Сребро

47 паладий ← сребро → кадмий Cu ↑ Ag ↓ Au Периодична система
Външен вид
бял, със силен метален блясък
Общи данни
Име, символ, №	сребро, Ag, 47
Химическа серия	Преходен метал
Група, период, блок	11, 5, d
Свойства на атома
Атомна маса	107,868 u
Атомен радиус (calc)	160 (165) pm
Ковалентен радиус	153 pm
Радиус на ван дер Ваалс	172 pm
Електронна конфигурация	[Kr] 4d10 5s1
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 18, 1
Оксидационни с-ния (оксид)	±1 (?)
Кристална структура	кубична
Физични свойства
Агрегатно състояние	Твърдо вещество
Плътност	10 490 kg/m³
Температура на топене	1234,93 K (961,78 °C)
Температура на кипене	2 435 K (2 162 °C)
Моларен обем	10,27×10-3 m³/mol
Специф. топлина на топене	11,3 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	250,58 kJ/mol
Скорост на звука	2 600 m/s при 293,15 K
Други
Електроотрицателност	1,93 (скала на Полинг)
Специф. топлинен капацитет	232 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	63×106 S/m
Специф. ел. съпротивление	0,016 Ω.mm²/m
Топлопроводимост	429 W/(m·K)
Йонизационен потенциал	731,0 kJ/mol

Среброто (на лат. argentum, сребро, химичен знак Ag ) е химичен елемент, преходен метал, с пореден номер 47 в Периодичната система на елементите. То е с бял цвят и красив метален блясък. Спада към групата на благородните метали. Среброто има най-високата електропроводимост сред металите. Лесно се поддава на обработка и се използва в електронните продукти, както и в бижутерията.

Разпространение

Среброто понякога се среща в самородно състояние, но най-често в свързано, като например Ag₂S, аргентит; AgCl, рогово сребро или кераргирит; Ag₃[SbS₃], прираргирит; Ag₃[AsS₃], прустит и др. Много често се явява като примес към някои сулфидни руди, но най-вече на галенита – PbS под формата на Ag₂S. В този случай се говори за среброносен галенит. Съдържанието му в морската вода възлиза на около 0,001 g/m³.

Среброто е един от металите, които са били известни на човечеството от най-дълбока древност. Египетският фараон Менес с указ е определил отношението между цената на златото и среброто. Архимед определя наличието на сребро в короната на сиракузкия цар Хиреон посредством относителната плътност. През Средновековието алхимиците са го олицетворявали с Луната, като са му давали и съответния знак. Името на държавата Аржентина идва от латинското име на този метал - argentum (испанските завоеватели смятали, че там има големи залежи от сребро).

Сребърен варак върху андезитна скала

Място в Периодичната система и строеж на атома

Среброто се намира в 1 Б група и V период. В електронната си обвивка има 47 електрона, разположени в пет електронни слоя. Във външния си слой има 1 електрон. На електронния слой, разположен под външния, има 18 електрона и той е незавършен. Атомният радиус на среброто е сравнително малък и затова то здраво задържа валентните си електрони. Ето защо елементът има слаба редукционна способност. При химичните взаимодействия участва с единия си електрон от външния електронен слой и проявява първа валентност. В химичните съединения е от +1 степен на окисление.

Изотопи

В природата съществуват два естествени изотопа на среброто: ¹⁰⁷Ag и ¹⁰⁹Ag, като ¹⁰⁷Ag е малко по-често срещан (51,839%). Такова равновесие в наличието на два изотопа на един елемент е сравнително рядко в Периодичната таблица. Атомното тегло на среброто е 107,8682(2) g/mol.

Освен естествените, съществуват и двадесет и осем радиоактивни изотопа, като най-стабилният е ¹⁰⁵Ag с време на полуразпад 41,29 дни, ¹¹¹Ag има време на полуразпад 7,45 дни и ¹¹²Ag е с време на полуразпад 3,13 часа. Останалите радиоактивни изотопи се разпадат бързо, като повечето имат време на полуразпад по-малко от 3 минути.

