Серебро (Ag, 47-й элемент периодической таблицы) – мягкий металл с белым блеском, который поддается высокой степени полировки. Наряду с медью и золотом используется для чеканки монет. Серебро считается благородным металлом, то есть таким, который не поддается коррозии. Оно является лучшим проводником тепла и электричества. В природе элемент Ag находится как в свободной форме, так и в составе соединений, и его научились извлекать еще в древности.
Серебро ассоциировалось с Луной и женской природой, а золото было связано с Солнцем и мужским характером. Кроме того, учитывая его привлекательную белую окраску, оно символизировало чистоту.
Благодаря принадлежности серебра к группе платины, оно считается драгоценным металлом и часто продается как инвестиционный товар. Элемент и его сплавы используются при изготовления монет, ювелирных изделий, посуды, зеркал, печатных плат и электроники. Нитраты и галоиды серебра ценятся в фотографии. Хлорид AgCl используется для скрепления изделий из стекла и в производстве электродов для проверки кислотности растворов. Оксид AgO применяется в батарейках для часов, а фульминат AgCNO является взрывчаткой. Элементарное серебро нетоксично, но большинство его солей в относительно высоких концентрациях опасны. В небольших количествах некоторые соединения металла успешно использовались для профилактики инфекций.
Распространенность в природе и извлечение
Данный химический элемент распространен в самородках и в различных рудах, таких как аргентит (сульфид серебра) Ag2S и хлорид AgCl. Его также можно найти в соединениях с мышьяком или сурьмой. Основные источники металла – медные, медно-никелевые, золотоносные, свинцовые и свинцово-цинковые руды, добываемые в Канаде, Мексике, Перу, Австралии и Соединенных Штатах.
Крупнейшим в мире производителем серебра является Мексика. Как утверждает министр экономики этой страны, в 2000 г. в стране было произведено 80,12 млн тройских унций (2492 т) этого металла, что составляет около 15 % от ежегодного мирового производства.
Серебро получают при электролитической очистке меди. Чистый металл товарного качества имеет 99,9 % пробу. Кроме того, можно достичь 99,999-процентной чистоты.
Этимология и история
По-латыни серебро называется argentum. Несложно догадаться, какой химический элемент имеет обозначение Ag.
Серебро известно с древних времен. Отвалы шлака, найденные в Малой Азии и на островах Эгейского моря, указывают на то, что оно отделялось от свинца уже в IV тысячелетии до н. э. Исторически серебро использовалось для изготовления украшений и посуды. Кроме того, оно применялось в торговле и было основой многих денежных систем. Его ценность как драгоценного металла долго считалась второй после золота. А в Древнем Египте и в Средневековой Европе оно часто ценилось выше.
В Библии серебро упоминается уже в Книге Бытия. Согласно Новому Завету, Иуда Искариот получил плату в размере 30 сребреников от религиозных лидеров в Иерусалиме, чтобы предать римлянам Иисуса Христа.
Алхимики связывали этот металл с Луной, морем и различными лунными богинями, и даже называли его «луна». Один из алхимических символов данного химического элемента – полумесяц с вогнутой частью слева.
Металлическую ртуть когда-то считали видом серебра, хотя эти вещества химически не связаны. Латинское название ртути Hydrargyrum буквально означает «водянистое серебро».
Нахождение в природе
Серебро широко распространено в природе, но по сравнению с другими металлами его общее содержание довольно незначительное. В земной коре содержится 0,05 частей Ag на миллион. Практически все сульфиды свинца, меди и цинка содержат некоторое количество серебра. Серебросодержащие руды могут содержать до 10 % этого металла.
В отличие от золота, серебро присутствует во многих природных минералах. Для коммерческого использования наиболее важными являются такие соединения, как тетраэдрит и аргентит (сульфид серебра, Ag2S), который обычно связан с другими сульфидами свинца, меди и некоторыми другими сульфидами, а также сурьмой. Серебро встречается обычно в свинцовых и медных рудах, арсениде кобальта, оно сопутствует золоту. В основном его получают как побочный продукт добычи и переработки других металлов. Но найдены и коммерчески важные залежи природного (химически свободного или несвязанного) серебра.
Поскольку большинство руд, содержащих серебро, включают свинец, медь, цинк или их комбинацию, оно является побочным продуктом их производства. Чистый металл извлекается из сырой фракции плавкой, отжигом или электролизом.
Интересные факты
Европейцы нашли огромное количество серебра в Новом Свете, например, в Закатекасе в Мексике и Потоси в Боливии. Говорят, конкистадор Франциско Писарро подковывал им лошадей, так много было этого металла. Напротив, в Перу наблюдался относительный недостаток железа. При этом серебро являлось чрезвычайно ценным металлом в других местах. Это сделало его глобальным товаром, вызвало инфляцию в Европе и способствовало подъему Испанской империи. Рост и падение стоимости серебра повлияли на мировой рынок.
