Серебро

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
47 ПалладийСереброКадмий
Cu

Ag

Au
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
47Ag
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 047 Silver.svg
Внешний вид простого вещества
Silver crystal.jpg
Мягкий металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Название, символ, номер

Серебро / Argentum (Ag), 47

Атомная масса
(молярная масса)

107,8682(2)[1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Kr] 4d10 5s1

Радиус атома

144 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

134 пм

Радиус иона

(+2e) 89 (+1e) 126 пм

Электроотрицательность

1,93 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

+0,799

Степени окисления

2, 1

Энергия ионизации
(первый электрон)

 1-й 730,5 кДж/моль (эВ)
2-й: 2070 кДж/моль (эВ)
3-й: 3361 кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

10,5 г/см³

Температура плавления

1235,1 К; 962 °C

Температура кипения

2485 K

Уд. теплота плавления

11,95 кДж/моль

Уд. теплота испарения

254,1 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

25,36[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

10,3 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая гранецентрированая

Параметры решётки

4,086 Å

Температура Дебая

225 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 429 Вт/(м·К)

47
Серебро
Ag
107,868
4d105s1

Серебро́ — элемент 11 группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы первой группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 47. Обозначается символом Ag (лат. Argentum).

Простое вещество серебро (CAS-номер: 7440-22-4) — ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решётка — гранецентрированная кубическая. Температура плавления — 962 °C, плотность — 10,5 г/см³.

История[править | править вики-текст]

Серебро известно человечеству с древнейших времён. Это связано с тем, что в своё время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде — его не приходилось выплавлять из руд. Это предопределило довольно значительную роль серебра в культурных традициях различных народов. В Ассирии и Вавилоне серебро считалось священным металлом и являлось символом Луны. В Средние века серебро и его соединения были очень популярны среди алхимиков. С середины XIII века серебро становится традиционным материалом для изготовления посуды. Кроме того, серебро и по сей день используется для чеканки монет.

Происхождение названия[править | править вики-текст]

Достаточно очевидно, что рус. серебро, польск. srebro, болг. сребро, ст.-слав. сьребро восходят к праславянскому *sьrebro, которое имеет соответствия в балтийских (лит. sidabras, др.-прусск. sirablan) и германских (готск. silubr, нем. Silber, англ. silver) языках. Дальнейшая этимология за пределами германо-балто-славянского круга языков неясна, предполагают либо сближение с анатолийским subau-ro «блестящий», либо раннее заимствование из языков Ближнего Востока: ср. аккад. sarpu «очищенное серебро», от аккад. sarapu «очищать, выплавлять», или из доиндоевропейских языков древней Европы: ср. баск. zilar[3].

По-гречески серебро — «ἄργυρος», «árgyros», от индоевропейского корня «*H₂erǵó-, *H₂erǵí-», означающего «белый», «блистающий». Отсюда происходит и его латинское название — «argentum».

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

Среднее содержание серебра в земной коре (по Виноградову) — 70 мг/т. Максимальные его концентрации устанавливаются в глинистых сланцах, где достигают 1г/т. Серебро характеризуется относительно низким энергетическим показателем ионов, что обуславливает незначительное проявление изоморфизма этого элемента и сравнительно трудное его вхождение в решётку других минералов. Наблюдается лишь постоянный изоморфизм ионов серебра и свинца. Ионы серебра входят в решётку самородного золота, количество которого иногда достигает в электруме почти 50 % по весу. В небольшом количестве ион серебра входит в решётку сульфидов и сульфосолей меди, а также в состав теллуридов, развитых в некоторых полиметаллических и особенно, в золото-сульфидных и золото-кварцевых месторождениях.