Получаване

Сребърна руда

Исторически тенденции в световния добив на сребро

Среброто се среща в природата като сплав със златото или в руди, съдържащи сяра, арсен, антимон или хлор. Основна суровина за добиването на сребро са медни, медно-никелови, оловни и оловно-цинкови руди, добивани в Перу, Мексико, Китай, Австралия, Чили, Полша и Сърбия. В Перу и Мексико среброто се добива от 1546 г. насам и те си остават най-големите производители в света. Мините с най-голям добив се намират във Фреснильо (Мексико), Канингтън (Австралия), Дукат (Русия), Учукчакуа (Перу) и Грийн Крийкс (Аляска).

Металът се получава чрез електролизно рафиниране. Когато рудата е Ag₂S или AgCl, тя се обработва по подходящ начин с NaCN, при което се получава Na[Ag(CN)₂]. Тази комплексна сол се подлага на електролиза, при което среброто се отлага на катода. Но най-често то се получава от среброносния галенит, като на обработка се подлага руда, в която неговото количество е не по-малко от 0,02 %. При олово-съдържащите руди се прави обогатяване на Ag на сплавта олово-сребро, като се използва евтектикумът на системата, който лежи при 304° и 2,5%. Това обогатяване е предположено от Патисон и често се нарича “патисонизация”.

Полученото сребро се рафинира по електрохимичен път.

Свойства

Среброто е блестящ метал с относителна плътност 10,5. Топи се при 961,78 °C, а кипи при 2 162 °C, като парите са му едноатомни и синьо оцветени. То е доста меко и ковко и може да се обработва механически, но все пак е по-твърдо от златото и по-меко от медта. Може да се изкове на лист с дебелина около 2 μm, който пропуска светлина със синьозелен цвят. Леенето на среброто е невъзможно, тъй като подобно на медта в стопено състояние то разтваря значителни количества въздух, като при застиването кислородът се отделя и разкъсва втвърдената повърхност. Неговите сплави обаче могат да се леят. Среброто е най-добрият проводник на електричество и топлина. То не се окислява, затова се причислява към “благородните метали”.

Ако се подложи обаче на високо налягане на кислород и при висока температура, опитът показва, че се окислява съгласно уравнението

4Ag + O₂ -> 2Ag₂O;

при тези условия Ag₂O се явява екзотермично състояние. Сероводородът го атакува дори и в следи, при което повърхността почернява вследствие образуването на Ag₂S. На това се дължи потъмняването на сребърни предмети, когато са стояли на въздуха дълго време или пък са били внесени в минерални бани, миришещи на сяра. Когато имаме сплав от 80% Ag и 20% Pd, тогава почерняване не се наблюдава. Киселини като HCl, разредена сярна киселина и други не действат на среброто, но то се разтваря в HNO₃, както и в гореща концентрирана H₂SO₄, които действат окислително. Основите не му действат дори и когато са в стопилка. Алкалните цианиди в присъствие на кислорода го атакуват поради образуването на Na[Ag(CN)₂]. Почти всички метали го изместват в елементарно състояние от водните разтвори на неговите соли, например

2Ag + Cu -> Cu + 2Ag

Свободните халогени го атакуват бавно при нормална температура и в крайна сметка среброто посивява от получения сребърен халогенид.

Тъй като среброто е меко, най-често се среща сплавено с други метали и обикновено с мед. Сребърните сплави се употребяват за приготвяне на бижута, сребърни монети и др. Съдържанието на среброто в сплавта се изразява в проба или титър. Тя показва колко части Ag се съдържат в 1000 части сплав. Среброто се сплавя с много метали, включително и с живака.

Среброто действа антисептично. Ако поставим сребърна пластина в хранителна среда на някоя бактериална култура, бактериите умират. Казва се, че среброто проявява олигодинамично действие. Това действие е присъщо и на други метали — злато, мед и др. Специално при среброто това негово действие се използва във фармацията за приготвяне на редица препарати, намиращи приложение в медицината. Освен това се употребява за посребряване, направа на огледала, в химическото приборостроене и др.

