Содержание статьи

СЕРЕБРО. Этот красивый металл известен людям с древнейших времен. Изделиям из серебра, найденным в Передней Азии, более 6 тысяч лет. Из сплава золота и серебра (электрума) были изготовлены первые в мире монеты. И в течение нескольких тысячелетий серебро, наряду с золотом и медью, было одним из основных монетных металлов. С цветом серебра связано и его латинское название Argentum, оно происходит от греческого argos – белый, блестящий.

Серебро в природе.

Серебро – редкий элемент; в земной коре его почти в тысячу раз меньше, чем меди – всего лишь около стотысячной доли процента. Известно же оно было так давно, потому что встречается в природе в виде самородков, иногда очень больших. Особенно богаты серебром были расположенные в Центральной Европе Рудные горы, Гарц, горы Богемии и Саксонии. Из серебра, добывавшегося близ города Иоахимсталя (ныне Яхимов в Чехии), были отчеканены миллионы монет. Они вначале так и назывались – «иоахимсталеры»; затем это название укоротилось до «талера» (в России эти монеты называли по первой части слова – «ефимками»). Талеры были в ходу по всей Европе, став самой распространенной большой серебряной монетой в истории. От талера произошло и название доллара. Немецкие серебряные рудники были настолько богаты, что из добывавшегося металла делали огромные вазы, столовые сервизы на сотни персон, на каждый из которых расходовали тонны серебра.

Легенда приписывает открытие серебряных рудников в 968 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) 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. Многие элементы имеют «географические» названия, Аргентина же – единственная страна, названная по уже известному элементу. Последние из самых крупных самородков серебра найдены уже в 20 в. в Канаде (провинция Онтарио). Один из них, названный «серебряный тротуар», имел длину 30 м и уходил вглубь земли на 18 м. Когда из него было выплавлено чистое серебро, его оказалось 20 тонн!

Самородное серебро находят редко; основная часть серебра в природе сосредоточена в минералах, которых известно более 50; в них серебро связано с серой, селеном, теллуром или галогенами. Основной серебряный минерал – аргентит Ag 2 S. Еще больше серебра рассеяно среди различных горных пород, так что основная часть добываемого в мире серебра получается в результате комплексной переработки полиметаллических руд, содержащих свинец, медь и цинк.

Свойства серебра.

Чистое серебро – сравнительно мягкий и пластичный металл: из 1 г серебра можно вытянуть тончайшую проволочку длиной почти 2 км! Серебро – довольно тяжелый металл: по плотности (10,5 г/см 3) оно лишь немного уступает свинцу. По электропроводности же и теплопроводности серебру нет равных (поэтому серебряная ложка в стакане горячего чая быстро нагревается). Плавится серебро при относительно низкой температуре (962° С), что значительно облегчает его обработку. Серебро легко сплавляется со многими металлами; небольшие добавки меди делают его более твердым, годным для изготовления различных изделий.

«Серебро не окисляется на воздухе, – писал Д.И.Менделеев в своем учебнике Основы химии , – а потому причисляется к разряду так называемых благородных металлов. Оно обладает белым цветом, гораздо более чистым, чем для всех других известных металлов, в особенности, когда оно представляет химическую чистоту... Химически чистое серебро столь мягко, что стирается весьма легко...» Но хотя серебро с кислородом непосредственно не реагирует, оно может растворять значительные количества этого газа. Даже твердое серебро при температуре 450° С способно поглотить пятикратный объем кислорода. Значительно больше кислорода (до 20 объемов на 1 объем серебра) растворяется в жидком металле.

Это свойство серебра приводит к красивому (и опасному) явлению – разбрызгиванию серебра, которое известно с древних времен. Если расплавленное серебро поглотило значительные количества кислорода, то затвердевание металла сопровождается высвобождением большого количества газа. Давлением выделяющегося кислорода корка на поверхности застывающего серебра разрывается, часто с большой силой. В результате происходит внезапное взрывное разбрызгивание металла.

При 170° С серебро на воздухе покрывается тонкой пленкой оксида Ag 2 О, а под действием озона образуются высшие оксиды Ag 2 O 2 и Ag 2 O 3 . Но особенно «боится» серебро иода, например, иодной настойки и сероводорода. Во многих домах есть серебряные (или посеребренные) изделия – старые монеты, ложки, вилки, подстаканники, кольца, цепочки, другие украшения. Со временем они часто тускнеют и даже могут почернеть. Причина – действие сероводорода. Его источником могут быть не только тухлые яйца, но и резина, некоторые полимеры. В присутствии влаги серебро легко реагирует с сероводородом с образованием на поверхности тончайшей пленки сульфида: 4Ag + 2H 2 S + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O; из-за неровностей поверхности и игры света такая пленка иногда кажется радужной. Постепенно пленка утолщается, темнеет, становится коричневой, а потом черной. Сульфид серебра не разрушается при сильном нагреве, не растворяется в кислотах и щелочах. Не очень толстую пленку можно удалить механически, отполировав предмет зубной пастой или порошком с мыльной водой.

Чтобы защитить поверхность серебра от потемнения ее пассивируют – покрывают защитной пленкой. Для этого хорошо очищенное изделие погружают на 20 минут в слегка подкисленный 1%-ный раствор дихромата калия K 2 Cr 2 O 7 при комнатной температуре. Образовавшаяся тонкая пленка Ag 2 Cr 2 O 7 защищает поверхность серебра.

