрометаллургии и аффинаже благородных металлов широко используют прием осаждения серебра в виде хлорида, осуществляемый введением в серебросодержащие растворы NaCl или НСl. Хлорид серебра плавится при 455°С. Температура кипения AgCl 1550°С, но заметное улетучивание наблюдается уже при температуре выше 1000 °с.
Ионы серебра образуют прочные комплексы с целым рядом ионов и молекул (CN⁻, S2O²3⁻, SO²3⁻ Cl⁻, NH3, CS(NH2)2 и т.д.). Благодаря этому практически нерастворимый в воде AgCl легко растворяется в водных растворах цианистого калия, тиосульфата и сульфита натрия, аммиака, например:
AgCl + 2CN⁻ = Ag (CN)F + Сl⁻;
AgCl + 2S2C²3⁻ = Ag (S2O2)³2⁻ + Сl⁻;
AgCl + 2NH4OH = Ag(NH3)2+ + Сl⁻ + 2H2O.
Вследствие образования комплексов с ионами Сl³⁻ хлорид серебра заметно растворим также в концентрированных соляной кислоте и растворах других хлоридов:
AgCl + Сl⁻ = AgCl⁻ 2.
Например, в концентрированном растворе NaCl растворимость хлорида серебра составляет 6,7•10³⁻моль/л (0,72 г/л Ag) против 1,3•10⁻⁵ в воде. Концентрированные растворы NaCl использовали ранее для выщелачивания серебра из огарков хлорирующего обжига.
Таким образом при введении хлор-ионов в серебросодержащие растворы концентрация серебра вначале падает (образование AgCl), а затем начинает возрастать (в ре-зультате комплексообразования). Поэтому для достижения полноты осаждения серебра следует избегать большого избытка ионов хлора.
Электроотрицательными металлами (цинком, железом) .хлорид серебра, взятый в виде суспензии в разбавленной серной кислоте, легко восстанавливается до металла. Этот простой прием получения металлического серебра из его хлорида широко применяют в аффинажном производстве. Бромид серебра AgBr похож по своим свойствам на AgCl. Он растворим в аммиачных, тиосульфатных, сульфитных и цианистых растворах, легко восстанавливается до металла.
Молекулярная и кристаллическая структура
Кристаллическая структура AgCl
Хлорид серебра имеет следующий элементный состав: Ag (75,26 %), Cl (24,74 %). Атом серебра в молекуле находится в состоянии sp3d2
-гибридизации. Энергия разрыва связи в соединении (
Е
св.): 313 кДж/моль, длина связи Ag—Cl: 0,228 нм.
Кристаллы AgCl принадлежат к кубической сингонии, структура типа NaCl, пространственная группа Fm3m
, параметры элементарной ячейки
a
= 0,5549 нм,
Z
= 4. Центральный атом образует с соседями октаэдр, координационное число равно 6.
В газовой фазе хлорид серебра существует в форме мономера, димера и тримера.
Иодид AgI
Наименее растворимый из галогенидов серебра, поэтому в отличие от AgCl и AgBr он не растворим в аммиачных растворах, но растворим в присутствии ионов CN⁻ и S2O²3⁻ , с которыми серебро образует более прочные, нежели с аммиаком, комплексы. Заметной растворимостью AgI обладает также в концентрированных растворах иодидов щелочных металлов, что объясняется образованием комплексных ионов AgI⁻2.
Весьма характерной и важной особенностью труднорастворимых галогенидов серебра является их светочувст-вительность, заключающаяся в том, что под действием света они разлагаются на металлическое серебро и свободный галоид:
2AgГ=2Ag+Г2
Это свойство галоидных солей серебра лежит в основе их применения для производства фотоматериалов — светочувствительных пленок, пластинок и бумаги. Светочувствительность галидов серебра возрастает в ряду AgI
К галогенидам серебра очень близок по своим свойствам цианид AgCN. Он выпадает в виде белого осадка при добавлении к раствору, содержащему ионы Ag⁺, раствора цианида щелочного металла (без избытка). Подобно галогенидам серебра, AgCN практически нерастворим в воде (произведение растворимости 2.3•10⁻¹⁶) и разбавленных кислотах, но растворим в аммиачных, тиосульфатных и цианистых растворах, вследствие образования соответствующих комплексных соединений. В отличие от галогенидов цианид серебра под действием света не разлагается.
