Серебро


Серебро (Ag) — элемент с атомным номером 47 побочной подгруппы первой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева. Серебро — благородный металл, ковкий, пластичный серебристо-белого цвета. Имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку, температуру плавления — 960 °C и плотность — 10,5 г/см*3. Кроме того, этот металл обладает наибольшей отражательной способностью и самой высокой электро- и теплопроводностью.

Этот металл пользовался популярностью уже в древние времена. Украшения из серебра изготовлялись египтянами еще 6 000 лет назад: так в Египте археологами были найдены серебряные изделия, относящиеся к периоду 5000—3500 гг. до н. э. Это относится и к другим древним государствам, где серебро было в цене и порой считалось священным металлом, — Ассирия, Вавилон, древний Китай. Широкое распространение и массовое использования этого благородного металла легко объясняется — ранее серебро, как и золото, довольно часто встречалось в самородном виде, и его не приходилось выплавлять из руд. Например, в Рудных горах (месторождение Шнеберг близ города Фрайберг) в 15 веке был найден серебряный самородок весом 20 тонн. В Норвегии на руднике Конгсберг обнаружили самородок весом более 250 кг. Не только Европа может похвастать такими находками, крупные самородки обнаруживали и в странах Нового Света. Так в месторождении Коболт (Канада) были обнаружены самородные пластины большого размера и веса. Одна из них весила более 600 кг, а другая, имеющая длину 30 метров, содержала более 20 тонн серебра! За свой размер этот самородок получил название «серебряный тротуар». Самородок, найденный в Ханарсильо (Чили) весил 1 420 кг. Огромное количество монет было отчеканено из серебра добытого около города Иоахимсталя — нынешний Яхимов (Чехия).

Кроме перечисленных стран промышленные месторождения самородкового серебра разрабатываются в Северной Америке (Кордильеры), в Японии, России, странах СНГ и многих других.

Помимо того, что серебро использовалось человечеством в качестве ювелирного материала, оно благодаря своим физико-химическим свойствам (высокая электропроводность, теплопроводность и стойкость к окислению кислородом — при обычных условиях) нашло огромное применение в технике, медицине, пищевой промышленности и в других областях.

Серебром покрывают радиодетали для придания им лучшей электропроводности и коррозионной стойкости, используют в качестве катализатора в реакциях окисления. Из серебра изготовляют контакты, применяемые в электротехнической промышленности.  Этот металл применяют для пайки титана и его сплавов, он идет на изготовление серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторов. В пищевой промышленности используются аппараты из серебра для приготовления фруктовых соков, кроме того, серебро зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е174. Ионами серебра стерилизуют воду. Медицинские препараты серебра обладают антибактериальным, вяжущим и прижигающим (ляпис) действием, что обеспечивается их способностью нарушать ферментные системы микроорганизмов и осаждать белок. Соединения этого металла применяются в производстве кино- и фотоматериалов.

Серебро по-прежнему применяется в ювелирном деле, как и тысячи лет назад, используется при чеканке монет, наградных орденов и медалей. Области применения серебра постоянно расширяются. Например, йодистое серебро применяется для управления климатом — так называемый «разгон облаков».

Биологические свойства


Серебро не является биоэлементом. В биосфере оно в основном рассеивается. В живом веществе планеты его в шесть раз меньше чем в земной коре. В тоже время ионы серебра Ag+ оказывают огромное влияние на биохимические процессы. О бактерицидных свойствах серебра известно давно. Оно используется как дезинфицирующее вещество, в основном для обеззараживания воды. Античный историк Геродот описывая поход персидского царя Кира в V в. до н. э., сообщает о том, что солдаты пользовался питьевой водой, сохраняемой в священных серебряных сосудах, так она долго не портилась в жарком климате. Известно, что малые концентрации серебра оказывают бактерицидное действие на питьевую воду. Уже при содержании 0,05 мг/л ионы серебра обеспечивают высокую антибактериальную активность, позволяя употреблять такую воду без опасений за здоровье. Так на международной космической станции употребляется только «серебряная» вода! Примерно такая же ситуация и на океанских кораблях. В ионаторе пропускают переменный ток через воду, в качестве электродов — серебряные пластины. За час работы такого прибора вода насыщается 10 г серебра, чего хватает на дезинфекцию 50 кубометров питьевой воды.