Определённая часть благородных и цветных металлов встречается в природе в самородной форме. Известны и документально подтверждены факты нахождения не просто больших, а огромных самородков серебра. Так, например, в 1477 году на руднике «Святой Георгий» (месторождение Шнееберг в Рудных горах в 40-45 км от города Фрайберг) был обнаружен самородок серебра весом 20 т. Глыбу серебра размером 1 х 1×2,2 м выволокли из горной выработки, устроили на ней праздничный обед, а затем раскололи и взвесили. В Дании, в музее Копенгагена, находится самородок весом 254 кг, обнаруженный в 1666 году на норвежском руднике Конгсберг. Крупные самородки обнаруживали и на других континентах. В настоящее время в здании парламента Канады хранится одна из добытых на месторождении Кобальт в Канаде самородных пластин серебра, имеющая вес 612 кг. Другая пластина, найденная на том же месторождении и получившая за свои размеры название «серебряный тротуар», имела длину около 30 м и содержала 20 т серебра. Однако, при всей внушительности когда-либо обнаруженных находок, следует отметить, что серебро химически более активно, чем золото, и по этой причине реже встречается в природе в самородном виде. По этой же причине растворимость серебра выше и его концентрация в морской воде на порядок больше, чем у золота (около 0,04 мкг/л и 0,004 мкг/л[4] соответственно).

Руда серебра, Приморье.

Известно более 50 природных минералов серебра, из которых важное промышленное значение имеют лишь 15-20, в том числе:

Как и другим благородным металлам, серебру свойственны два типа проявлений:

  • собственно серебряные месторождения, где оно составляет более 50 % стоимости всех полезных компонентов;
  • комплексные серебросодержащие месторождения (в которых серебро входит в состав руд цветных, легирующих и благородных металлов в качестве попутного компонента).

Собственно серебряные месторождения играют достаточно существенную роль в мировой добыче серебра, однако следует отметить, что основные разведанные запасы серебра (75 %) приходятся на долю комплексных месторождений.

Месторождения[править | править вики-текст]

Значительные месторождения серебра расположены на территориях следующих стран:

Германия, Испания, Перу, Чили, Мексика, Китай, Канада, США, Австралия, Польша, Россия, Казахстан, Румыния, Швеция, Чехия, Словакия, Австрия, Венгрия, Норвегия[5]. Также, месторождения серебра есть в Армении, на Кипре и на Сардинии[6].

Производство серебра по странам (2011 год)

Физические свойства[править | править вики-текст]

Самородок серебра

Чистое серебро — довольно тяжёлый (легче свинца, но тяжелее меди, плотность — 10,5 г/см³), необычайно пластичный серебристо-белый металл (коэффициент отражения света близок к 100 %). Тонкая серебряная фольга в проходящем свете имеет фиолетовый цвет. C течением времени металл тускнеет, реагируя с содержащимися в воздухе следами сероводорода и образуя налёт сульфида, чья тонкая пленка придает тогда металлу характерную розоватую окраску. Обладает самой высокой теплопроводностью среди металлов. При комнатной температуре имеет самую высокую электропроводность среди всех известных металлов (удельное электрическое сопротивление 1,59·10−8 Ом·м при температуре 20 °C). Относительно тугоплавкий металл, температура плавления 962 °C.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Серебро, будучи благородным металлом, отличается относительно низкой реакционной способностью, оно не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах. Однако в окислительной среде (в азотной, горячей концентрированной серной кислоте, а также в соляной кислоте в присутствии свободного кислорода) серебро растворяется:

\mathsf{Ag + 2HNO_{3(conc)} = AgNO_{3} + NO_{2} {\uparrow} + H_{2}O}

Растворяется оно и в хлорном железе, что применяется для травления:

\mathsf{Ag + FeCl_{3} = AgCl + FeCl_{2}}

Серебро также легко растворяется в ртути, образуя амальгаму (жидкий сплав ртути и серебра).