Серная мазь
Проверить серебро на подлинность в домашних условиях можно при помощи серной мази (продается в аптеках).
Нанесите мазь на небольшой участок изделия и подождите 2 часа. Удалите ее с поверхности сухой салфеткой и внимательно осмотрите обработанный участок: если поверхность потемнела – перед вами серебро, если она приобрела иной оттенок или осталась неизменной – изделие изготовлено из другого металла.
Тест с серной мазью проводят и другим способом: небольшой участок изделия натирают мелкозернистой наждачной бумагой и смазывают его серной мазью. Через 15 минут оценивают результат. Если на обработанном участке осталось темное пятно, то высока вероятность, что перед вами настоящее серебро. Такие металлы, как никель или нержавеющая сталь, с серной мазью взаимодействовать не будут, и пятен, соответственно, на изделии не останется.
Чтобы удалить затемнения, оставшиеся после серной мази, можно протереть изделие нашатырным спиртом или положить его в содовый раствор.
Нитрат серебра
Из других соединений серебра большое практическое значение имеют нитрат и сульфат серебра.
Нитрат серебра AgNО3 получают действием азотной кислоты на металлическое серебро:
3Ag + 4HNO3 = 3AgNО3 + NO + 2H2О.
Нитрат серебpa представляет собой бесцветные негигроскопичные кристаллы, плавящиеся при 208,5 °С ; при температуре выше 350 °С термически разлагается. AgNО3 очень легко растворяется в воде. При 20 °С его растворимость составляет 222 г на 100 г воды, при 100 °С она возрастает до 952 г на 100 г. В присутствии органических веществ нитрат серебра чернеет вследствие частичного восстановления до металла.
Нитрат серебра — технически наиболее важное соединение этого металла. Эта соль служит исходным продуктом для приготовления остальных соединений серебра. Водный раствор AgNO3 используют в качестве электролита при электролитическом рафинировании серебра.
Порядок выполнения работы
Действия, которые необходимо выполнить:
- приготовить плавильню из ложки;
- обработать ее флюсом;
- нагревать шихту до ее перехода в состояние расплава.
Для изготовления плавильни нужно из листа асбеста вырезать 4 прямоугольника. Один должен быть больше ложки, другой – по ее размеру, следующий – вдвое меньше второго, последний – еще меньше. Асбестовые прямоугольники намочить водой до их размягчения. Самый маленький прямоугольник положить на дно плавильной ложки. Сверху накрыть его пластиночкой побольше. На нее положить кусок еще большего размера. Каждый слой хорошо разгладить пальцами руки. Самым большим прямоугольником края ложки полностью оборачиваются по периметру вместе с основанием ручки. Вся конструкция еще раз хорошенько обжимается. Получается что-то вроде неглубокого тигля. Можно с одного края сформировать небольшую канавку для слива расплавленного металла.
Импровизированная плавильня должна хорошо просохнуть и затвердеть.
Приготовление шихты. На точных весах нужно отвесить 20 г серебряного лома. С помощью магнита удалить возможные частицы железа и стали.
Далее идет обработка ложки-плавильни флюсом. Флюс нужен для удаления из расплава различных окислов, для защиты расплава от попадания в него кислорода. В качестве флюса используется бура. 1 часть флюса расходуется на 10 такого же веса частей шихты.