В честь серебра названа река Рио-де-ла-Плата. Кроме того, Аргентина получила свое название от латинского названия этого ценного металла.
Поиски серебра и связанных с ним металлов (в частности, свинца) в галеновой руде, в которой оно чаще всего встречается, способствовали заселению западной части Северной Америки. Известная «серебряная лихорадка» происходила в Колорадо, штат Невада, Калифорнии, Онтарио и региональном округе Кутеней в Британской Колумбии. Крупнейшие месторождения металла в США были обнаружены в Вирджинии (штат Невада) в 1859 году.
Характеристики
В периодической таблице серебро относится к группе переходных металлов в V периоде, а расположено между палладием и кадмием. Кроме того, оно является элементом 11 группы с атомным номером 47, расположенным между медью и золотом. Поэтому его физические и химические характеристики представляют собой средние значения характеристик этих металлов. Температура плавления Ag равна 960,8 °C, кипения – 2212 °C, удельная плотность – 10,5 г/см3.
Серебро очень пластичное и ковкое, немного тяжелее золота. Оно стабильно в чистом воздухе и воде, но темнеет при воздействии озона, сероводорода или воздуха, содержащего серу. Структура решетки Ag гранецентрированная кубическая с единственным смещенным электроном 5s.
Серебро имеет самую высокую электропроводность из всех металлов – она даже выше, чем у меди. Тем не менее его более высокая стоимость и потускнение препятствовали его применению в электрических цепях вместо меди. Чистое серебро обладает самой высокой теплопроводностью, самым белым цветом, самой высокой оптической отражательной способностью (за исключением плохого отражения ультрафиолетового света) и низкой контактной прочностью из всех металлов.
В соединении с другими элементами его наиболее распространенным состоянием окисления является +1. Например, в нитрате AgNO3 и хлориде AgCl. В некоторых соединениях, таких как фторид AgF2, его валентность равна 2. Элемент Ag образует несколько соединений, таких как персульфат Ag2(SO5)3, в котором его состояние окисления равно +3. Хлорид и другие галогениды серебра являются светочувствительными и известны по воздействию света на них.
Кислород, по сравнению с другими газами, присутствующими в воздухе, относительно легко растворяется в серебре. Предпринимались попытки делать из него мембраны толщиной всего в несколько слоев атомов, которые можно использовать для выделения из воздуха чистого кислорода.
Изотопы
Изотопы серебра по атомному весу варьируются от 93,943 (94Ag) до 123,929 (124Ag) единиц атомной массы. В природе встречаются 2 стабильных изотопа элемента под номером 47: Ag-107 и Ag-109. При этом первый из них распространен больше (51,839 % природного содержания). Кроме того, описано 28 радиоизотопов, из которых 105Ag (самый стабильный) имеет период полураспада 41,29 дня, 111Ag – 7,45 дня, а 112Ag – 3,13 ч.
Период полураспада всех остальных радиоактивных изотопов не превышает часа, а у большинства из них – менее 3 мин. Серебро также имеет многочисленные метасостояния, из которых наиболее устойчивыми являются 128mAg (418 лет), 110mAg (249,79 дней) и 107mAg (8,28 дня).
Основным видом распада до наиболее распространенного стабильного изотопа 107Ag является захват электронов, а после – бета-распад. Основными продуктами распада до 107Ag считаются изотопы палладия (46-го элемента), а после – изотопы кадмия (48-го).
Применение
Серебро (и группа платины) используется в качестве драгоценного металла. Его стоимость однако претерпела значительные изменения. Соли серебра, особенно нитраты и галогениды, широко применяются в фотографии. Ниже приведены некоторые другие области использования серебра и его соединений.
Некоторые электрические и электронные изделия нуждаются в превосходной проводимости этого элемента. Например, печатные платы изготавливаются с использованием серебряных красок, а в компьютерных клавиатурах применяются серебряные электрические контакты. Из сплава серебра с оксидом кадмия изготавливаются высоковольтные контакты, поскольку он способен минимизировать электрическую дугу.
В зеркалах, которые требуют повышенной отражательной способности видимого света, оно используется в качестве отражающего материала. В обычных зеркалах применяется алюминий.
Серебро стало использоваться в качестве денег с 700 г. до н. э. лидийцами в виде электрума – самородного слава с золотом. Позже его научились очищать и использовали в чистом виде. Слова «серебро» и «деньги» одинаковы, по крайней мере, на 14 языках.
Пластичность, не токсичность и красота Ag – характеристики, благодаря которым металл применяется в стоматологических сплавах, из которых изготавливаются зубные коронки и протезы.