Съединения на среброто

Среброто се проявява най-вече от първа валентност и много рядко от втора или трета валентност. В голямата си част едновалентните му съединения са малко разтворими във вода. Много разтворими са флуоридът, нитранитритът. Ag-йон, когато е хидриран, е безцветен, обаче с редица безцветни аниони образува цветни съединения, като например AgBr, Ag₂CO₃, AgI и други, които са обикновено жълто обагрени. Някои соли на среброто, например сулфатът и нитратът, са изоморфони със съответните, но безводни соли на натрия. Малко разтворимите във вода съединения се разтварят в някои реактиви като например Na₂S₂O₃, амоняка, NaCN и други, като се формират комплексни съединения.

Дисребърен оксид Ag₂O

Получава се като черна утайка при реакцията между сребърна сол и алкален хидроокис. Всъщност би трябвало да се получи AgOH, обаче хидроокисът бързо се обезводнява при условията на утаителния процес

2Ag + 2OH ⇒ 2AgOH ⇔ Ag₂O + H₂O

Малко се разтваря във вода, но тази част, която е разтворена, определя ясно алкалната реакция на разтвора. AgOH е силна основа, което се доказва от това, че сребърните соли, производни на силни киселини, не се хидролизират.

При нагряването на отворена система Ag₂O се разлага равновесно:
Ag₂O ⇔ 2Ag + 1/2O₂ – 6,95 kcal.
Налягането на газовата фаза при около 190°С е 1 at, а при 302°C – около 20,5 at. Като се има предвид, че парциалното налягане на кислорода във въздуха съставлява 152 mm Hg, е очевидно, че среброто не може да се окисли на въздуха при нагряване. Ето защо Ag₂O се явява ендотермично съединение при нормална температура, като при нагряване се разлага, обаче нагряването не предизвиква реакция, а само променя скоростта на разложителния процес. Водородът и въглеродът го редуцират до метал при 100 °С. С него взаимодейства и H₂O₂. Разтваря се в киселини, амоняк, както и в разтвори на цианиди:
Ag₂O + 4NH₂ + H₂O ⇔ 2[Ag(NH₃)₂]OH,
Ag₂O + 2HNO₃ -> 2AgNO₃+H₂O.
Комплексният сребърно-амонячен хидроокис е силна основа. Ако към негов разтвор се добави подходящ редуктор (формалдехид и др.) и стъкленият съд е чист, среброто се отделя под формата на огледален слой и се образува т. нар. сребърно огледало. При престой от разтвора се отделя черна кристална маса от сребърен нитрид Ag₃N, която има свойства на експлозив. Донякъде се разтваря в концентрирани алкални основи, при което се получават аргенити, в които участва йонът AgO.

Сребърен хидроксид AgOH

Може да се получи в разредени разтвори на AgNO₃ и алкална основа. Бледа утайка, която се обезводнява до Ag₂O. Данните в миналото за съществуването на по-низши окиси от Ag₂O, като например Ag₄O и други, понастоящем са отречени. Сребърният окис намира приложение в медицината, в препаративната неорганчина химия и др.

Сребърен хлорид AgCl

Получава се като бяла утайка при процеса
2Ag + Cl₂ -> 2AgCl.
Среща се и като минерал. Много малко разтворим във вода: 1 литър вода разтваря при 18 °С около 1,2.10^-5 мола AgCl, но се разтваря в разтвори на цианиди, амоняк, тиосулфати поради образуването на комплексни съединения, респ. йоните [Ag(NH3)₂], [Ag(CN)₂], [Ag(S₂O₃)₂]. Не се разтваря в киселини, обаче концентрирана HCl го разтваря доста поради образуването на комплексните йони [AgCl₂]. Относителна плътност 5,5-5,6. Топи се при 450 °С и образува оранжева течност, която затвърдява в рогоподобна маса. Тъй като AgCl има термично разширение почти като стъклото и добра адхезия към него, понякога се използва като спойка между стъклени плочи.