Серебро легко растворяется в азотной и горячей концентрированной серной кислоте: 3Ag + 4HNO 3 = 3AgNO 3 + NO + 2H 2 O; 2Ag + 2H 2 SO 4 = Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O. Серебро растворяется также в концентрированных иодо- и бромоводородной кислотах, а в присутствии кислорода – и в хлороводородной (соляной) кислоте; реакции способствует образование комплексных галогенидов серебра: 2Ag + 4HI = 2H + H 2

Применение серебра.

Старинное применение серебра – изготовление зеркал (сейчас недорогие зеркала покрывают алюминием). Из серебра делают электроды для мощных цинк-серебряных аккумуляторов. Так, в аккумуляторах затонувшей американской подводной лодки «Трешер» было три тонны серебра. Высокую теплопроводность и химическую инертность серебра используют в электротехнике: из серебра и его сплавов делают электрические контакты, серебром покрывают провода в ответственных приборах. Из серебряно-палладиевого сплава (75% Ag) делают зубные протезы.

Огромные количества серебра раньше шли на изготовление монет. Сейчас из серебра делают в основном юбилейные и памятные монеты. Самая тяжелая современная серебряная монета, выпущенная в России в 1999, весит 3000 граммов, имеет тираж 150 штук. Посвящена она 275-летию Санкт-петербургского монетного двора. При высоком содержании серебра монеты и другие изделия весьма устойчивы на воздухе. Низкопробное серебро часто зеленеет. Зеленый налет содержит основной карбонат меди (CuOH) 2 CO 3 . Он образуется под действием углекислого газа, паров воды и кислорода.

Много серебра расходуется для изготовления ювелирных изделий и столовых приборов. На таких изделиях, как правило, ставят пробу, указывающую массу чистого серебра в граммах в 1000 г сплава (современная проба), либо число золотнитков в одном фунте сплава (дореволюционная проба). В 1 фунте содержится 96 золотников, поэтому, например, старой пробе 84 соответствует современная (84/96)1000 = 875. Так, с 1886 проба монет достоинством 1 рубль, 50 и 25 копеек была 86 2/5 (современная 900), а проба 20-, 15-, 10- и 5-копеечных монет (они чеканились с 1867 года) была 48 (500). Советские рубли и полтинники имели пробу 900, а более мелкие – 500. Современные серебряные изделия могут иметь пробу 960, 925 (так называемое «стерлинговое» серебро), 916, 875, 800 и 750.

Чтобы узнать содержание серебра в сплаве (его пробу), а также отличить серебряные изделия от сплавов, похожих на серебро, используют разные способы. Самый простой – реакция с так называемой пробирной кислотой для серебра, которая представляет собой раствор 3 мл концентрированной серной кислоты и 3 г дихромата калия в 32 мл воды. Каплю раствора наносят на поверхность изделия в незаметном месте. Под действием серной кислоты в присутствии сильного окислителя медь и серебро переходят в сульфаты CuSO 4 и Ag 2 SO4, далее сульфат серебра быстро превращается в нерастворимый рыхлый осадок дихромата серебра Ag 2 Cr 2 O 7 красного цвета. Он особенно хорошо заметен на поверхности, если каплю осторожно смыть водой. Красный осадок легко удалить механически; при этом на поверхности останется чуть заметное светлое пятнышко.

Этот метод не дает положительного результата, если в сплаве меньше 25% серебра (т.е. проба меньше 250). Такие бедные серебром сплавы встречаются довольно редко. В этом случае серебро можно обнаружить, если капнуть на поверхность азотной кислотой, а затем на то же место – раствором поваренной соли. В присутствии серебра в сплаве появится молочное помутнение: кислота растворяет небольшое количество металла, а хлорид-ионы дают с ионами серебра белый осадок нерастворимого хлорида AgCl.

Для более точного определения пробы ювелиры используют пробирный камень – черный камень с отшлифованной матовой поверхностью. Изделием проводят по камню, а оставшийся штрих сравнивают с цветом штрихов от эталонных сплавов известной пробы.

Многие декоративные серебряные изделия покрыты красивой чернью. Для чернения используют так называемую серную печень, содержащую полисульфид калия (в основном K 2 S 4). Под действие этого реагента на поверхности серебра образуется черная пленка сульфида Ag 2 S.

Соединения серебра часто неустойчивы к нагреванию и действию света. Открытие светочувствительности солей серебра привело к появлению фотографии и быстрому увеличению спроса на серебро. Еще в середине 20 во всем мире ежегодно добывалось около 10 000 тонн серебра, а расходовалось значительно больше (дефицит покрывался за счет старых запасов). Причем почти половина всего серебра шла на изготовление кино- и фотоматериалов. Так, обычная черно-белая фотопленка содержит (до проявления) до 5 г/м 2 серебра. Вытеснение черно-белых фотографий и кинофильмов цветными позволило значительно снизить потребление серебра.

Серебро применяется и в химической промышленности для изготовления катализаторов некоторых процессов, а в пищевой промышленности из серебра делают некорродирующие аппараты. Интересное, хотя и ограниченное применение находит иодид серебра; его используют для местного управления погодой путем распыления с самолетов. В присутствии даже ничтожных количеств AgI в облаках образуются крупные водяные капли, которые и выпадают в виде дождя. «Работать» могут уже мельчайшие частицы иодида серебра размером всего 0,01 мкм. Теоретически из кубического кристалла AgI размером всего 1 см можно получить 10 21 таких мельчайших частиц. Как подсчитали американские метеорологи, всего 50 кг иодида серебра вещества достаточно для «затравки» всей атмосферы над поверхностью США (а это 9 млн. квадратных километров!). Поэтому, несмотря на сравнительно высокую стоимость солей серебра, применение AgI с целью вызвать искусственный дождь оказывается практически выгодным.