Для дезинфекции воды в бассейнах последнее время стали использовать бромид серебра AgBr, насыщенный раствор которого содержит  7,3•10–7 моль/л ионов серебра или около 0,08 мг/л, что безопасно для здоровья человека, но смертельно для микроорганизмов и водорослей.

Однако насыщение воды ионами серебра необходимо строго дозировать – избыток ионов представляет опасность, ведь в больших дозах серебро токсично. Опыты показали, что при введении высоких концентраций ионов серебра у животных понижается иммунитет, происходят резкие изменения в сосудистых системах головного и спинного мозга. Дальнейшее увеличение концентрации привело к повреждению внутренних органов, особенно почек и печени. У людей, отравившихся препаратами серебра, наблюдались психические расстройства, что связано с повреждениями нервных тканей спинного и головного мозга. Правда уже через одну – две недели почти все серебро выводится из человеческого организма, его концентрация составляет 0,02–0,1% от первоначально введенного.

Существует даже необычное заболевание, вызванное серебром — аргерия. Оно появляется при многолетней работе с серебром и его солями. При этом металл поступает в организм малыми дозами, не отравляя его, а накапливаясь за долгие годы. Проявляется аргерия лишь через несколько лет, в виде незначительного потемнения кожных покровов и слизистых. Только спустя десятки лет цвет кожи приобретает серо-зеленый или голубоватый оттенок, особенно на участках тела подверженных солнечному облучению. Темнеют губы, веки, виски, десны и оболочка рта. Если не повреждается роговица и хрусталик глаза (такое бывает редко), то аргерия приносит лишь косметическое неудобство больному, в остальном она никак не влияет на организм человека. Хотя, есть одно «побочное» явление – человек просто забывает об инфекционных заболеваниях! Ведь его организм «напичкан» серебром, которое убивает все враждебные микроорганизмы, попадающие извне.

Механизм действия серебра на микроорганизмы следующий – ионы металла инактивирует определенные участки молекул ферментов, то есть действует как ферментный яд. В микроорганизмах процессы обмена идут намного интенсивнее, чем в более сложных организмах, поэтому можно подобрать такие концентрации соединений серебра, которых хватило бы на уничтожение микробов, но безвредные для человека.

Медицина осведомлена о таком качестве серебра, поэтому широкое распространение получили препараты, содержащие серебро. В основном это органические соединения, преимущественно белковые, в которые введено определенное количество серебра. В колларголе, например, его содержание достигает 78%.


Интересные факты


Серебро очень давно вошло в повседневную жизнь человека. Сейчас почти каждый человек украшен ювелирным изделием из серебра: цепочкой, кольцом, сережками или перстнем — каждый по своему вкусу и достатку. Во многих домах имеется серебряный обеденный или чайный сервиз, на крещение детям принято дарить небольшую серебряную ложечку. Почти в каждом доме используется водяной фильтр с добавлением серебра. Несмотря на столь тесное общение с этим благородным металлом, мы мало, что о нем знаем, поэтому всегда интересно почерпнуть нечто новое и ранее неизвестное!

В силу того, что серебро является лучшим электропроводником при нормальных условиях, казначейство США в годы второй мировой войны выделило военному ведомству 40 тонн этого драгоценного металла только лишь для того, что бы заменить медь в проводниках  приборов высокой точности, где недопустим даже малейший риск.

Самая известная соль серебра  «ляпис» — азотнокислое серебро AgNO3, обладающее прижигающим и вяжущим свойством и используемое в медицине. В средние века алхимиками называлась «lapis infernalis», что в переводе с латыни на русский язык переводится, как «адский камень».