Над 1000 ˚С се изпарява. Кипи при 1554 ˚С. Сухият AgCl може да присъединява амонячни молекули, като се образува съединения от вида: AgCl.xNH3, където х = 1-3. Сребърният хлорид взет в суспензия се редуцира от цинков прах, като се получава т.нар. молекулно сребро:
2AgCl + Zn -> Ag + Zn + 2Cl.
Редуцира се и от атомарен водород.

Сребърен флуорид AgF

Той представлява бяла кристална маса, разтворима във вода. Познат е в няколко кристалхидрата. Безводен, поглъща до 850 обема NH₃. С HF формира съединенията AgF.HF и AgF.3HF. Сребърният бромид AgBr е бледожълта утайка; той е по-малко разтворим от AgCl. Използва се във фотографията.

Сребърен йодид AgI

Той представлява жълта утайка, която е най-малко разтворима от халогенидите: 1 литър вода при 18 ˚С съдържа около 1,2,10^-8 мола AgI. Известен е в три полиморфни форми: a-AgI, която е устойчива до 137 ˚С; b-AgI, устойчива до 146˚С, и y-AgI (гама-AgI), устойчива до температурата на топене 552 ˚С. В отнасянията си към амоняка, цианидите, тиосулфатите и др. е близък до хлорида. С HI и алкалните йодиди образува доста стабилни и при това с голямо разнообразие комплексни съединения: K₂[AgI₃], K[AgI₂] и др. Интересно е, че полиморфната форма y-AgI е около 4000 пъти по-електропроводима, отколкото a-AgI. Изследванията са показали, че този факт се дължи на йонна проводимост. Гама-AgI кристилизира в кубична кристална решетка, но атомите Ag нямат определени места; те са блуждаещи в кристалната решетка и определят високата проводимост. Всички сребърни халогениди и сребърни съединения въобще са светлочувствителни; те се разлагат под влияние на светлината, така че независимо от механизма на фотохимичния процес, който е доста сложен и не е изучен изцяло, дават елементарно фино диспергирано сребро, което обагря масата в тъмен цвят. Особено светлочувствителен е AgBr.

Сребърен нитрат AgNO₃

Това е най-често срещаната в практиката сребърна сол. Получава се от сребро и HNO₃:
Ag+2HNO₃⇔AgNO₃+NO₂+H₂O.
Представлява безцветни, ромбични нехигроскопични кристали, разтворими добре във вода и до някъде в спирт, ацетон и пиридин. Водният му разтвор има неутрална реакция. Относителна плътност 4,35. Топи се при 208,5 ˚С. Познат е в две полиморфни форми с температура на превръщане 159,6 ˚С. Разтворимостта му във вода силно се увеличава с повишаване на температурата. При 100 ˚С в 100 cm³ вода се съдържат 925 g AgNO₃. При нагряване се разлага до нитрит, който при по-висока температура преминава в сребро:
AgNO₃ ⇔ AgNO₂ + 1/2O₂.
Редукционно действашите вещества го превръщат в елементарно сребро. По тези причини, ако попадне върху кожата, я багри в черно. Полученото сребро при процеса 2Ag + Hg ⇔ Hg + 2Ag се разтваря в живак, като се образуват съединенията Ag₃Hg₄, Ag₃Hg₂, Ag₃Hg, които като твърди образуват дървото на Диана. С KNO₃ образува двойна сол, докато с NaNO₃ – смесен метал. Популярно наименование на сребърния нитрат е "адски камък". Намира приложение в галванотехниката, фотографията, при производство на огледала, в медицината за изгаряне на мъртви места, в козметиката за изкуствени “луни” и др.