Иногда требуется выполнить прямо противоположное задание: «разогнать» тучи, не дать пролиться дождю при проведении какого-либо важного мероприятия (например, Олимпийских игр). В этом случае иодид серебра нужно распылять в облаках заблаговременно, за десятки километров от места проведения торжества. Тогда дождь прольется на леса и поля, а в городе будет солнечная сухая погода.

Биохимия серебра.

Серебро не относится к биоэлементам; в живом веществе его содержание в 6 раз меньше, чем в земной коре. Однако присутствие ионов Ag + не безразлично для многих биохимических процессов.Хорошо известно бактерицидное действие малых концентраций серебра на питьевую воду. При содержании 0,05 мг/л ионы серебра обеспечивают высокую антимикробную активность, причем такую воду можно пить без вреда для здоровья. Вкус ее при этом не изменяется. (Для сравнения: для питья космонавтов допускается концентрация Ag + до 0,1 – 0,2 мг/л.). При содержании 0,1 мг/л вода консервируется на целый год, тогда как кипячение воды переводит ионы серебра в физиологически неактивную форму. Препараты серебра все шире используют для стерилизации питьевой воды (некоторые бытовые фильтры содержат «посеребренный» активированный уголь, выделяющий в воду очень малые дозы серебра). Для дезинфекции воды в бассейнах было предложено насыщать ее бромидом серебра. Насыщенный раствор AgBr содержит 7,3·10 –7 моль/л ионов серебра или около 0,08 мг/л, что безвредно для здоровья человека, но губительно для микроорганизмов и водорослей.

Бактерицидное действие ничтожных концентраций ионов серебра объясняется тем, что они вмешиваются в жизнедеятельность микробов, мешая работе биологических катализаторов – ферментов. Соединяясь с аминокислотой цистеином, входящей в состав фермента, ионы серебра препятствуют его нормальной работе. Аналогично действуют и ионы некоторых других тяжелых металлов, например, меди или ртути, но они намного токсичнее серебра. А главное – хлориды меди и ртути прекрасно растворяются в воде и потому представляют большую опасность для человека; любая же хорошо растворимая соль серебра в желудке человека под действием соляной кислоты быстро превращается в хлорид серебра, растворимость которого в воде при комнатной температуре составляет менее 2 мг/л.

Однако, как это часто бывает, то, что полезно в малых дозах, губительно в больших. Не составляет исключения и серебро. Так, введение значительных концентраций ионов серебра вызывает у животных снижение иммунитета, изменения в сосудистой и нервной тканях головного и спинного мозга, а при увеличении дозы – повреждения печени, почек, щитовидной железы. Описаны случаи отравления человека препаратами серебра с тяжелыми нарушениями психики. К счастью, в теле человека через 1–2 недели остается всего 0,02–0,1% введенного серебра, остальное выводится из организма.

При многолетней работе с серебром и его солями, когда они поступают в организм длительно, но малыми дозами, может развиться необычное заболевание – аргирия. Поступающее в организм серебро способно медленно отлагаться в виде металла в соединительной ткани и стенках капилляров разных органов, в том числе в почках, костном мозге, селезенке. Накапливаясь в коже и слизистых оболочках, серебро придает им серо-зеленую или голубоватую окраску, особенно сильную на открытых участках тела, подвергающихся действию света. Изредка окраска может быть настолько интенсивной, что кожа напоминает кожу негров.

Развивается аргирия очень медленно, первые ее признаки появляются через 2–4 года непрерывной работы с серебром, а сильное потемнение кожи наблюдается лишь спустя десятки лет. Раньше всего темнеют губы, виски и конъюнктива глаз, затем веки. Сильно могут быть окрашены слизистые оболочки рта и десны, а также лунки ногтей. Иногда аргирия проявляется в виде мелких сине-черных пятен. Раз появившись, аргирия не исчезает, и вернуть коже ее прежний цвет не удается. Если не считать чисто косметических неудобств, больной аргирией может не испытывать никаких болезненных ощущений или расстройств самочувствия (если не поражены роговица и хрусталик глаза); в этом отношении аргирию можно назвать болезнью лишь условно. Есть у этой болезни и своя «ложка меда» – при аргирии не бывает инфекционных заболеваний: человек настолько «пропитан» серебром, что оно убивает все болезнетворные бактерии, попадающие в организм.

Илья Леенсон

Серебро в медицине.

О том, что серебро металл ценный, знают все. Но не всем известно, что этот металл может и исцелять. 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».

Об этом свойстве серебра знали очень давно. Персидский царь Кир II Великий (558–529 до н.э.) пользовался серебряными сосудами для хранения питьевой воды во время своих военных походов. Знатные римские легионеры носили нагрудники и налокотники из серебряных пластинок: при ранении прикосновение такой пластинки предохраняло от инфекции.

Тогда-то и было обнаружено, что прикосновение к кристаллам полученной серебряной соли не проходит бесследно: на коже остаются черные пятна, а при длительном контакте – глубокие ожоги. Нитрат серебра – бесцветный (белый) порошок, хорошо растворимый в воде, на свету он чернеет с выделением металлического серебра.

Медицинский ляпис, строго говоря, не чистый нитрат серебра, а его сплав с нитратом калия , иногда отлитый в виде палочек – ляписного карандаша. Ляпис оказывает прижигающее действие и применяется с давних пор. Однако пользоваться им надо чрезвычайно аккуратно: нитрат серебра может вызвать отравления и сильные ожоги. Хранить ляпис следует в местах, недоступных детям!