Серебро не окисляется кислородом даже при высоких температурах, однако в виде тонких плёнок может быть окислено кислородной плазмой или озоном при облучении ультрафиолетом. Во влажном воздухе в присутствии даже малейших следов двухвалентной серы (сероводород, тиосульфаты, резина) образуется налёт малорастворимого сульфида серебра, обуславливающего потемнение серебряных изделий:

\mathsf{4Ag + 2H_{2}S + O_{2} = 2Ag_{2}S + 2H_{2}O}

В отсутствии кислорода:

\mathsf{2Ag + H_{2}S = Ag_{2}S + H_{2} {\uparrow}}

Свободные галогены легко окисляют серебро до галогенидов:

\mathsf{2Ag + I_{2} = 2AgI}

Однако на свету эта реакция обращается, и галогениды серебра (кроме фторида) постепенно разлагаются. На этом явлении основан принцип чёрно-белой фотографии.

При нагревании с серой серебро даёт сульфид.

\mathsf{2Ag + S = Ag_{2}S}.

Серебро, в отличие от золота, не растворяется в царской водке из-за образования пленки хлорида на его поверхности.

Наиболее устойчивой степенью окисления серебра в соединениях является +1. В присутствии аммиака соединения серебра (I) дают легко растворимый в воде комплекс [Ag(NH3)2]+. Серебро образует комплексы так же с цианидами, тиосульфатами. Комплексообразование используют для растворения малорастворимых соединений серебра, для извлечения серебра из руд. Более высокие степени окисления (+2, +3) серебро проявляет только в соединении с кислородом (AgO, Ag2O3) и фтором (AgF2, AgF3), такие соединения гораздо менее устойчивы, чем соединения серебра (I).

Соли серебра (I), за редким исключением (нитрат, перхлорат, фторид), нерастворимы в воде, что часто используется для определения ионов галогенов (хлора, брома, йода) в водном растворе.

Применение[править | править вики-текст]

Серебряная монета
  • 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: медносеребряные припои ПСр-72, ПСр-45 и другие, используется для пайки разнообразных ответственных соединений, в том числе, разнородных металлов, припои с высоким содержанием серебра используются в ювелирных изделиях, а со средним — в разнообразной технике, от сильноточных выключателей до жидкостных ракетных двигателей, иногда также, добавляя его к свинцу в количестве 3 % (ПСр-3), 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.
  • Галогениды серебра и нитрат серебра используются в фотографии, так как обладают высокой светочувствительностью.
  • Иодистое серебро применяется для управления климатом («разгон облаков»)
  • Из-за высочайшей электропроводности и стойкости к окислению применяется:
    • в электротехнике и электронике как покрытие ответственных контактов и проводников в высокочастотных цепях
    • в СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов
  • Используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью (в обычных зеркалах используется алюминий).
  • Часто используется как катализатор в реакциях окисления, например при производстве формальдегида из метанола, а также эпоксида из этилена.
  • Используется как дезинфицирующее вещество, в основном для обеззараживания воды. Ограничено применяется в виде солей (нитрат серебра) и коллоидных растворов (протаргол и колларгол) как вяжущее средство. В прошлом применение препаратов серебра было значительно шире.

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.

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.

В медицине[править | править вики-текст]

Основная статья: Коллоидное серебро

Начиная с 1990 г., в нетрадиционной медицине наблюдается возрождение использования коллоидного серебра в качестве средства для лечения многочисленных болезней. В лабораторных условиях исследования дают весьма противоречивые результаты; результаты одних исследований показывают, что его антимикробное воздействие весьма незначительно, в то время как другие показали, что раствор 5-30 ppm является эффективным против стафилококка и кишечной палочки. Данное противоречие связано с размерами коллоидных частиц серебра — чем меньше их размер, тем более выражен антимикробный эффект[7]. Следует отметить, что раствор 5-30 ppm (5-30 мг/л) уже опасен для человека[8].

Серебро — это тяжёлый металл, содержание которого в питьевой воде регламентировано СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая» — серебру присвоен класс опасности 2, «высокоопасное вещество». Госсанэпидемнадзор официально утвердил гигиенические нормативы содержания вредных веществ в питьевой воде, в этих нормативах содержание серебра в питьевой воде ограничено концентрацией 0,05 мг/л[8].