Как известно жители Индии обожают всякого рода украшения, в которых используются драгоценные камни и благородные металлы, серебро преобладает в их «гардеробе». Такие украшения из серебра накапливаются в семьях, передаются по наследству и преумножаются с каждым новым поколением. В итоге по подсчетам социологов в Индии сосредоточено, по крайней мере, 3 миллиарда тройских унций (тройская унция = 31,1034768 граммов) серебра, что составляет наибольшую часть его наземных запасов.

Целебные свойства серебра были известны еще в глубокой древности. За 2 500 лет до н. э. египетские жрецы использовали серебро для лечения боевых ран воинов фараона — накладывали на них очень тонкие серебряные пластины, что способствовало скорейшему заживлению.

Серебро используется в промышленности, оно идет даже на изготовление подшипников! В многослойных подшипниках один или несколько слоев изготовляются из серебра. Танки и самолеты второй мировой войны были первыми потребителями таких подшипников. В США производство «драгоценных» подшипников началось в 1942 году. В тот год было израсходовано 311 тонн серебра на эти цели, а уже год спустя производство потребовало 778 тонн!

Немало и легенд, связанных с серебром. Самые распространенные о том, что этого металла боятся вампиры и оборотни, причем последних можно убить только пулей, отлитой из серебра. Возможно, наряду с бактерицидными свойствами серебра и эти мифы послужили причиной того, что церковная утварь изготовляется именно из серебра…

Формы самородного серебра поразительно причудливы и разнообразны: то это завитки серебряной проволоки, порой так тонки и изящны, что можно принять их за девичьи локоны; то подобие сплетенных корней или лоз. Все это позволило богатому народному воображению приписывать связь между органическим миром и каменным. Благодаря такой связи и фольклору возникла легенда, связанная со старым рудником Маркирх в Эльзасе. В XVI—XVII вв. добыча серебра на нем шла полным ходом, причем порой добывались самородки поразительных размеров: 100 кг в 1539 году и 500 кг в 1696 году. Эти находки послужили опорой мифу о Духе Горы, живущем в руднике и помогающему рудокопам в поисках серебра. Так бы и продолжалось до полного истощения горы, но, как-то прогуливаясь по склону, Дух повстречал прекрасную девушку, в которую без памяти влюбился. Красавица – дочь горняка, лишь посмеялась признаниям Хранителя рудника и отвергла его любовь. Естественно Дух впал в уныние, что отразилось на работе шахты — ее стало заливать, часто происходили обвалы в штольнях и прочие неприятности.

И вот в одну из ненастных ночей Дух явился девушки, дабы проститься — он навсегда покидал Маркирх. Напоследок в память о его вечной любви, он подарил красавице розу, полностью выполненную из серебра. Помимо своей красоты этот цветок имел и волшебные свойства — при приближении счастья бутон раскрывается, если же неминуемы горестные времена, бутон плотно смыкает лепестки.

Дух простился с девушкой и покинул Маркирх, после чего рудник полностью обвалился…


История


Обычно, при описании элемента периодической таблицы Д. И. Менделеева принято указывать его первооткрывателя и обстоятельства, при которых был открыт тот или иной элемент. К сожалению, такими данными об элементе № 47 мы не обладаем. Ни одно светило мировой науки не может приписать честь открытия серебра себе. Все потому, что известен этот металл был еще в те времена, когда не было ученых.

В странах Древнего Востока (Египет, Персия), а позднее в Греции и Риме серебро было широко распространенным денежным металлом наряду с золотом и медью. В Вавилоне и Ассирии серебро считалось священным металлом, что связано с культом почитания Луны, символом которой был этот металл.

Благодаря работе археологов и историков можно утверждать, что до середины II тысячелетия до н. э. серебро было большой редкостью. Так, например, древнеегипетские мастера пользовались драгоценным металлом, доставляемым из Сирии. Культурный слой XVI века до н. э. в районе Двуречья, по утверждению ученых, беден серебряными находками, что вновь подтверждает предположение о редком использовании серебра. Украшения и предметы культа, обнаруженные в странах Древнего Востока, содержат большой процент золота, что может говорить о том, что изготовлялись они из естественных сплавов, таких, как  «электрум» (золото-серебро) и «кюстелит» (серебро-золото).