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 AgNO 3 , прижигают живые ткани. Это связано с образованием альбуминатов (белковых соединений) серебра при соприкосновении с кожей. Раньше ляпис применяли для удаления мозолей и бородавок, прижигания угрей. Да и теперь, если нет возможности прибегнуть к криотерапии (прижиганию сухим льдом или жидким азотом), чтобы безболезненно избавиться от ненужных наростов, пользуются ляписом.

Людмила Аликберова

Сыграло важную роль в развитии капитализма и формировании его хозяйственного механизма. Положение золота, исторически являющегося денежным металлом, изменялось с развитием капиталистических отношений. Каждой стадии капиталистического производства более или менее полно соответствовала определенная денежная система при общей тенденции уменьшения объема денежных функций золота. В настоящее время юридически устранено из денежного обращения и формально утратило всякую связь с денежной системой. Тем не менее, как бывший денежный металл продолжает сохранять ряд важных свойств, выделяющих его из остальной товарной массы.

Прежде всего, золото остается материалом, хранящимся в государственных резервах и частном накоплении, что связано с его высокой мобильностью и ликвидностью, т.е. способностью служить абсолютным покупательным и платежным средством. Для капиталистических государств золото является страховым и резервным фондом, позволяющим в случае крайней необходимости получить платежные средства в любой национальной валюте. И, хотя эти же средства могут быть получены при реализации и других валютных товаров, например, нефти, леса, зерна и т. д., золото по сравнению с ними обладает рядом преимуществ: высокой удельной ценностью, компактностью, транспортабельностью.

Золото обладает уникальным комплексом физических и химических свойств, которого не имеет ни один другой металл. Оно отличается высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро- и теплопроводности уступает лишь серебру и меди. Золото очень технологично, из него легко изготовить сверхтонкую фольгу и микронную проволоку, оно хорошо паяется и сваривается под давлением, золотые покрытия легко наносятся на и керамику. Золото почти полностью отражает инфракрасные лучи, в сплавах обладает каталитической активностью. Такая совокупность полезных свойств золота является причиной его широкого использования в важнейших отраслях современной техники: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, ядерной энергетике и т. д.

Золото и его широко применяют для изготовления контактов в слаботочной технике (современные системы связи и управления, ЭВМ). Хорошая электропроводность и неокисляемость золота обеспечивает надежную работу таких контактов в течение длительного срока службы.

В виде тонких покрытий на стекле, керамике, кварце золото широко используют в электронных устройствах, полупроводниковых элементах, микросхемах для передачи электрического тока. Такие пленки: отличаются высокой электропроводностью и коррозионной стойкостью.

Ценными свойствами обладают припои на основе золота. Они могут смачивать самые различные материалы, имеют высокую коррозионную стойкость, технологичность, обеспечивают большую прочность и жаропрочность паяных соединений. Низкое давление пара этих припоев позволяет использовать их для пайки вакуумноплотных швов. Основным потребителем золотых припоев является электронная промышленность, где их применяют для пайки деталей и узлов волноводов, электронных трубок и ламп, радарного оборудования, вакуумных приборов, при монтаже полупроводниковых интегральных схем. Припои; на основе золота используют также для пайки наиболее ответственных узлов ядерных энергетических установок, самолетных и ракетных двигателей, космической аппаратуры и т. д.

Золото и его употребляют для изготовления прецизионных потенциометров, термопар, термометров сопротивления.

Благодаря высокой отражательной способности по отношению к инфракрасным лучам, покрытия золотом используют для защиты космических аппаратов от солнечной радиации. Так, некоторые детали космических кораблей «Аполлон» и снаряжения космонавтов были покрыты тонким слоем золота.

В химической промышленности плакированные золотом стальные трубы служат для транспортирования особо агрессивных жидкостей, Некоторые золота применяют в качестве катализаторов.

Значительные количества золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготовляют из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком. Такие сплавы сочетают коррозионную стойкость с высокими механическими свойствами.

Соединения золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний (туберкулеза, ревматических артритов и т.д.). Радиактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей.

Традиционным и самым крупным потребителем золота является ювелирная промышленность. Ювелирные изделия изготовляют не из чистого золота, а из его сплавов с другими металлами, значительно превосходящими золото по механической прочности и стойкости. В настоящее время для этого служат сплавы Au-Ag-Сu, которые могут содержать добавки цинка, никеля, кобальта, палладия. Стойкость к коррозии таких сплавов определяется, в основном, содержанием в них золота, а цветовые оттенки и механические свойства - соотношением серебра и меди.

Важнейшей характеристикой ювелирных изделий является их проба, характеризующая содержание в них золота (для серебряных или платиновых изделий - соответственно серебра или платины). В нашей стране установлена метрическая система проб, в которой содержание золота обозначается числом частей по массе в 1000 частях сплава. Эта же система принята в большинстве стран. В соответствии с ней чистое золото имеет пробу 1000. До 1927 г. в России существовала золотниковая система обозначения проб, по которой содержание золота выражалось числом золотников в одном фунте сплава. По этой системе чистому золоту соответствовала проба 96. В ряде стран (США, Великобритания, Швейцария) принята каратная система, по которой чистое золото (проба 1000) соответствует 24 условным единицам - каратам. Пробность сплавов в различных системах приведена ниже.

Метрическая….. 1000 958 750 583 375

Золотниковая …. 96 92 72 56 36

Каратная…… 24 23 18 4 9

В СНГ основную массу ювелирных изделий выпускают из сплавов проб 750, 583 и 375. За рубежом широко используют 18- и 14-каратные сплавы, а также применяют 10- и 12-каратные сплавы для плакирования неблагородных металлов.

