Серебро

Распространение в природе

Физические свойства

Химические свойства

Получение

Применение

Серебро в искусстве

Серебро в организме

Экономическое значение Серебра

Серебро (лат. Argentum), Ag, химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 47, атомная масса 107,868; металл белого цвета, пластичный, хорошо полируется. В природе находится в виде смеси двух стабильных изотопов ¹⁰⁷Ag и ¹⁰⁹Ag; из радиоактивных изотопов практически важен ¹¹⁰Ag (T_½ = 253 сут). Серебро было известно в глубокой древности (4-е тысячелетие до н. э.) в Египте, Персии, Китае.

Распространение Серебра в природе. Среднее содержание Серебра в земной коре (кларк) 7·10^-6% по массе. Встречается преимущественно в средне- и низкотемпературных гидротермальных месторождениях, в зоне обогащения сульфидных месторождений, изредка - в осадочных породах (среди песчаников, содержащих углистое вещество) и россыпях. Известно свыше 50 минералов Серебра. В биосфере Серебро в основном рассеивается, в морской воде его содержание 3·10^-8%. Серебро - один из наиболее дефицитных элементов.

Физические свойства Серебра. Серебро имеет гране-центрированную кубич. решетку (а = 4,0772 Å при 20 °С). Атомный радиус 1,44 Å, ионный радиус Ag⁺ 1,13 Å. Плотность при 20 °С 10,5 г/см³; t_пл 960,8 °С; T_кип 2212 °С; теплота плавления 105 кДж/кг (25,1 кал/г). Серебро обладает наивысшими среди металлов удельной электропроводностью 6297 сим/м (62,97 ом^-1·см^-1) при 25 °С, теплопроводностью 407,79 Вт/(м·К.) [0,974 кал/(см·°С·сек)] при 18 °С и отражательной способностью 90-99% (при длинах волн 100000-5000 Å). Удельная теплоемкость 234,46 дж/(кг·К) [0,056 кал!(г·°С)], удельное электросопротивление 15,9 ном·м (1,59 мком·см) при 20 °С. Серебро диамагнитно с атомной магнитной восприимчивостью при комнатной температуре -21,56·10^-6, модуль упругости 76480 Мн/м² (7648 кгс/мм²), предел прочности 100 Мн/м² (10 кгс/мм²), твердость по Бринеллю 250 Мн/м²(25 кгс/мм²). Конфигурация внешних электронов атома Ag 4d¹⁰5s¹.

Химические свойства Серебра. Серебро проявляет химические свойства, характерные для элементов Iб подгруппы периодической системы Менделеева. В соединениях обычно одновалентно.

Серебро находится в конце электрохимического ряда напряжений, его нормальный электродный потенциал Ag = Ag⁺ + e^- равен 0,7978 в.

При обычной температуре Ag не взаимодействует с О₂, N₂ и Н₂. При действии свободных галогенов и серы на поверхности Серебра образуется защитная пленка малорастворимых галогенидов и сульфида Ag₂S (кристаллы серо-черного цвета). Под влиянием сероводорода H₂S, находящегося в атмосфере, на поверхности серебряных изделий образуется Ag₂S в виде тонкой пленки, чем объясняется потемнение этих изделий. Сульфид можно получить действием сероводорода на растворимые соли Серебра или на водные суспензии его солей. Растворимость Ag₂S в воде 2,48·10^-3 моль/л (25 °С). Известны аналогичные соединения - селенид Ag₂Se и теллурид Ag₂Te.

Из оксидов Серебра устойчивыми являются оксид (I) Ag₂O и оксид (II) AgO. Оксид (I) образуется на поверхности Серебра в виде тонкой пленки в результате адсорбции кислорода, которая увеличивается с повышением температуры и давления.

Ag₂O получают действием КОН на раствор AgNO₃. Растворимость Ag₂O в воде - 0,0174 г/л. Суспензия Ag₂O обладает антисептическими свойствами. При 200 °С оксид Серебра (I) разлагается. Водород, оксид углерода (II), многие металлы восстанавливают Ag₂O до металлического Ag. Озон окисляет Ag₂O с образованием AgO. При 100 °С AgO разлагается на элементы со взрывом. Серебро растворяется в азотной кислоте при комнатной температуре с образованием AgNO₃. Горячая концентрированная серная кислота растворяет Серебро с образованием сульфата Ag₂SO₄ (растворимость сульфата в воде 0,79% по массе при 20 °С). В царской водке Серебро не растворяется из-за образования защитной пленки AgCl. В отсутствие окислителей при обычной температуре НCl, HBr, HI не взаимодействуют с Серебром благодаря образованию на поверхности металла защитной пленки малорастворимых галогенидов. Большинство солей Серебра, кроме AgNO₃, AgF, AgClO₄, обладают малой растворимостью. Серебро образует комплексные соединения, большей частью растворимые в воде. Многие из них имеют практическое значение в химические технологии и аналитической химии, например комплексные ионы [Ag(CN)₂]^-, [Ag(NH₃)₂]⁺, [Ag(SCN)₂]^-.