Красота металла является причиной его использования в производстве ювелирных изделий. Они традиционно изготавливаются из стерлингового серебра (сплава, состоящего из 92,5 % серебра и 7,5 % из меди). Первоначально британская денежная единица фунт соответствовала 1 тройскому фунту стерлингового серебра.
Серебро также используется в спортивных наградах, вручаемых за второе место.
Каталитические свойства элемента Ag делают его идеальным для использования в качестве катализатора в реакциях окисления. Примеры включают получение формальдегида из метанола и воздуха с помощью серебряного сита или кристаллитов, содержащих минимум 99,95 % этого металла. Кроме того, серебро (на подходящей подложке), вероятно, является единственным катализатором, который в настоящее время доступен для превращения этилена в этиленоксид. Последний может быть гидролизован до этиленгликоля, который используется в важной промышленной реакции получения сложных полиэфиров.
Элемент Ag применяется в припоях, электрических контактах и высокомощных серебряно-цинковых и кадмиевых батареях. Серебряный фульминат является мощным взрывчатым веществом.
Хлорид можно сделать прозрачным и использовать в качестве цемента для стекла. Соединение с хлором также широко применяется для определения кислотности и проведения потенциометрических измерений.
Иодид серебра распыляется в воздухе, чтобы вызвать дождь. Оксид используется в качестве положительного электрода (катода) в батареях часов. Коллоидное серебро является антибактериальным средством, применяемым в альтернативной медицине. Однако оно вызывает печально известную аргирию.
Нитрат (жидкий) до конца 1990-х был стандартным антибактериальным средством при лечении серьезных ожогов, но его заменила мазь из сульфадиазина серебра. В дополнение к этим препаратам используются повязки с покрытием из серебра, которые позволяют уменьшить боли и позволяют проводить лечение дома.
В Индии некоторые продукты и кондитерские изделия украшают тонкой серебряной фольгой.
Использование в медицине
Отец современной медицины Гиппократ писал, что данный химический элемент обладает полезными лечебными свойствами. Финикийцы хранили воду, вино и уксус в серебряных бутылках, чтобы предотвратить их порчу. Еще в начале 1900-х годов монеты из «лунного металла» клали в бутылочки с молоком, полагая, что это продлевает его свежесть. До появления антибиотиков соединения серебра успешно использовались для борьбы с инфекциями, например, во время Первой мировой войны.
С появлением современных антибиотиков широкое применение металла в медицине вышло из моды. Однако в последнее время наблюдается повышенный интерес к серебру в качестве антимикробного препарата широкого спектра. Оно используется с альгинатом, природным биополимером, получаемым из водорослей. Разработан ряд препаратов для предотвращения инфекций при уходе за ранами, особенно полученных в результате ожога.
Меры предосторожности
Серебро не выполняет у человека никакой естественной биологической функции, а возможные последствия его употребления для здоровья являются предметом дискуссий. Сам металл Ag не токсичен, но большинство его солей опасны, а некоторые канцерогенные.
Серебро (особенно коллоидное) и его соединения могут проникать в систему кровообращения и откладываться в различных тканях организма, что приводит к состоянию, называемому аргирия. Оно вызывает пигментацию кожи, глаз и слизистых оболочек. Хотя такое состояние не наносит вреда здоровью человека, обычно оно не проходит. Аргирия встречается редко, а ее мягкие формы иногда ошибочно принимают за цианоз.
Ионы и соединения серебра оказывают токсическое воздействие на некоторые бактерии, вирусы, водоросли и грибы, подобно тяжелым металлам, таким как свинец или ртуть. Однако для людей они не так опасны, как свинец и ртуть.
Альтернативная медицина
Сегодня различные соединения серебра или устройства для приготовления его растворов продаются в качестве средств для лечения широкого спектра заболеваний. Несмотря на то что в большинстве случаев они безвредны, некоторые люди, прибегающие к таким методам, используют слишком много данного металла и в течение нескольких месяцев или лет у них развивается аргирия. В последние годы в медицинской литературе зафиксированы несколько случаев заболеваний, связанных с употреблением больших доз серебра, в том числе один случай комы. Поэтому врачи настоятельно рекомендуют сообщать о самолечении этим металлом.
Суеверия
Мистическая связь с луной, эстетические качества и то, что серебро символизирует чистоту, являются причинами того, что в европейском фольклоре оно традиционно считалось противоядием от различных недугов и вымышленных монстров. Примечательно, что с его помощью боролись с вампирами и живыми мертвецами. Полагали, что оборотня в его звериной форме может убить только оружие или пуля из серебра. Согласно восточноевропейскому фольклору, серебряные пули были эффективным средством против вампиров. Эти убеждения породили термин, который используется для описания препаратов, предназначенных для лечения или устранения широкого спектра заболеваний.