Сребърен сулфат Ag₂SO₄

Представлява ромбични кристали, средно разтворим във вода. Относителна плътност 5,45. Топи се при 645 ˚С. Със H₂SO₄ дава кисел сулфат –AgSO₄. Разлага се към 920 ˚С:
Ag₂SO₄ ⇔ 2Ag + SO₂ + 1/2O₂

Сребърен сулфид Ag₂S

Получава се при прекарване на H₂S през разтвор на сребърна сол. Той е черна утайка, която не се разтваря в киселини, в амоняк и натриев тиосулфат, но се разтваря в алкални цианиди. Дава две полиморфни форми. Топи се при 654 ˚С. Той е най-малко разтворимото сребърно съединение. Освен това съществува AgNO₂– жълтеникав, средно разтворим във вода, Ag₃PO₄ – жълт, Ag₂P₂O₇ – бял, Ag₂CO₃ – жълт и др.

Освен това са наблюдавани двувалентни и тривалентни сребърни съединения. От двувалентните съединения е получен AgO, означаван понякога неправилно като сребърен прекис. Представлява черна до виолетова маса, която се получава при взаимодействието на сребърна сол с алкален преоксидисулфат или при действието на озон върху среброто. Действа силно окислително. Няма прекисна природа. Получен е и AgF₂. При нагряване той се разлага, като отделя флуор; по такъв начин се явява много добър флуориращ агент. Известни са и органични производни на среброто, в които е от втора валентност. От тривалентните съединения са получени Ag₂O₃ при анодно окисление на разтвор от AgO в HNO₃, освен това К[AgF₄], както и съединения с комплексен характер и относително сложен състав.

Употреба

Пари и валута

Среброто под формата на златно сребърна сплав (electrum) се използва за сечене на монети още от около 700 пр. Хр. от лидийците. По-късно започват да го рафинират и да секат монети от чисто сребро и много народи са използвали среброто като основа на монетарната си система — т. нар. сребърен стандарт, който се използва от разпадането на Византийската империя до 19-и век. През 19-и век много нации, сред които САЩ и Великобритания, преминават от сребърен към златен стандарт на националната си валута, а през 20-и век той бива заменен с други механизми за стабилност на националните валути.

В съвременния свят среброто се използва като ценен метал и сребърните кюлчета имат код за валута XAG според ISO 4217. Името на английската валута лира стерлинг (lang-en|pound sterling)(£) отразява факта, че първоначално това е била една тройунция сребро. Изразът стерлинг е свързан със състава: sterling silver е сплав, съдържаща 92,5% сребро и 7,5 % други метали, обикновено мед, като стандартът за стерлингово сребро има минимална проба за чистота 925. Стерлинговото сребро е по-твърдо от чистото сребро и има по-ниска точка на топене (893 °C) .

Бижутерия и сребърни изделия

Богиня Минерва, изобразена на римска сребърна чиния, 1-ви век Пр.Хр.

Главната употреба на среброто е като скъпоценен метал. В чисто състояние среброто е 92,5 %, примесено е обикновено с мед — стерлингово сребро. Бижутата и сребърните изделия обикновено се правят от тази смес. Често то се покрива отгоре с тънък слой от чисто сребро .999 , за да му се придаде блясък, или пък от родий, за да се наподоби злато.

От среброто и сплавите му се изработват още сервизи, полилеи, монети и медали, акумулатори, огледала, свещници, чаши и др. Посребряват се медни, месингови и други предмети. Т. нар. Britannia silver е алтернативна смес, съдържаща 95,8 % сребро, често използвана за сребърни прибори.

Среброто е съставна част на почти всички сребърни сплави и припои, като им придава по-светъл цвят и по-голяма твърдост. Бялото злато от 9 карата съдържа 62,5 % сребро и 37,5 % злато, докато 22-каратовото злато съдържа до 8,4 % сребро или 8,4 % мед.

Фотография

Основното положение, на което се гради фотографският процес, е светлочуствителността на сребърните соли, по-точно на AgBr и AgCl. Светлочуствителният слой на фотографските плаки и филми представлява емулсия от AgBr в желатин, която за да повиши светлочувствителността си се оставя да узрее при подходящи условия.

