«Серебряные» реакции

В статье представлены результаты опытов по извлечению серебра из остатков рентгенографических исследований – фиксажа и пленки.

Металлическое серебро издавна применялось человеком для изготовления поделок, украшений, монет, зеркал. В настоящее время соединения серебра широко используются в химической промышленности, в аналитических лабораториях, в медицине, в фото- ренгено- и киноиндустрии. А нитрат серебра, дорогостоящий, и подчас недоступный реактив, применяется в школьном химическом практикуме при проведении эффектной реакции «серебряного зеркала».

Латинское название серебра – Argentum - связано с цветом этого металла; оно восходит к греческому «Аргос» - белый блестящий. Русское слово «серебро», как считают ученые, происходит от слова «серп луны». Блеск этого металла напоминал таинственное лунное сияние, поэтому Луна в алхимии считается символом серебра. В древнем Риме существовало знаменитое святилище Дианы, покровительницы Луны, где утварь и светильники были изготовлены из чистого серебра. Диана считалась покровительницей серебряных дел мастеров. Поэтому алхимики, выделявшие серебро из его солей при помощи ртути, называли его «серебром Дианы».

Доля серебра в земной коре составляет 6*%. Оно встречается в природе в основном в виде сульфида, часто вместе с другими сульфидами: свинца, меди, сурьмы, мышьяка, часто образуя двойные сульфиды.

Важнейшие серебряные руды: серебряный блеск (аргентит) AgS, дискразит

(антимонид серебра) AgSb, кераргирит – AgCI, бромаргирит - AgBr.

В самородном состоянии серебро часто встречается в природе, иногда в хорошо образованных кубиках и октаэдрах (обычно содержащих золото). После открытия Америки множество самородков серебра было найдено на территории современных Перу, Чили, Мексики, Боливии. Один из них, обнаруженный в Чили и имевший форму пластины, весил 1420 кг. Но «чемпионом» считается самородок, найденный в канадской провинции Онтарио, - так называемый «серебряный тротуар» длиной 30 м, из которого выплавили 20 т чистого серебра.

Физические свойства

Внешний вид серебра замечательно описал М. В. Ломоносов: «второй высокий металл называется серебро. Цвет его столь бел Что ежели серебро совсем чисто, то кажется оно издали бело, как мел В земле часто очень чисто, а больше в листках и волосах, подобно тонкой и кудрявой проволоке, а иногда в нарочито великих глыбах».

Серебро является благородным металлом с красивым белым блеском.

Ниже приводятся некоторые константы для серебра:

Атомный радиус, нм 0. 144

Ионный радиус, нм 0. 113

Потенциал ионизации, В 7. 576

ОЭО 1. 9

Температура плавления, С 960,5

Температура кипения, С 2212

Плотность, г/см 3 10. 5

Серебро обладает наивысшими среди металлов теплопроводностью и электрической проводимостью. Оно является мягким металлом, текучесть и ковкость его исключительно велика. Из серебра можно вытянуть проволоку диаметром 0. 001 мм, которая примерно в 50 раз тоньше человеческого волоса.

Химические свойства

Почти все соединения серебра одновалентны и соответствуют общей формуле AgX. Только в исключительных случаях серебро является двухвалентным и совсем редко – трехвалентным.

Соединения серебра (I )

Одновалентное состояние является типичным и наиболее распространенным состоянием окисления серебра. В водных растворах существует хорошо известный бесцветный ион Ag; природа его сольватной оболочки не установлена. Практически все соли серебра безводные. Многие хорошо растворимы в воде, например, нитрат серебра. Трудно растворимые соли большей частью легко растворяются при добавлении некоторых веществ, таких как аммиак, тиосульфат натрия, цианид калия и т. д. Это явление основано на большой склонности серебра к комплексообразованию.

Нитрат серебра AgNO

Хранить нитрат серебра надо в плотно закрытой склянке из темного стекла. Вещество это довольно едкое, недаром его раньше называли «адским камнем» и применяли как наружный антисептик. На коже и одежде нитрат серебра оставляет черные несмываемые пятна. Это вещество широко применяется в химических, аналитических лабораториях, в медицине (как бактерицидное средство), в промышленности.

Окись серебра AgO

Это соединение образуется в виде черно-коричневого осадка при добавлении ионов ОН к растворам солей серебра. Можно предположить ,что при этом сначала образуется гидроокись серебра AgOH, которая тотчас переходит в окись Ag.

Ag+ OH ->AgOH

2AgOH -> AgO +HO

Этот оксид является основным, его водная суспензия имеет щелочную реакцию, а с углекислым газом из воздуха образует карбонат серебра (I). При нагревании этого оксида выше 160С он разлагается.

Сульфид серебра (I)

При действии сероводорода на растворы солей одновалентного Ag образуется черный осадок сульфида AgS, который из всех соединений серебра обладает наименьшей растворимостью в воде. Черный налет, часто покрывающий предметы из серебра, представляет собой сульфид, этого металла.

Галогениды серебра

AgF получают растворением окиси серебра в водном растворе HF. При выпаривании раствора выпадают кристаллы, хорошо растворимого в воде гидрата: AgF*2HO, который при нагревании выше 40С легко обезвоживается.

Нерастворимые в воде галогениды серебра, содержащие хлор, бром, йод выпадают в осадок при добавлении соответствующих ионов галогенов к растворам Ag. Интенсивность окраски галогенидов серебра и понижение их растворимости соответствует ряду CI < Br

ПРИМЕНЕНИЕ СЕРЕБРА

Серебро содержится в организме человека в виде различных солей, поступает вместе с пищей. При длительном поступлении в организм избыточных доз серебра развивается болезнь - аргирия. Внешне выражается серой окраской слизистых оболочек и кожи. Какие либо расстройства самочувствия заболевших аргирией наблюдается далеко не всегда, вместе с тем отмечалось, что эти больные не подвержены инфекционным заболеваниям.

