Сребро
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 е 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).
Място в Периодичната система и строеж на атома
Среброто се намира в 11 група, 5 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.[2][3]
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
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.[4] 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).[5]
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 g/cm3. Топи се при 961,78 °C, а кипи при 2162 °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 в среда от кислород и висока температура, опитът показва, че се окислява съгласно уравнението:
при тези условия Ag2O е 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:
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.
Антисептични свойства
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, нитратът. Ag-йон, когато е хидратиран, 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 хидроксид. Всъщност би трябвало да се получи AgOH, обаче хидроксидът бързо се обезводнява при условията на утаителния процес:
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:
- – 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 е 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:
Комплексният сребърно-амонячен хидроксид 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-нисши оксиди от Ag2O, като например Ag4O и други, понастоящем са отречени. Сребърният оксид намира приложение в медицината, в препаративната неорганична химия и др.
Сребърен хлорид – AgCl
Получава се като бяла утайка при процеса:
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:
Редуцира се и от атомен 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.
Сребърен бромид – AgBr
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: α-AgI, която е устойчива до 137 ˚С; β-AgI, устойчива до 146˚С, и γ-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 γ-AgI е около 4000 пъти по-електропроводима, отколкото α-AgI. Изследванията са показали, че този факт се дължи на йонна проводимост. γ-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:
Представлява безцветни, ромбични нехигроскопични кристали, разтворими добре във вода и донякъде в спирт, ацетон и пиридин. Водният му разтвор има неутрална реакция. Относителната му плътност е 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:
Редукционно действащите вещества го превръщат в елементарно сребро. По тези причини, ако попадне върху кожата, я багри в черно. Полученото сребро при процеса:
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
Получава се при реакцията на сребърен нитрат със сярна киселина или алкален сулфат. Представлява ромбични кристали, слабо разтворими във вода. Относителна плътност 5,45. Топи се при 645 ˚С. Разлага се към 920 ˚С:
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.
Други сребърни съединения
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 пероксид. 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. Не действа окисляващо. Получен е и AgF2. При нагряване той се разлага, като отделя флуор; по такъв начин е 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 г. пр.н.е. 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 век. През 19 век много нации, сред които САЩ и Великобритания, преминават от сребърен към златен стандарт на националната си валута, а през 20 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) [4].
Бижутерия и сребърни изделия
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 99,9 %, 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.[6] 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.[6]
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. 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.[7]
Електротехника и електроника
В някои електрически и електронни компоненти, среброто се използва поради отличната си проводимост. Например в печатните платки и RFID антените се използва сребърна паста [4][8], 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 сребърно-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, 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.[9] Среброто е предпочитаният материал и за изработка на слънчеви колектори.[10]
Медицина
Сребърните йони и сребърните съединения унищожават болестотворни бактерии, вируси, водорасли и гъбички – типично въздействие за тежките метали като олово или живак, 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.[11]
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.
Източници
- ↑ Lide, D. R. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL), CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. (на английски)
- ↑ Atomic Weights of the Elements 2007 (IUPAC) // Посетен на 11 ноември 2009.
- ↑ Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements (NIST) // Посетен на 11 ноември 2009.
- ↑ а б в Hammond, C. R. The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press, 2000. ISBN 0849304814.
- ↑ Top silver producers // Infomine.com. Посетен на 5 април 2009.
- ↑ а б Gold Jewellery Alloys > Utilise Gold. Scientific, industrial and medical applications, products,suppliers from the World Gold Council // Utilisegold.com, 20 януари 2000. Посетен на 5 април 2009.
- ↑ Silver Supply & Demand // The Silver Institute. Посетен на 5 май 2009.
- ↑ www.ee.washington.edu
- ↑ Wilson, Ray N. Reflecting Telescope Optics: Basic design theory and its historical development. Springer, 2004. ISBN 3540401067. с. 422.
- ↑ Jaworske, D.A. Reflectivity of silver and silver-coated substrates from 25 °C to 800 °C (for solar collectors) // Energy Conversion Engineering Conference, 1997. IECEC-97., Proceedings of the 32nd Intersociety 1. 1997. ISBN 0-7803-4515-0. DOI:10.1109/IECEC.1997.659223. с. 407.
- ↑ Chopra, I. The increasing use of silver-based products as antimicrobial agents: a useful development or a cause for concern? // The Journal of antimicrobial chemotherapy 59 (4). 2007. DOI:10.1093/jac/dkm006. с. 587 – 90.
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.
ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни. |
Периодична система на елементите
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||
Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||
|