Довольно значительное количество золота идет на чеканку монет и медалей, декоративные покрытия и т. п.

Следует отметить, что хотя в общем объеме промышленного потребления, включая ювелирную промышленность и стоматологию, доля золота, расходуемого на чисто промышленные цели (электроника, техника связи, ядерная энергетика, космическая техника и т. п.) составляет всего 10-15 %, значение золота в развитии новейших отраслей техники весьма существенно и неуклонно возрастает несмотря на высокую стоимость 2 этого металла.

Подобно золоту, обладает замечательными техническими свойствами, благодаря которым его широко применяют в промышленности. отличается самой высокой среди металлов электро- и теплопроводностью, сочетающейся с низкой химической активностью пластичностью большой отражательной способностью. Весьма ценными свойствами обладают некоторые соединения серебра, В отличие от золота, основную массу которого используют в ювелирной и связанной с ней отраслях промышленности, серебро, в основном расходуют на чисто технические цели.

Важнейшей сферой потребления серебра является производство светочувствительных материалов для кино- и фотопромышленности. Расход серебра на производство кино- и фотоматериалов неуклонно возрастает, однако, несмотря на все усилия ученых, полноценных заменителей серебра для этих целей пока не найдено.

Крупной областью применения серебра является электротехника и электроника, где высокая электропроводность серебра в сочетании с химической стойкостью предопределили широкое использование его дли изготовления контактов и проводников.

Значительное количество серебра расходуется на изготовление-припоев для пайки различных металлов и сплавов. Серебряные припои дают прочные и пластичные спаи, противостоящие ударам и вибрации. Стойкость к окислению обусловила широкое применение серебряных припоев в авиационной и космической технике, а хорошая электропроводность - в электротехнике.

Высокими разрядными характеристиками обладают серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторы, применяемые в ракетной технике, подводном флоте и т. д. Миниатюрные батареи, содержащие

Коррозийная стойкость. Металлические материалы - металлы и сплавы на основе металлов, - приходя в соприкосновение с окружающей средой (газообразной или жидкой), подвергаются с той или иной скоростью разрушению. Причина этого разрушения лежит в химическом взаимодействии: металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции с веществами, находящимися в окружающей среде. Самопроизвольное разрушение металла, происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией. К важнейшим видам коррозии относятся химическая и электрохимическая коррозия. Химической называется коррозия, которая протекает при взаимодействии металлов с сухими газами или растворами неэлектролитов. К электрохимической коррозии относятся все случаи коррозии в водных растворах. Серебро относятся к группе металлов промежуточной термодинамической стабильности, то есть имеет положительное значение стандартного электродного потенциала, не превышающего значения электродного потенциала, связанного с окисляющим действием кислорода в нейтральной среде. Поэтому серебро будет устойчиво в любых кислых и нейтральных средах в отсутствие кислорода. Серебро может использоваться для покрытия им других металлов в целях повышения их устойчивости к коррозии.

Сплавы серебра. В жидком состояние большинство металлов растворяются друг в друге и образуют однородный жидкий сплав. Серебро относятся к легкоплавким металлам и используется для сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии. Серебро образует сплавы типа твердых растворов с золотом, медью, палладием и интерметаллические соединения с элементами Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Pr, Sn, Zr, Th, P, Sb, S, Se , а также сплавы типа эвтектик с элементами Bi, Ge, Ni, Pb, Si, Na, Tl. Присутствие меди делает сплав более прочным, твердым, звонким. С увеличением содержания меди цвет сплавов все более приближается к красному, а температура плавления понижается (до некоторо предела, затем она снова увеличивается). Сплавы серебра с медью, золотом, платиной служат для изготовления ювелирных и бытовых изделий, монет, лабораторной посуды, зубных пломб, мостов и протезов. Кроме этого серебро включают в состав легко- и тугоплавких припоев. Основные припои серебра используемые в промышленности и радиотехнике: серебряно-медно-фосфорные припои и серебряно-медно-цинковые припои. Способность серебра к смачиванию керамики также используется в промышленности, его добавляют к свинцово-оловянным припоям, применяемым при монтаже электронных компонентов на поверхности печатных плат. В технике серебряные припои занимают особое место,потому что паяный ими шов не только прочен и плотен, но и коррозийнно устойчив. Такими припоями паяют судовые трубопроводы, котлы высокого давления, трансформаторы, электрические шины и т.д. Чем выше требования к прочности и коррозионной устойчивости паяного шва, тем с большим процентом серебра применяются припои. В отдельных случаях используют припои с 70% серебра. А для пайки титана годно лишь чистое серебро.

Соединения серебра с неметаллами.

Суспензия оксида серебра применяется в медицине как антисептическое средство. Смесь состава 5% - Ag 3 O, 15% - CO 2 O 3 , 30% - CuO и 50% - MnO 2 , называемая «гопкалитом», служит для зарядки противогазов в качестве защитного слоя против оксида углерода. Оксид серебра может служить источником для получения атомарного кислорода и используется в «кислородных пистолетах», которые применяются для испытания стойкости к окислению материалов, предназначенных для космических аппаратов.

Водный раствор фторида серебра служит для дезинфекции питьевой воды и используется в производстве медицинских препаратов.

Хлорид серебра же нашел применение в фотопленках из-за того, что под действием света хлорид серебра постепенно темнеет, разлагаясь с выделением металлического серебра и хлора.

Бромид серебра применяется для изготовления фотопленок и в качестве катализатора при получении монокарбоновых жирных кислот или олефинов с помощью реактива Гриньяра.