В США и Австралии препараты на основе коллоидного серебра не признаны лекарствами и предлагаются в продовольственных магазинах. Также в изобилии их можно встретить в Интернет-магазинах по всему миру в качестве БАД (биологически активных добавок), более простое название — пищевые добавки. Законом США и Австралии было запрещено маркетологам приписывать медицинскую эффективность коллоидному серебру. Но некоторые сайты, в том числе на их территории, по-прежнему указывают на благотворное воздействие препарата при профилактике простуды и гриппа, а также на лечебное воздействие при более серьёзных заболеваниях, таких как диабет, рак, синдром хронической усталости, ВИЧ/СПИД, туберкулез, и другие заболевания. Нет никаких медицинских исследований, свидетельствующих о том, что коллоидное серебро эффективно для какого-либо из этих заявленных симптомов.

До эпохи доказательной медицины растворы солей серебра широко применяли в качестве антисептических и вяжущих средств. На этом свойстве серебра основано действие таких лекарственных препаратов, как протаргол, колларгол и др., представляющих собой коллоидные формы серебра. В настоящее время препараты серебра применяются всё реже в связи с низкой эффективностью.

Физиологическое действие[править | править вики-текст]

Следы серебра (порядка 0,02 мг/кг веса) содержатся в организмах всех млекопитающих. Но его биологическая роль недостаточно изучена. У человека повышенным содержанием серебра (0,03 мг на 1000 г свежей ткани, или 0,002 вес. % в золе) характеризуется головной мозг. Интересно, что в изолированных ядрах его нервных клеток — нейронах — серебра гораздо больше (0,08 вес.% в золе)[9].

С пищевым рационом человек получает в среднем около 0,1 мг Ag в сутки. Относительно много его содержит яичный желток (0,2 мг в 100 г). Выводится серебро из организма главным образом с калом[9].

Ионы серебра обладают бактериостатическими свойствами. Однако, для достижения бактериостатического эффекта концентрацию ионов серебра в воде необходимо повысить настолько, что она становится непригодной для питья. Бактериостатические свойства серебра известны с древности. 2500 лет назад персидский царь Кир в своих военных походах использовал серебряные сосуды для хранения воды. Покрытие поверхностных ран серебряными пластинами практиковалось ещё в древнем Египте. Очистку больших количеств воды, основанную на бактерицидном действии серебра, особенно удобно производить электрохимическим путём[9].

В начале 1970-х нижний предел бактериостатического действия серебра оценивался содержанием его в воде порядка 1 мкг/л[9]. По данным 2009 года — нижний предел действия находится на уровне 50-300 мкг/л[7], что уже опасно для человека.

Как и все тяжёлые металлы, серебро при избыточном поступлении в организм токсично[9].

По санитарным нормам США содержание серебра в питьевой воде не должно превышать 0,05 мг/л.

При длительном поступлении в организм избыточных доз серебра развивается аргирия, внешне выражающаяся серой окраской слизистых оболочек и кожи[10], причем преимущественно на освещённых участках тела, что обусловлено отложением частичек восстановленного серебра. Какие-либо расстройства самочувствия заболевших аргирией наблюдаются далеко не всегда. Вместе с тем немедицинскими источниками отмечалось, что они не подвержены инфекционным заболеваниям[9].

Согласно действующим российским санитарным нормам серебро относится к высокоопасным веществам (класс опасности 2 по санитарно-токсикологическому признаку вредности), и предельно допустимая концентрация серебра в питьевой воде составляет 0,05 мг/л[8].