Первоначально серебро обращалось в форме слитков. Лишь в 3—4 вв. до н. э. в Древнем Риме начата чеканка монет из серебра. Древняя Русь освоила изготовление монет из серебра в 9—10 вв. В Средние века серебро и его соединения были очень популярны среди алхимиков. Они даже разработали свою систему обозначений и названий для металлов, понятных исключительно посвященным, так серебро, помимо своего латинского наименования argentum, имело множество тайных имен: Luna, terra fidelis, Sidia (id est Luna), terra coelestis и другие. В среде алхимиков этот металл считался результатом трансмутации недрагоценных металлов при участии «белого философского камня», а также промежуточным металлом при получении золота. В 16 веке серебро стало основным денежным металлом в странах Европы. Это связано с недостатком золота и расширенной добычей серебра в Америке (Перу, Мексика).

Внешний вид серебра во многом предопределил его наименование в различных странах и культурах. Так в Древнем Египте серебро называлось «had» или «hat» («хад» или «хат»), что означает «белое». В Месопотамии  серебро имело имя «ku-habbar», что переводится, как «чистое белое» («ku» - «быть чистым», «habbar» - «белый»).  По-гречески серебро — «ἄργυρος», «árgyros», от индоевропейского корня «белый», «блистающий». Отсюда происходит и его латинское название — «argentum». Та же картина и с санскритским названием — arjuna (свет), rajata (белый).

Славянские названия серебра (русское «серебро», польское «srebro», чешское «стрибро», болгарское «сребро», старо-славянское «сьребро») относятся к праславянскому «*sьrebro». Единогласия среди ученых нет по поводу происхождения славянского «серебра», но большинство придерживается мнения, что это видоизмененное аккадское слово «сарпу» - «очищенное серебро», произошедшее от «sarapu» - «очищать, выплавлять». Что вновь говорит о названии, произошедшем от внешнего вида и свойств металла.

В балтийских и германских языках прослеживается соответствие: литовское «sidabras», прусское «sirablan», готское «silubr», немецкое «silber», английское «silver», голландское «zilver», шведское «silfer», датское «solf».

Что касается этимологии за пределами славяно-балто-германского круга языков, то однозначного мнения нет, предполагается связь с анатолийским «subau-ro» — «блестящий».


Нахождение в природе


По Виноградову среднее содержание серебра в земной коре составляет 70 мг/т. По большей части его можно обнаружить в гидротермальных месторождениях низких и высоких температур. А также в зонах обогащенных сульфидов, осадочных породах (гораздо реже) и россыпях. Максимальные его концентрации устанавливаются в глинистых сланцах, где достигают 900 мг/т. Науке известно более 50 видов природных минералов серебра, но из них лишь два десятка значительны для промышленности. В первую очередь это самородковое серебро (не более 1,5% примесей), которое, к сожалению, встречается редко.  Дело в том, что серебро химически более активно, чем золото, и по этой причине реже встречается в природе в самородном виде. Образование самородного серебра связано с действием воды или водорода на сульфид серебра Ag2S (соответственно на аргентит). При окислении аргентита образуется сульфат серебра Ag2SO4, который, будучи частично растворим, вымывается водой. Когда на пути вод, содержащих сульфат серебра, встречается сульфат железа (II), выделяется свободное серебро. Металлическое серебро представляет собой гранецентрированные кубические кристаллы серебристо-белого цвета в изломе, часто поверхность покрыта черным налетом. Залежи самородного серебра находятся во многих странах: Германии, Канаде, Чили, Норвегии, России и др.