Кристаллическая структура йодида серебра очень похожа на структуру кристаллов льда, поэтому на частицах иодида серебра легко образуются кристаллы льда из переохлажденного пара. На этой особенности основано использование его для ускорения выпаденния дождя в засушливых районах.

Цианид серебра применяют при гальваническом серебрении, в производстве нитрилов и изонитрилов.

Ортофосфат серебра применяют для изготовления светочувствительной бумаги и эмульсий.

Применение серебра в радиотехнике.

Как уже было сказано выше, серебро и его соединения используются во многих областях народного хозяйства. В радиотехнике применяются как чистое серебро, так и его сплавы. Существенная доля серебра идет на серебрение медных проводников, тончайшую серебряную пленку наносят для повышения электропроводимости и увеличения коррозионной стойкости. Кроме того, этому покрытию свойственны эластичность и прекрасное сцепление с основным металлом. Серебро применяют также при использовании высокочастотных волноводов. По электропроводности серебру нет равных, поэтому серебряные проводники незаменимы в приборах высокой точности. Сплавы и припои серебра применяют при производстве транзисторов, микросхем, печатных плат и других радиоэлектронных компонентов. Серебряные покрытия хороши тем, что они прочны и плотны - беспористы. Следует отметить, что серебро лучший электропроводник при нормальных условиях, но, в отличие от многих металлов и сплавов, оно не становится сверхпроводником в условиях предельно достижимого холода, и используется при сверхнизких температурах в качестве электроизолятора. Легированное тугоплавким металлом (например вольфрамом) серебро является идеальным материалом для изготовления высоковольтных переключателей и электропрерывателей. Серебряные контакты в сенсорных переключателях используются в компьютерных клавиатурах и различных панелях управления.

Кроме применения в качестве проводника серебро применяется в серебряно-цинковых аккумуляторах. В электрических аккумуляторах с щелочным электролитом многие детали подвергаются опасности воздействия на них едкого калия или натрия высокой концентрации. В то же время детали эти должны обладать высокой электропроводностью. Лучшего материала для них, чем серебро, обладающее устойчивостью к щелочам и высокой электропроводностью, не найти. В серебряно-цинковых аккумуляторах, которые обладают хорошими электрическими характеристиками и имеют малую массу и объем, электродами служат оксиды серебра Ag 2 O, AgO (катод) и губчатый цинк (анод); электролитом служит раствор KOH. При работе аккумулятора цинк окисляется, превращаясь в ZnO и Zn(OH) 2 , а оксид серебра восстанавливается до металла. Суммарную реакцию, протекающую при разрядке аккумулятора, можно приближенно выразить уравнением:

AgO + Zn = Ag + ZnO (2.9)

Напряжение заряженного серебряно-цинкового аккумулятора приближенно равно 1,85 В. При снижении напряжения до 1,25 В аккумулятор заряжают. При этом процессы на электродах «обращаются»: цинк восстанавливается, серебро окисляется - вновь получаются вещества, необходимые для работы аккумулятора.

Серебряно-цинковые гальванические (аккумуляторы) элемента имеют вдвое большую электрическую емкость, чем свинцовые (кислотные) элементы такого же размера, поэтому они все чаще применяются в радиотехнике, где уменьшению массы оборудования придается особенно большое значение. Перспективным направлением применения серебра является применение его комплексных соединений с органическими радикалами в электронных коммутаторах памяти, обусловленное следующим процессом: под действием света происходит обратимый переход между двумя стабильными состояниями этого соединения.

Огромное количество серебро идет на изготовление ювелирных украшений и химической посуды стойкой к действию щелочей.

Техника безопасности

Так как нитрат серебра очень ядовит и оставляет на коже черные несмываемые пятна, а иногда и глубокие ожоги следует аккуратно работать с реактивами: внимательно читать этикетки, не уносить реактивы общего пользования на свои рабочие места, во избежание загрязнения держать склянки с растворами закрытыми, не путать пробки, не выливать обратно в склянки растворы реактивов. Также необходимо работать в перчатках, халате, а лицо защитить маской от возможного попадания брызг на лицо. Если все же образовались черные пятна их можно удалить, последовательно смачивая йодной настойкой и раствором гипосульфита (тиосульфат натрия, NaSO).

Для проведения в пробирке того или иного опыта следует брать растворы в количествах не более 1-2 мл.

Необходимо соблюдать общие правила работы в химической лаборатории.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Серебро - сорок седьмой элемент Периодической таблицы. Обозначение - Ag от латинского «argentum». Расположен в пятом периоде, IB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 47.

Серебро распространено в природе значительно меньше, чем, например, медь; содержание его в земной коре составляет 10 -5 % (масс.). В некоторых местах (например, в Канаде) серебро встречается в самородном состоянии, но большую часть серебра из его соединений. Самой важной серебряной рудой является серебряный блеск, или агрентит, Ag 2 S.

В качестве примеси серебро присутствует почти во всех медных и особенно свинцовых рудах. Из этих руд получают около 80% всего добываемого серебра.

Чистое серебро - очень мягкий, тягучий металл (рис. 1), оно лучше всех металлов проводит теплоту и электрический ток.

Серебро - малоактивный металл. В атмосфере воздуха оно не окисляется ни при комнатных температурах, ни при нагревании. Часто наблюдаемое почернение серебряных предметов - результат образования на поверхности черного сульфида серебра Ag 2 S.

Рис. 1. Серебро. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса серебра

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии серебро существует в виде одноатомных молекул Ag, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 107,8682.