При излагането на фотографската плака на светлина AgBr се разлага до елементарно сребро, и то пропорционално на силата на светлината. В общи черти механизмът на фотохимичния процес е следният: при облъчване на сребърния халогенид се емитират електрони и при това в нарастваща степен в реда AgI-AgCl-AgBr. По всяка вероятност протича двуетапен процес. При това образът, очертан от отделилото се сребро, не се вижда и затова се нарича латентен или скрит. За да стане латентният образ видим, той се проявява. Проявяването става в тъмна стая с вещества, които поначало действат редукционно. При това редукционният процес по скорост е пропорционален на експозицията на светлината. Тъй като плаката е още светлочувствителна (в нея се намира още непроменен AgBr), тя се фиксира като се промива с фиксаж.

През 1998 г 30,98% от използваното сребро в света е било с приложение във фотографията като сребърен нитрат и сребърен халогенид, а през 2001 това количество спада до 23,47%, като 20,03% отива за нуждите на бижутерията, 38,51% за промишлени приложения и само 3,5% за монети и медали. Употребата на сребро във фотографията бързо намалява поради намалялото търсене на фотографски филми — през 2007 г. само 14,3% от използваното сребро е за фотографски цели, което е половината от количеството през 1998 г.

Електротехника и електроника

В някои електрически и електронни компоненти среброто се използва поради отличната си проводимост. Например в печатните платки и RFIDантените се използва сребърна паста , а в компютърните клавиатури има сребърни електрически контакти. Някои от аудиосистемите от висок клас използват изцяло сребърни проводници (цифрово-аналогови преобразуватели, предусилватели), защото се смята, че така се получава най-незначително влошаване на качеството на сигнала. Във високоволтови контакти се използва сребърен кадмиев оксид, способен да издържи при искренето в резултат на електрическа дъга.

По-малките електронни уреди като слухови апарати и електронни часовници обикновено работят със сребърно-цинкови, сребърно-кадмиеви или сребърно-оксидни батерии поради техния дълъг живот и голямо отношение енергия/тегло. При тях положителният електрод е изработен от сребърен оксид, а отрицателният електрод е от цинк. Използва се алкален електролит, обикновено натриева основа (NaOH) или калиева основа (KOH). Среброто се редуцира върху катода от Ag(I) до Ag(s), а цинкът се окислява от Zn до Zn(II). Химическата реакция протичаща в батерията, е следната:

Оптика

Среброто е предпочитано при изготвянето на оптични елементи за прецизна оптика, като в частност огледалата с най-висок коефициент на отражение на светлината от видимата област се правят с покритие от сребро. При по-обикновените огледала за ежедневна употреба използват алуминий. Слоевете са много тънки и се нанасят със специална апаратура. Среброто е предпочитаният материал и за изработка на слънчеви колектори.

Медицина

Сребърните йони и сребърните съединения унищожават болестотворни бактерии, вируси, водорасли и гъбички — типично въздействие за тежките метали като олово илиживак, но за разлика от тях среброто не е така токсично за човека. Това антимикробно действие е известно отдавна и някога хората са държали водата в сребърни съдове или са пускали сребърна монета, за да запазят течностите от разваляне. За лекуване на рани се използва „сребърен памук“ и „сребърна марля“, предварително напоени със сребърен нитрат и изсушени (йоните Ag⁺ имат дезинфекционно действие). Антимикробното действие на среброто продължава да е предмет на научни изследвания.

Среброто лесно образува сплав с живак, калай и други метали при нормална температура и затова се използва за приготвянето на амалгама, използвана за изработка на зъбни пломби в стоматологията. За тази цел смес от сребърен прах се смесва с живак до образуването на твърда паста, с която лесно се поставя запълващата пломба. Окончателното втвърдяване приключва след няколко часа.

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Silver“ в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.