Наиболее важными минералами серебра являются следующие: электрум — золото и серебро, причем содержание золота может достигать 50%; кюстелит — серебро и золото (золота до 10%);  аргентит (Ag2S) — основной источник серебра (золото и сера). Причем в природе аргентит частый спутник самородкового серебра. Прустит (серебро-мышьяк-сера)  Ag3AsS3 или 3Ag2S -As2S3 содержит более 65% серебра. Пираргерит (серебро-сурьма-сера) Ag3SbS3 или 3Ag2S -Sb2S3 содержит 68% серебра. Стефанит (серебро-сурьма-сера) содержит 62,1-74,9% серебра. Кераргирит (серебро и хлор) AgCl, содержит 75,3% серебра.  Бромаргерит (серебро-бром), полибазит (серебро-медь-сурьма-сера), фрейбергит (медь-сера-серебро), аргентоярозит (серебро-железо-сера), дискразит (серебро-сурьма), агвиларит (серебро-селен-сера), церуссит (серебро-свинец). Конгсбергит, аркверит, бордозит (до 5, 13 и 30% содержания Hg соответственно). Чиленит (до 5% содержания Bi), медистое серебро (содержатся десятые доли % меди). Галогениды серебра, антимониды, арсениды и многие другие.

Серебро содержится в морской воде, где его содержание 3•10-8%. В живых организмах серебро — постоянная составная часть. В морских растениях его составная часть в среднем 0, 025 мг на 100 г сухого вещества, в наземных — 0, 006 мг. Животные так же являются «носителями» серебра, которое накапливается в их эндокринных железах, эритроцитах и  пигментной оболочке глаз. Причем морские организмы вновь содержат большее количество серебра, чем наземные. Серебро встречается также в метеоритах.

Месторождения серебра, собственно, как и других благородных металлов, условно можно разделить на два вида – серебряные руды, где оно составляет более 50% стоимости полезных компонентов и комплексные серебросодержащие полиметаллические руды. В таких месторождениях Ag входит в состав руд цветных, тяжелых, легирующих и благородных металлов лишь как спутник – его содержание может достигать 10-15%. Определенно, что серебряные месторождения играют важную роль в мировой добыче серебра. В то же время, основные разведанные запасы серебра (а это свыше 75%) приходятся на долю комплексных месторождений, которые имеют такую же широкую географию, как и залежи самородного серебра. Добычей серебра из комплексных месторождений занимаются такие страны как США, Канада, Мексика, Перу, Боливия, Япония и многие другие.

Применение


В наше время серебро используется гораздо активнее, чем в древности – многие области промышленности являются большими потребителями этого благородного металла. 
Почти 40 % от всего производимого серебра расходуется на производство фото- и киноматериалов. Главная причина — галогениды серебра и нитрат серебра обладают высокой светочувствительностью. В США в 30-х годах XX века на эти цели расходовалось 146 тонн драгоценного металла, а уже к концу 50-х годов — 933 тонны! За последние десятилетия эти цифры только выросли.

Чуть меньшее количество (более 20 %) ценного металла уходит на изготовление контактов, припоев, проводников, используемых в электронике и электротехнике. Благодаря наивысшей электропроводности, теплопроводности и стойкости к окислению кислородом при обычных условиях, серебро используется в изготовлении столь ответственных контактов, как контакты реле, ламели, а также многослойные керамические конденсаторы. Серебро входит в состав припоев ПСр-10, ПСр-12, ПСр-25 и др. Цифрой указано процентное содержание серебра, остальное составляет медь и 1 % цинк. Припой ПСр-45 используется для пайки медных котлов. А припои с содержанием серебра менее 5 % нередко заменяют оловянные припои. Чем выше требования надежности для паяного шва, тем с большим содержанием серебра используются припои. Для пайки титана и его сплавов требуется только чистое серебро. Снова стоит привести статистику Соединенных Штатов Америки, которые ежегодно используют 840 тонн серебра на серебряные припои.

Огромное количество серебра (20%) постоянно расходуется на изготовление серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей. Их особенность в том, что они обладают высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью. Такие аккумуляторы способны при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи. Например, в аккумуляторах затонувшей американской подводной лодки «Трешер» было три тонны серебра!