Получение Серебра. Большая часть Серебра (около 80%) извлекается попутно из полиметаллических руд, а также из руд золота и меди. При извлечении Серебра из серебряных и золотых руд применяют метод цианирования - растворения Серебра в щелочном растворе цианида натрия при доступе воздуха:

2Ag + 4NaCN + ½O₂ + H₂O = 2Na[Ag(CN)₂] + 2NaOH.

Из полученных растворов комплексных цианидов Серебро выделяют восстановлением цинком или алюминием:

2[Ag(CN)₂]^-+ Zn = [2Zn(CN)₄]^2- + 2Ag.

Из медных руд Серебро выплавляют вместе с черновой медью и затем выделяют его из анодного шлама, образующегося при электролитической очистке меди. При переработке свинцово-цинковых руд Серебро концентрируется в сплавах свинца - черновом свинце, из которого его извлекают добавлением металлического цинка, образующего с Серебром нерастворимое в свинце тугоплавкое соединение Ag₂Zn₃, всплывающее на поверхность свинца в виде легко снимающейся пены.

Далее для отделения Серебра от цинка последний отгоняют при 1250 °С. Извлеченное из медных или свинцово-цинковых руд Серебро сплавляют (сплав Доре) и подвергают электролитической очистке.

Применение Серебра. Серебро используют преимущественно в виде сплавов: из них чеканят монеты, изготовляют бытовые изделия, лабораторную и столовую посуду. Серебро покрывают радиодетали для придания им лучшей электропроводности и коррозионной стойкости; в электротехнической промышленности применяются серебряные контакты. Для пайки титана и его сплавов используются серебряные припои; в вакуумной технике Серебро служит конструкционным материалом. Металлическое Серебро идет на изготовление электродов для серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторов. Оно служит катализатором в неорганических и органических синтезе (например, в процессах окисления спиртов в альдегиды и кислоты, а также этилена в окись этилена). В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты, в которых приготовляют фруктовые соки. Ионы Серебра в малых концентрациях стерилизуют воду. Соединения Серебра (AgBr, AgCl, AgI) применяются для производства кино- и фотоматериалов.

Серебро в искусстве. Благодаря красивому белому цвету и податливости в обработке Серебро с глубокой древности широко используется в искусстве. Однако чистое Серебро слишком мягко, поэтому при изготовлении монет и различных художественных произведений в него добавляют цветные металлы, чаще всего медь. Средствами обработки Серебра и украшения изделий из него служат чеканка, литье, филигрань, тиснение, применение эмалей, черни, гравировки, золочения.

Высокая культура художественной обработки Серебра характерна для искусства эллинистического мира, Древнего Рима, Древнего Ирана (сосуды эпохи Сасанидов, 3-7 века), средневековой Европы. Разнообразием форм, выразительностью силуэтов, мастерством фигурной и орнаментальной чеканки и литья отличаются изделия из Серебра, созданные мастерами Возрождения и барокко (Б. Челлини в Италии, ювелиры из семейств Ямницеров, Ленкеров, Ламбрехтов и других в Германии). В 18 - начале 19 вв. ведущая роль в производстве изделий из серебра переходит к Франции (К. Баллен, Т.Жермен, Р. Ж. Огюст и других). В искусстве 19-20 веков преобладает мода на незолоченое серебро; среди технических приемов доминирующее положение занимает литье, распространяются машинные приемы обработки. В русском искусстве 19 - начала 20 вв. выделяются изделия фирм Грачевых, П. А. Овчинникова, П. Ф. Сазикова, П. К. Фаберже, И. П. Хлебникова. Творческое развитие традиций ювелирного искусства прошлого, стремление наиболее полно выявить декоративные качества Серебра характерны для советских изделий из Серебра, среди которых видное место занимают произведения народных мастеров.

Серебро в организме. Серебро - постоянная составная часть растений и животных. Его содержание составляет в среднем в морских растениях 0,025 мг на 100 г сухого вещества, в наземных - 0,006 мг;, в морских животных - 0,3-1,1 мг, в наземных - следовые количества (10^-2-10^-4 мг).