Просохшую ложку установить в горизонтальное положение и засыпать в нее буру. Зажечь газовую или бензиновую горелку, отрегулировать пламя. Оно должно быть очень мягким, чтобы флюс не разлетелся во все стороны. Прогревать флюс нужно до превращения его в массу густоты меда зеленоватого цвета. Открыть доступ воздуха на горелке, чтобы пламя стало жестким и более мощным. Загрузить ложку шихтой, положив в нее 20 г серебряного лома. Прогревать шихту до ее покраснения, оплавления и стекания на дно ложки. Правильно расплавленное серебро должно блестеть. Если его поверхность покрыта оксидной пленкой (мутной), то оно еще не расплавилось.
Полностью расплавленное серебро походит на небольшую лужицу ртути. Его можно слить в какую-либо форму, предварительно подогретую и смазанную воском. Температура расплавленного серебра – около 950 градусов. Асбестовое покрытие плавильни может выдержать 4-5 плавок, затем его придется менять. При неудачной плавке слиток остудить и повторить весь процесс заново.
Сульфат серебра Ag2SO4
Может быть получен растворением металлического серебра в горячей концентрированной серной кислоте:
2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2Н2O.
Сульфат серебра образует бесцветные кристаллы, плавящиеся при 660°С. При температуре выше 1000°С термически разлагается. Растворимость Ag2SO4 в воде невелика, при 25°С она составляет 0,80 г на 100 г воды. В концентрированной серной кислоте растворимость значительно выше вследствие образования более растворимого бисульфата AgHSO4.
Сульфид серебра Ag2S — наиболее трудно растворимая соль этого металла (произведение растворимости 6.3• 10⁻⁵º). Он выпадает в виде черного осадка при пропускании сероводорода через растворы солей серебра. Образование Ag2S происходит также при действии H2S на металлическое серебро в присутствии влаги и кислорода воздуха;
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2Н2O
Как было отмечено, этот процесс является причиной потемнения серебряных изделий при длительном хранении. Сульфид серебра можно получить также непосредственно из элементов, нагревая металлическое серебро с элементарной серой.
В цианистых растворах Ag2S растворяется в результате образования комплексного соединения:
Ag2S + 4CN⁻ ⇄ 2Ag(CN)⁻2 + S²⁻
Эта реакция обратима, протеканию ее слева направо способствует повышение концентрации иновов CN⁻ и удаление ионов S²⁻ окислением их кислородом продуваемого воздуха.
С разбавленными минеральными кислотами Ag2S не взаимодействует. Концентрированная серная и азотная кислота окисляют сульфид серебра до сульфата. При нагревании в атмосфере воздуха Ag2S разлагается с образованием металлического серебра и диоксида серы:
Ag2S + О2 = 2Ag + SО2
Из ранее упоминавшихся комплексных соединений серебра наибольший интерес для гидрометаллургии этого металла представляют хорошо растворимые комплексные цианистые соединения калия, натрия и кальция. Подобно аналогичным соединениям золота, комплексные цианиды серебра образуются при растворении металлического серебра в растворе соответствующего цианида при доступе кислорода воздуха:
4Ag + 8CN⁻ + О2 + 2Н2О = 4Ag(CN)7 + 4ОН⁻
Эта реакция, как и аналогичная реакция с золотом, лежит в основе процесса цианирования. Как и золото, серебро растворяется в водных растворах тиомочевины в присутствии солей Fe(III),образуя комплексные катионы Ag[CS(NH2)2]⁺2
Статья на тему химические свойства серебра
Магнит
Серебро, как и золото, относится к диамагнетикам, поэтому при помощи магнита можно быстро проверить серебро на подлинность.
Поднесите к изделию магнит – если оно магнитится, значит, это либо посеребренное изделие, либо изготовленное из другого металла. Если предмет не магнитится, вероятность того, что перед вами настоящее серебро, очень высока.
Проверка магнитом может не дать нужного результата, если основной материал сплава – медь. Так, мельхиор и латунь (сплавы меди) к магниту не притянутся