Изотопы серебра

Известно, что в природе серебро может находиться в виде двух стабильных изотопов 107 Ag и 109 Ag. Их массовые числа равны 107 и 109 соответственно. Ядро атома изотопа серебра 107 Ag содержит сорок семь протонов и шестьдесят нейтронов, а изотопа 109 Ag - такое число протонов и шестьдесят два нейтрона.

Существуют искусственные нестабильные изотопы серебра с массовыми числами от 93-х до 130-ти, а также тридцать шесть изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 104 Ag с периодом полураспада равным 69,2 минуты.

Ионы серебра

На внешнем энергетическом уровне атома серебра имеется один электрон, который является валентным:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 9 5s 2 .

В результате химического взаимодействия серебро отдает свой валентный электрон, т.е. является его донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Ag 0 -1e → Ag + ;

Ag 0 -2e → Ag 2+ .

Молекула и атом серебра

В свободном состоянии серебро существует в виде одноатомных молекул Ag. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу серебра:

Сплавы серебра

На практике чистое серебро вследствие мягкости почти не применяется: обычно его сплавляют с большим или меньшим количеством меди. Сплавы серебра служат для изготовления ювелирных и бытовых изделий, монет, лабораторной посуды.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Ещё за 2500 лет до нашей эры египетские воины использовали серебро для лечения боевых ран: накладывали на них тонкие серебряные пластины, и раны быстро заживали. В русской же православной церкви святую воду для прихожан всегда выдерживали в серебряных сосудах. Существуют много историй о том как серебряные сосуды спасали жизни, хранившим в них воду. Также существует мнение, что серебро придает силу, носящему его.

• Так как обладает наибольшей электропроводностью, теплопроводностью и стойкостью к окислению кислородом при обычных условиях, применяется для контактов электротехнических изделий, например, контакты реле, ламели, а также многослойных керамических конденсаторов.
• В составе припоев: медносеребряный припой ПСР-45 используется для пайки медных котлов, чем выше процент серебра, тем выше качество; иногда также, добавляя его к свинцу в количестве 5 %, им заменяют оловянный припой.
• В составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов (батареек).
• Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле (обычно в сплаве с медью, иногда с никелем и другими металлами).
• Используется при чеканке монет, наград - орденов и медалей.
• Йодистое серебро применяется для управления климатом ("разгон облаков")
• Из-за высочайшей электропроводности и стойкости к окислению применяется:
• в электротехнике и электронике как покрытие ответственных контактов
• в СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов
• Используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью (в обычных зеркалах используется алюминий). Определяющую роль его в этом вопросе сыграла его высокая отражательная способность и пластичность: из серебра можно получить пластинки толщиной всего лишь 0,25 мкм!
• Часто используется как катализатор в реакциях окисления, например при производстве формальдегида из метанола.
• Используется как дезинфицирующее вещество, в основном для обеззараживания воды. Некоторое время назад для лечения простуды использовали раствор протаргол и колларгол, которые представляли собой коллоидное серебро.

Области применения серебра постоянно расширяются и его применение - это не только сплавы, но и химические соединения. Определённое количество серебра постоянно расходуется для производства серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.

В химической промышленности применяются аппараты из серебра (для получения ледяной уксусной кислоты, фенола), лабораторная посуда (тигли или лодочки, в которых плавятся чистые щелочи или соли щелочных металлов, оказывающие разъедающее действие на большинство других металлов), лабораторные инструменты (шпатели, щипцы, сита и др.). Серебро и его соединения применяются в качестве катализаторов в реакциях обмена водород - дейтерий, детонации смеси воздух - ацетилен, при сжигании окиси углерода, окислении спиртов в альдегиды кислоты и др.
В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты в которых приготовляют фруктовые соки и другие напитки. В медицине известен ряд фармацевтических препаратов, содер­жащих коллоидное серебро.
Металлическое серебро служит для изготовления высококачественных оптических зеркал путем термического испарения. Бруски (или электролитический порошок) серебра служат положительными электродами в аккумуляторах, в которых отрицательными электродами являются пластинки из окиси цинка, электролит - едкое кали.
Существенную долю серебра потребляет электротехническая промышленность для серебрения медных проводников и при использовании высокочастотных волноводов. Серебро используется при производстве транзисторов, микросхем и других радиоэлектронных компонентов.

Серебро используется в качестве добавки (0,1-0,4 %) к свинцу для отливки токоотводов положительных пластин специальных свинцовых аккумуляторов (очень большой срок службы (до 10-12 лет) и малое внутреннее сопротивление).

Хлорид серебра используется в хлор-серебряно-цинковых батареях, а также для покрытий некоторых радарных поверхностей. Кроме того, хлорид серебра, прозрачный в инфракрасной области спектра, используется в инфракрасной оптике.

Монокристаллы фторида серебра используются для генерации лазерного излучения с длиной волны 0,193 мкм (ультрафиолетовое излучение).

Серебро используется в качестве катализатора в фильтрах противогазов.

Ацетиленид серебра (карбид) изредка применяется как мощное инициирующее взрывчатое вещество (детонаторы).

Фосфат серебра используется для варки специального стекла, используемого для дозиметрии излучений. Примерный состав такого стекла: фосфат алюминия - 42 %, фосфат бария - 25 %, фосфат калия - 25 %, фосфат серебра - 8 %.

Перманганат серебра, кристаллический тёмно-фиолетовый порошок, растворимый в воде; используется в противогазах. В некоторых специальных случаях серебро так же используется в сухих гальванических элементах следующих систем: хлор-серебряный элемент, бром-серебряный элемент, йод-серебряный элемент.

Серебро зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е174.