Металлическое серебро широко применяется в производстве зеркал. Изготовлению зеркал современного типа (на стекле) положил начало в 1858г. немецкий химик Ю. Либих, который поступал следующим образом: наливал в очень чисто вымытую колбу несколько миллилитров 10% раствора формальдегида. Затем добавлял раствор аммиачного комплекса серебра – гидроксида диамминсеребра (I) и нагревал колбу, и через несколько минут она становилась зеркальной. Впоследствии вместо альдегида химики стали использовать 10% раствор глюкозы. Эта реакция широко используется в школьном химическом практикуме и известна учащимся как реакция «серебряного зеркала».

Раньше стоимость валюты определялась стоимостью серебра. Даже теперь значительные количества серебра, может быть, больше половины годовой продукции этого металла применяют для штампования монет. Для производства монет, а также для большинства иных целей серебро сплавляют с другими металлами, большей частью с медью, так как чистое серебро очень мягкое. Украшения и изделия из этого металла в основном содержат 80% серебра.

Серебро широко используют для изготовления химической посуды (тиглей для плавления щелочей), в электроиндустрии (для изготовления предохранителей), в производстве медицинских инструментов.

В большом количестве используют серебряные соли и другие серебряные препараты, важнейшим из них является нитрат серебра. В основном он служит в качестве исходного реагента для приготовления других соединений. Для терапевтических целей часто применяют коллоидное серебро, которое обладает стерилизующим действием при относительной неядовитости. Наиболее старыми препаратами этого типа являются протаргол и колларгол, образующие с водой коллоидные растворы. Эти препараты в качестве защитного коллоида содержат более или менее значительные количества органических веществ, большей частью белка или продуктов его распада.

Антибактериальное действие ионов серебра (которое не распространяется, однако, на споры) удается наблюдать даже при чрезвычайно большом разведении.

Галогениды серебра чрезвычайно важны для фото-кино- и рентгенографических работ, как важнейший компонент светочувствительной пленки. В основе этих процессов лежит реакция фотохимического распада галогенидов серебра, проходящая, например, в микрокристаллах фотографической эмульсии:

2AgХ + hv = 2Ag + Х, где hv – квант света, Х-галоген.

Это первая стадия фотографического процесса - экспонирование, в результате которого происходит образование центров скрытого изображения. В основе фотографического проявления лежит окислительно-восстановительная реакция, в результате которой ионы серебра восстанавливаются проявляющим веществом(Red)

Ag+ Red = Ag + Ox, где Ox- первичный продукт окисления проявляющего вещества.

В отработанных растворах после проявления пленок (фиксаж) серебро содержится в виде чрезвычайно прочного комплекса серебра – бис (тиосульфато) аргентат (I) натрия.

Для разрушения трудно растворимого осадка часто в качестве реагента используют сульфид натрия: 2 Na[Ag(SO S) ] + NaS -> AgS + 4 NaSO

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Все опыты проводились в школьной лаборатории с соблюдением всех правил техники безопасности, в вытяжном шкафу! Лабораторное оборудование и посуда представлены в приложении.

Из отработанного фиксажа и рентгеновских пленок можно получить дорогостоящие химические реактивы: металлическое серебро, нитрат серебра.

Нами были выполнены опыты:

1. По извлечению серебра из рентгенографических остатков: снимков и фиксажа.

2. Приготовление раствора нитрата серебра и реактива Толленса

3. Проведение опытов с приготовленным нитратом серебра: реакция «серебряного зеркала»

Опыт 1.

К 400 мл фиксажа добавляют 35 мл концентрированной соляной кислоты, перемешивают. При этом наблюдается изменение окраски раствора из янтарной в кремовую. Затем добавляют хлорид натрия, постоянно перемешивая, измеряя рН раствора (рН=3). Раствор оставляют отстаиваться на неделю, после чего жидкость сливают, а осадок хлорида серебра отфильтровывают в воронке Бюхнера (с помощью водоструйного насоса и колбы Бунзена). Осадок высушивают и прокаливают (в тигле) в муфельной печи при температуре 950С, при этом получают чистое серебро.

Опыт 2.

Флюорографические снимки растворяют в концентрированной азотной кислоте, в раствор добавляют хлорид натрия. Хлорид серебра выпадает в осадок, который промывают водой и затем заливают 10% раствором соляной кислоты. В рыхлый осадок AgCI кладут несколько гранул цинка, причем они должны быть целиком покрыты раствором соляной кислоты. Когда хлорид серебра полностью прореагирует, гранулы цинка вынимают, сливают жидкость и промывают несколько раз чистой водой, полученное порошкообразное серебро высушивают.

Опыт 3.

Серебро растворяют в разбавленной азотной кислоте (1:2), раствор, выпаривают в фарфоровой чашке досуха, а затем осторожно нагревают до расплавления. После прекращения выделения бурых паров расплав растворяют в дистиллированной воде, получают нитрат серебра.

Опыт 4.

Реакция «серебряного зеркала». В пробирку, очищенную от жира промыванием хромовой смесью и затем водой, помещают несколько капель раствора нитрата серебра, добавляют воды и приливают 8–10 капель 2н раствора гидроксида аммония и несколько капель разбавленного раствора формалина и медленно нагревают на водяной бане. При этом на стенках пробирки образуется блестящее зеркало металлического серебра.

В результате экспериментал:

• получено серебро в чистом виде
• приготовлен раствор дорогостоящего реактива- нитрата серебра

показано, что нитрат серебра можно использовать в школьном химическом практикуме