Ранее серебро в больших количествах шло на чеканку монет, но в настоящее время этот металл вытеснен медно-никелевыми сплавами и идет в основном на изготовление памятных и юбилейных монет, наградных орденов и медалей.

Одно назначение серебра так и не изменилось с самых древнейших времен — использование в ювелирном деле, обычно в сплаве с медью, иногда с никелем и другими металлами.
Еще одно древнее применение серебра — использование его в зеркалах. Если раньше целые отполированные пластины из этого драгоценного металла служили зеркалами, то впоследствии упрочилась практика серебрения зеркал: восстановление металлического серебра из аммиачного раствора его солей с помощью глюкозы или формалина. В наше время серебро используется как покрытие для дорогих зеркал с высокой отражающей способностью (в обычных зеркалах используется алюминий).
Из серебряно-палладиевого сплава (75 % Ag) делают зубные протезы, пломбы, мосты.

В химической промышленности используют аппараты из серебра (в них получают фенолы и ледяную уксусную кислоту). Из этого материала изготовляется лабораторная посуда — тигли для плавки щелочей и солей щелочных металлов, которые оплавляют большинство сосудов из других металлов; лабораторные инструменты (шпатели, щипцы, сита и др.). В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты, в которых приготовляют фруктовые соки и другие напитки.

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. Серебро используется в качестве катализатора в фильтрах противогазов.

Производство


В качестве примеси серебро присутствует почти во всех медных и особенно свинцовых рудах. Из этих руд и получается около 80 % всего добываемого серебра. При пирометаллургической переработке руд этих металлов серебро извлекается вместе с основным металлом в виде серебросодержащих меди и свинца. Дальнейшее обогащение таких сплавов серебром проходит благодаря процессам Паттисона и Паркеса.

Метод Паттисона основан на медленном охлаждении расплавленного серебросодержащего свинца, который кристаллизуется первым с образованием эвтектики с содержанием серебра 2,25 %. Температура застывания эвтектики 304 °C. В дальнейшем методом купелирования из эвтектики получают сырое серебро. Купелирование — плавление серебросодержащего свинца в купелях печи, куда   подают   воздух   или   кислород, за счет чего происходит окисление серебросодержащего свинца с образованием окиси свинца (свинцовый глет), окислов мышьяка, сурьмы и прочих металлов, содержащихся в сплаве. Эти окислы удаляются с поверхности сырого серебра, процентное соотношение которого теперь составляет 95 %.

Метод Паркеса основан на введение в расплав серебросодержащего свинца расплава цинка  и последующего разделения слоев при охлаждении: нижний слой содержит жидкий свинец с небольшой долей серебра и цинка, верхний слой затвердевшего цинка в смеси с серебром и незначительного количества свинца. Этот метод основан на большей растворимости серебра в цинке, чем в свинце и последующем разделении слоев при охлаждении.  В дальнейшем цинк отгоняется переплавкой, а обогащенный серебром сплав свинца подвергается купелированию, о котором было рассказано выше.

Выделение серебра из сплава со свинцом возможно также электролитическим рафинированием. Для этого требуются аноды из серебросодержащего свинца и электролит — гексафторокремневая кислота H2[SiF6] с гексафторосиликатом свинца Pb[SiF6]. При электролизе свинец осаждается на катоде, а серебро переходит в анодный шлам. Таким же способом поступают и с серебросодержащей медью. Только в качестве анода используется именно она, а электролитом является разбавленная серная кислота. В ходе электролиза на катоде осаждается медь, а серебро переходит в анодный шлам. Из последнего серебро извлекается химически. Серебро растворяется в азотной кислоте. Из образовавшегося нитрата серебра AgNO3 металлическое серебро осаждается либо сульфатом железа(II), либо металлическим цинком, либо формальдегидом в аммиачной
среде или нитратом марганца(II) в щелочной:

3AgNO3 + 3FeSO4 = 3Ag + Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3

2AgNO3 + Zn = 2Ag + Zn(NO3)2

2[AgNH3)2]OH + HCHO = 2Ag + 3NH3 + HCOONH4 + H2O

2AgNO3 + Mn(NO3)2 + 4NaОН = 2Ag + MnO2 + 4NaNO3 + 2H2O

Примерно 20 % мирового количества серебра получают переработкой непосредственно серебряных руд и рекуперацией серебряных изделий или серебряного лома. 
При извлечении серебра из серебряных и золотых руд применяют методы цианирования, амальгамирования, хлорирования и др.
Метод цианирования — это 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

Для получения серебра высоких проб (содержание драгоценного металла 99,999%) над ним производят процесс электрохимического рафинирования в азотной кислоте или растворяют в концентрированной серной кислоте. Серебро в растворе находится в виде сульфата Ag2SO4, его осаждение производится добавлением меди или железа:

Ag2SO4 + Cu = 2Ag↓ + CuSO4

Физические свойства


Михаил Ломоносов давал такое определение металлам: «Светлое тело, которое ковать можно». В столь короткой, но емкой фразе выражены основные «требования», предъявляемые металлу. В наше время большинству «типичных» металлов должны быть присущи следующие качества: металлический блеск, высокая пластичность, звонкость, высокие теплопроводность и электропроводность. Серебро идеально соответствует всем выше перечисленным критериям.

Чистое самородковое серебро (примесей менее 1,5 %) довольно тяжелый металл (оно тяжелее меди, хотя и легче свинца). Плотность при 20 °С 10,5 г/см3; температура плавления (tпл) 960,8 °С; температура кипения (Tкип) 2212 °С — с выделением желто-синих паров; теплота плавления 105 кДж/кг (25,1 кал/г).

Пластичность серебра необычайна — можно получить листки толщиной всего лишь 0,25 мкм! Которые на просвет будут казаться синими или фиолетовыми. Что касается металлического блеска серебра, то он всем знаком. Благодаря этому блеску и сопутствующей ему высокой отражательной способности по отношению к инфракрасным и видимым лучам (95...99 % при длинах волн 100 000—5 000 Å) серебро еще в древние времена использовалось в качестве зеркал. В отличие от золота и бронзы, пластины из этого металла не давали желтоватых оттенков отражению, которое к тому же было гораздо четче. В современности серебро вытесняется более дешевыми покрытиями, например алюминием, но по-прежнему используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью. Современная технология немного усовершенствовала процесс изготовления таких зеркал — поверх серебра наносится тончайшая пленка родия, предохраняющая благородный металл от потускнения.

Среди всех известных металлов ни один не может сравниться с серебром по удельной электропроводности (6297 сим/м или 62,97 ом-1•см-1) при комнатной температуре (25 °С). Серебро — лучший электропроводник при нормальных условиях. В то же время серебро, как и медь, отличается от других металлов и сплавов тем, что не становится сверхпроводником при предельно низких температурах. Именно по этой причине эти металлы при сверхнизких температурах используются как электроизоляторы!
Серебро диамагнитно с атомной магнитной восприимчивостью при комнатной температуре -21,56•10-6

Такое необычное физическое свойство, как звонкость, тоже присуще серебру. Оно и здесь обошло многие металлы — издревле колокольных дел мастера при отливке своих колоколов добавляли в основной металл (бронзу) серебро для получения, так называемого малинового звона. В современной промышленности из сплава, содержащего 90 % серебра, изготовляют струны для некоторых музыкальных инструментов.

Для полноты картины стоит привести некоторые цифровые данные, которые дополнят картину физических свойств серебра.

Серебро — белый блестящий металл, с кубической гранецентрированной решеткой, a = 0,4086 нм. Конфигурация внешних электронов атома Ag 4d105s1.