Добыча серебра[править | править вики-текст]

Предполагается, что первые месторождения серебра находились в Сирии в (5000-3400 гг. до н. э.), откуда металл привозили в Египет.[источник не указан 1205 дней]

В VI—V веках до н. э. центр добычи серебра переместился в Лаврийские рудники в Греции.[источник не указан 1205 дней]

C IV по середину I века до н. э. лидером по производству серебра были Испания и Карфаген.[источник не указан 1205 дней]

Во II—XIII вв. действовало множество рудников по всей Европе, которые постепенно истощались.

По мере расширения торговых связей, требующих денежного обращения, в XII—XIII веках выросла добыча серебра в Гарце, Тироле (главный центр добычи — Швац), Рудных горах, позднее в Силезии, Трансильвании, Карпатах и Швеции. С середины XIII до середины XV веков ежегодная добыча серебра в Европе составляла 25-30 т; во 2-й половине XV века она достигала 45-50 т в год. На германских серебряных рудниках в это время работало около 100 тысяч человек.[11] Крупнейшим из старых месторождений самородного серебра является открытое в 1623 году месторождение Конгсберг в Норвегии[12].

Освоение Америки привело к открытию богатейших месторождений серебра в Кордильерах. Главным источником становится Мексика, где в 15211945 гг. было добыто около 205 тыс. т металла — около трети всей добычи за этот период. В крупнейшем месторождении Южной Америки — Потоси — за период с 1556 по 1783 год добыто серебра на 820 513 893 песо и 6 «прочных реалов» (последний в 1732 году равнялся 85 мараведи)[13].

В России первое серебро было выплавлено в июле 1687 года российским рудознатцем Лаврентием Нейгартом из руд Аргунского месторождения[14]. В 1701 году в Забайкалье был построен первый сереброплавильный завод, который на постоянной основе стал выплавлять серебро 3 года спустя. Некоторое количество серебра добывалось на Алтае. Лишь в середине XX века освоены многочисленные месторождения на Дальнем Востоке[12].

В 2008 году[15] всего добыто 20 900 т серебра. Лидером добычи является Перу (3600 т), далее следуют Мексика (3000 т), Китай (2600 т), Чили (2000 т), Австралия (1800 т), Польша (1300 т), США (1120 т), Канада (800 т).

На 2008 год, лидером добычи серебра в России является компания «Полиметалл», добывшая в 2008 году 535 т[16]. В 2009 и 2010 гг. «Полиметалл» добыл по 538 т серебра, в 2011 г. 619 т.

Мировые запасы серебра оцениваются в 570 000 т[источник не указан 126 дней].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. Редкол.: Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 323. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5852700398.
  3. В. В. Иванов. Целесообразность человека. Часть пятая., «Новая газета» (3 сентября 2012). Проверено 5 сентября 2012.
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
  5. Про серебро " месторождения
  6. Про серебро " История серебра
  7. 1 2 Khaydarov R.A, Khaydarov R.R., Estrin Y., Cho S., Scheper T, and Endres C, «Silver nanoparticles: Environmental and human health impacts», Nanomaterials: Risk and Benefits, Series: NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security, 2009, Springer, Netherlands, pp. 287—299 ISSN 1874-6519 URL http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4020-9491-0
  8. 1 2 3 СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества
  9. 1 2 3 4 5 6 Некрасов Б. В. Основы общей химии, 1973 г. — Т. 3. — С. 44, 52.
  10. Интернет-знаменитость «Папа Смурф» скончался в США на 63 году жизни
  11. Горная энциклопедия
  12. 1 2 Михаил Максимов «Очерк о серебре»
  13. Письмо казначея Потоси дона Ламберто де Сьерра императору Карлу III от 16 июня 1784 года. // Colleccion de documentos ineditos para la historia de Espana. Tomo V. — Madrid, 1844.
  14. Трухин В. И. О «бедном» Нейдгарте замолвите слово // Российский исторический иллюстрированный журнал «РОДИНА» 2012 г., № 12
  15. MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2009
  16. ПРАЙМ-ТАСС:"Полиметалл" в янв-июне получил 19 млн долл чистой прибыли

Ссылки[править | править вики-текст]