У животных накапливается в некоторых эндокринных железах, пигментной оболочке глаза, в эритроцитах; выводится главным образом с фекалиями. Серебро в организме образует комплексы с белками (глобулинами крови, гемоглобином и других). Блокируя сульфгидрилъные группы, участвующие в формировании активного центра ферментов, Серебро вызывает ингибирование последних, в частности инактивирует аденозинтрифосфатазную активность миозина. При парентеральном введении Серебро фиксируется в зонах воспаления; в крови связывается преимущественно глобулинами сыворотки.

Препараты Серебра обладают антибактериальным, вяжущим и прижигающим действием, что связано с их способностью нарушать ферментные системы микроорганизмов и осаждать белки. В медицинской практике наиболее часто применяют нитрат серебра, колларгол, протаргол (в тех же случаях, что и колларгол); бактерицидную бумагу (пористая бумага, пропитанная нитратом и хлоридом Серебра) применяют при небольших ранах, ссадинах, ожогах и т. п.

Экономическое значение Серебра. Серебро в условиях товарного производства выполняло функцию всеобщего эквивалента наряду с золотом и приобрело, как и последнее, особую потребительную стоимость - стало деньгами. Товарный мир выделил Серебро в качестве денег потому, что оно обладает важными для денежных товаров свойствами: однородностью, делимостью, сохраняемостью, портативностью (высокой стоимостью при небольших объеме и массе), легко поддается обработке.

Первоначально Серебро обращалось в форме слитков. В странах Древнего Востока (Ассирия, Вавилон, Египет), а также в Греции и Риме Серебро было широко распространенным денежным металлом наряду с золотом и медью. В Древнем Риме чеканка монет из Серебра начата в 4-3 веках до нашей эры. Чеканка первых древнерусских монет из Серебра началась в 9-10 веках.

В период раннего средневековья преобладала чеканка золотой монеты. С 16 века в связи с недостатком золота, расширением добычи Серебра в Европе и притоком его из Америки (Перу и Мексики) Серебро стало основным денежным металлом в странах Европы. В эпоху первоначального накопления капитала почти во всех странах существовал серебряный монометаллизм или биметаллизм. Золотые и серебряные монеты обращались по действительной стоимости содержавшегося в них благородного металла, причем ценностное соотношение между этими металлами складывалось стихийно, под влиянием рыночных факторов. В конце 18 - начале 19 вв. на смену системе параллельной валюты пришла система двойной валюты, при которой государство в законодательном порядке устанавливало обязательное соотношение между золотом и Серебром. Однако эта система оказалась чрезвычайно неустойчивой, так как в условиях стихийного действия закона стоимости неизбежно возникало несоответствие между рыночными и фиксированными стоимостями золота и Серебра. В конце 19 века стоимость Серебра резко снизилась вследствие совершенствования способов его добычи из полиметаллических руд (в 70-80-е годы 19 века отношение стоимости золота к Серебру составляло 1:15 - 1:16, в начале 20 века уже 1:38 - 1:39). Рост мировой добычи золота ускорил процесс вытеснения обесценившегося Серебра из обращения. В последней четверти 19 века широкое распространение в мире получил золотой монометаллизм. В большинстве стран мира вытеснение серебряной валюты золотой закончилось в начале 20 века. Серебряная валюта сохранилась примерно до середины 30-х годов 20 века в ряде стран Востока (Китай, Иран, Афганистан и других). С отходом этих стран от серебряного монометаллизма Серебро окончательно утратило значение валютного металла. В промышленно развитых странах Серебро используется только для чеканки разменной монеты.

Рост использования Серебра в технических целях, в зубоврачебном деле, в медицине, а также в производстве ювелирных изделий после 2-й мировой войны 1939-45 годов в условиях отставания добычи Серебра от потребностей рынка вызвал его нехватку. До войны около 75% добываемого Серебра ежегодно использовалось для монетарных целей. В 1950-65 годах этот показатель снизился в среднем до 50%, а в последующие годы продолжал снижаться, составив в 1971 году всего 5% . Многие страны перешли к использованию в качестве монетарного материала медно-никелевых сплавов. Хотя серебряные монеты все еще находятся в обращении, чеканка новых монет из Серебра во многих странах запрещена, а в некоторых значительно уменьшено его содержание в монетах. В США, например, согласно закону о чеканке монет, принятому в 1965, около 90% Серебра, которое шло раньше для чеканки монет, выделено для других целей. Содержание Серебра в 50-центовой монете снижено с 90 до 40%, а монеты достоинством в 10 и 25 центов, содержавшие ранее 90% Серебра, чеканятся без примесей Серебра. Новые монеты из Серебра чеканятся в связи с различными памятными событиями (Олимпийскими играми, юбилеями, мемориалами и т. д.).

Основными потребителями Серебра являются следующие отрасли: производство ювелирных изделий (столового Серебро и анодированных изделий), электротехническая и электронная промышленность, а также кинофотопромышленность.