Атомный радиус 1,44 Å, ионный радиус Ag+ 1,13 Å. Атомный вес 107,870 у.е. Валентность — I, II, III 
Удельная теплоемкость 234,46 дж/(кг•К), удельное электросопротивление 15,9 ном•м при 20 °С. 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). Теплопроводность 407,79 Вт/(м•К.) или 0,974 кал/(см•°С•сек) при 18 °С.

Кроме всего вышеперечисленного, еще стоит сказать о том, что примеси, присутствующие в серебре (даже в самых малых концентрациях), ухудшают его физико-химические свойства.

Химические свойства


Серебро — малоактивный металл. В воздушной атмосфере оно не окисляется кислородом ни при комнатной температуре, ни при нагревании. Однако в виде тонких плёнок может быть окислено кислородной плазмой (при 170 °C его поверхность покрывается пленкой Ag2O) или озоном при облучении ультрафиолетом (озон окисляет серебро до высших оксидов AgO или Ag2O3). Весьма распространено явление — почернение серебра — результат образования на поверхности черного сульфида серебра Ag2S. Причиной такого процесса является наличие (даже самое малое) во влажном воздухе двухвалентной серы — сероводород, тиосульфаты, резина, а также при взаимодействии серебряных предметов с пищевыми продуктами, содержащими соединения серы:

4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O

Будучи благородным металлом, серебро характеризуется низкой реакционной способностью, поэтому соляная и разбавленная серная кислоты на него не действуют. Для его растворения требуется окислительная среда: азотная кислота, горячая концентрированная серная кислота, а также соляная кислота с примесью свободного кислорода. Обычно серебро растворяют в азотной кислоте:

Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2↑ + H2O

При травлении серебро растворяется в хлорном железе:

Ag + FeCl3 = AgCl + FeCl2

Серебро также легко растворяется в ртути, образуя амальгаму (жидкий сплав ртути и серебра).
При действии щелочей на растворы солей серебра следовало бы ожидать получения AgOH, однако, вместо него выпадает бурый осадок оксида серебра (I) или закись серебра — Ag2O:

2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O

Ag2O незначительно растворим в воде (0,017 г/л). Раствор, получившийся в ходе реакции, имеет щелочную среду и, как и щелочи осаждает гидроксиды некоторых металлов из растворов их солей. Определенно в растворе содержится гидроксид серебра, представляющий собой сильное основание. Это подтверждается тем фактом, что соли серебра не гидролизуются.
При нагревании Ag2O разлагается на простые вещества:

2Ag2O = 4Ag + O2

Кроме оксида серебра (I) известны оксиды AgO и Ag2O3.
Серебро образует один ряд солей, растворы которых содержат бесцветные катионы Ag+. Соли серебра (I), за редким исключением (нитрат AgNO3 или «ляпис», фторид AgF) нерастворимы в воде (хлорид AgCl, бромид AgBr), что часто используется для определения ионов галогенов (хлора, брома, йода) в водном растворе.

Подобно меди, серебро обладает склонностью к образованию комплексных соединений. Многие нерастворимые в воде соединения серебра (оксид серебра (I) и хлорид серебра) легко растворяются в водном растворе аммиака. Причина растворения заключается в образовании комплексных ионов [Ag(NH3)2]+. Серебро образует комплексы так же с цианидами, тиосульфатами. Комплексные цианистые соединения серебра применяют для гальванического серебрения, так как при электролизе растворов этих солей на поверхности изделий осаждается осадок в виде плотного слоя мелкокристаллического серебра. Образование комплексных соединений используют для растворения малорастворимых соединений серебра, для извлечения серебра из руд.

Некоторые газы, например кислород, водород, окись и двуокись углерода, растворяются в серебре, причем растворимость их пропорциональна квадратному корню от давления. Инертные газы и азот с трудом растворяются в серебре при температуре выше -78°C. Растворимость кислорода в серебре максимальна при температурах +400...450°C (один объем серебра способен поглотить пять объемов кислорода). При таком насыщении не следует переохлаждать серебро — выделение кислорода из охлажденного серебра может привести к взрыву!