Применение серебра в фотографии

В 1737 г. немецкий ученый И. Шульце впервые обнаружил светочувствительность нитрата серебра. Однако лишь через 100 лет после этого открытия появилась первая фотография (19 августа 1839 г.) В этот день в Парижской академии наук было сделано сообщение о способе получения изображения. Такой метод фотографии впоследствии был назван дагеротипом. Изображение получали обработкой парами ртути экспонированного слоя AgI, нанесенного на отполированную серебряную пластину. На пластине в местах действия света образуется серебряная амальгама, рассеивающая свет. После удаления избытка AgI и обнажения зеркальной поверхности изображение можно наблюдать, держа пластину под определенным углом.
С тех пор коренным образом изменилась технология получения фотографического изображения. Однако и сейчас основным светочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидов серебра. Удивительно удачное сочетание в них различных физико-химических свойств позволило в относительно короткий срок разработать оптимальный способ получения фотографического изображения. Причем практическая фотография значительно определила теоретическое объяснение достигнутых результатов. Правда, в настоящее время этот разрыв довольно быстро сокращается. Но широкое применение фотографии ведет к истощению мировых запасов серебра и его удорожанию.
Кроме кинофотопромышленности, серебро употребляется в приборостроении и электромашиностроении, где используются его свойства отличного малоокисляющегося проводника тока. Химическая промышленность использует серебро для производства предметов лабораторного оборудования, стойких к действию щелочных растворов. Серебро так же идет на изготовление медицинских препаратов (колларгол, протаргол). Значительная доля серебра употребляется ювелирной промышленностью для изготовления драгоценных украшений, серебряной посуды и т.п.

Столовое серебро не только признак благополучия или богатства, но и средство профилактики и здоровья.

Из истории: известно, что за 2500 лет до Рождества Христова египетские воины использовали серебро для лечения своих ран - накладывали на них очень тонкие серебряные пластины, и раны быстро заживали.

Персидский царь Кир, по свидетельству Геродота, во время длительных походов хранил воду только в серебряных бочках. Таким образом ему удалось избежать множества заболеваний, распространенных в то время. В конце XIX столетия швейцарский ботаник Карл Негели установил, что под влиянием серебра, введенного в воду, в ней гибнут все вредные микроорганизмы. Ионы серебра препятствуют размножению болезнетворных бактерий, вирусов и грибков.

Войско великого Александра Македонского двигалось с боями по странам Азии (IV века до нашей эры). После того как войска вступили на территорию Индии, среди воинов начались тяжелые желудочно-кишечные заболевания...

После ряда кровопролитных сражений и пышно отпразднованных побед весной 326 года Александр Македонский вышел к берегам Инда. Однако победить главного своего врага - болезнь - "непобедимое" войско Александра не могло. Воины, истощенные и обессиленные, отказались идти вперед к берегам Ганга, куда влекла Александра жажда завоеваний. Осенью 326 года войска Александра начали отступление. Сохранившиеся описания истории походов Александра Македонского показывают, что рядовые воины болели чаще, чем военачальники, хотя последние находились в походе в одинаковых условиях с рядовыми воинами и в равной степени делили с ними все неудобства и лишения походной жизни. Только через 2250 лет причина различной заболеваемости воинов Александра Македонского была найдена. Она заключалась в разности снаряжения: рядовому воину полагался оловянный бокал, а военачальнику - серебряный.

Кроме того, столовое серебро на протяжении многих веков считалось символом достатка и респектабельности. Известен факт, что в семье графа Орлова, одного из фаворитов Екатерины II, в обиходе был сервиз, состоявший из 3275 серебряных предметов, на изготовление которых ушло более 2 тонн серебра.

Антибактериальные свойства серебра

На всех космических шаттлах при подготовке к употреблению вода обогащается серебром; на авиалайнерах используются серебряные водяные фильтры. Все чаще при очистке воды в бассейнах применяется серебро - оно не раздражает слизистые оболочки и более эффективно как антисептик. В Японии с помощью серебра очищается воздух. В Швейцарии широко применяют серебряные фильтры в домах и офисах.

Основоположником научного изучения механизма действия серебра на микробную клетку является швейцарский ботаник Карл Нигели, который в 80-е годы ХIХ века установил, что взаимодействие не самого металла, а его ионов с клетками микроорганизмов вызывает их гибель. Это явление он назвал олигодинамией (от греч. «олигос» - малый, следовый, и «динамос» - действие, т.е. действие следов). Ученый доказал, что серебро проявляет олигодинамическое действие только в растворенном (ионизированном) виде.

Немецкий ученый Винцент, сравнивая активность некоторых металлов, установил, что наиболее сильным бактерицидным действием обладает серебро, меньшим - медь и золото.

Большой вклад в изучение антимикробных свойств серебряной воды, ее применения для обеззараживания питьевой воды и пищевых продуктов внесен академиком Л.А. Кульским. Его экспериментами, а позднее и работами других исследователей доказано, что именно ионы металлов и их диссоциированные соединения (вещества, способные распадаться на ионы) вызывают гибель микроорганизмов. Медико-биологическими исследованиями установлено, что бактерицидные свойства серебра объясняются уникальной способностью его ионов блокировать ферменты болезнетворных микроорганизмов, что приводит к их гибели. При этом микроорганизмы, необходимые для жизнедеятельности человека, сохраняются.

Пробы серебра

Проба (нем. Probe, от лат. probo - испытываю, оцениваю) благородных металлов, количественное содержание золота, серебра, платины или палладия (то есть благородных металлов) в лигатурном сплаве, из которого изготовляются ювелирные изделия, зубопротезные диски, монеты, медали и другое.