Серебро

47 Палладий ← Серебро → Кадмий Cu ↑ Ag ↓ Au 47Ag
Внешний вид простого вещества
Мягкий металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Название, символ, номер	Серебро / Argentum (Ag), 47
Атомная масса (молярная масса)	107,8682(2) 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 К; 2162°С
Уд. теплота плавления	11,95 кДж/моль
Уд. теплота испарения	254,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,36 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: [www.chemnet.com/cas/supplier.cgi?exact=dict&terms=7440-22-4 7440-22-4]) — ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решётка — гранецентрированная кубическая. Температура плавления — 962 °C, плотность — 10,5 г/см³.

История

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. Одним из древнейших центров добычи и обработки серебра была доисторическая Сардиния, где оно было известно с раннего энеолита.

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

Славянские названия металла — 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.

Греческое название серебра ἄργυρος, árgyros произошло от индоевропейского корня *H₂erǵó-, *H₂erǵí-, означающего «белый, блистающий». Из того же корня происходит и его латинское название — argentum.

Нахождение в природе

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 соответственно).

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

• самородное серебро;
• электрум (золото-серебро);
• кюстелит (серебро-золото);
• аргентит (серебро-сера);
• прустит (серебро-мышьяк-сера);
• бромаргерит (серебро-бром);
• кераргирит (серебро-хлор);
• пираргирит (серебро-сурьма-сера);
• стефанит (серебро-сурьма-сера);
• полибазит (серебро-медь-сурьма-сера);
• фрейбергит (медь-сера-серебро);
• аргентоярозит (серебро-железо-сера);
• дискразит (серебро-сурьма);
• агвиларит (серебро-селен-сера)

и другие.

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

Значительные месторождения серебра расположены на территориях следующих стран:

• Армении,
• Германии,
• Испании,
• Перу,
• Чили,
• Мексики,
• Китая,
• Канады,
• США,
• Австралии,
• Польши,
• России,
• Казахстана,
• Румынии,
• Швеции,
• Чехии,
• Словакии,
• Австрии,
• Венгрии,
• Норвегии.

Также месторождения серебра есть на Кипре и на Сардинии.

Физические свойства

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 плёнка придаёт 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

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:

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

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

<math>\mathsf{Ag + FeCl_{3} = AgCl + FeCl_{2}}</math>

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:

<math>\mathsf{4Ag + 2H_{2}S + O_{2} = 2Ag_{2}S + 2H_{2}O}</math>

В отсутствии кислорода:

<math>\mathsf{2Ag + H_{2}S = Ag_{2}S + H_{2} {\uparrow}}</math>

Свободные галогены легко окисляют серебро до галогенидов:

<math>\mathsf{2Ag + I_{2} = 2AgI}</math>

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:

<math>\mathsf{2Ag + S = Ag_{2}S}</math>.

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

• 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 как добавка к свинцу в количестве 3 % (ПСр-3), им заменяют оловянный припой.
• В составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов.
• 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 смены погоды («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. Ограниченно 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

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. Следует отметить, что раствор 5—30 ppm (5-30 мг/л) уже опасен для человека.

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.

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

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).

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.

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 II Великий 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.

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

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

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, 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.

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.

Добыча

Серебро было известно с глубокой древности (4-е тыс. до н. э.) в Египте, Персии, Китае .

Значительным источником извлеченного серебра (не в виде самородков) считается территория Анатолии (современная Турция). Добываемое серебро поступало в основном на Ближний Восток, в Крит и Грецию .

Более или менее значительные данные о добыче серебра относятся к периоду после III тысячелетия до н.э., например, известно, что халдеи в 2500 г. извлекали металл из свинцово-серебряных руд .

После 1200 гг. до н. э. центр производства металла сместился в Грецию, в Лаврионе, недалеко от Афин. Шахты были весьма богаты: их добыча с 600 до 300 г. до н. э. составляла около 1 млн тройских унций в год. В течение почти тысячи лет они оставались самым крупным источником серебра в мире .

C IV по середину I века до н. э. лидером по производству серебра были Испания и Карфаген .

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. Крупнейшим из старых месторождений самородного серебра является открытое в 1623 году месторождение Конгсберг в Норвегии.

Освоение Америки привело к открытию богатейших месторождений серебра в Кордильерах. Главным источником становится Мексика, где в 1521—1945 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).

В России первое серебро было выплавлено в июле 1687 года российским рудознатцем Лаврентием Нейгартом из руд Аргунского месторождения. 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.

В 2008 году 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. В 2009 и 2010 гг. «Полиметалл» добыл по 538 т серебра, в 2011 г. 619 т.

Мировые запасы серебра оцениваются в 505 тыс. т (на 1986 г.), подтверждённые — 360 тыс. т .

В мифологии

В мифологии многих народов серебру приписываются магические свойства, способность отгонять всяческую нечисть — оборотней, вампиров, злых духов и так далее.

См. также

• Благородные металлы
• Пираргирит
• Серебро (геральдика)
• Список серебряных инвестиционных монет

Ссылки

• [www.webelements.com/webelements/elements/text/Ag/key.html Серебро на Webelements]
• [n-t.ru/ri/ps/pb047.htm Серебро в Популярной библиотеке химических элементов]
• [www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/SEREBRO.html Энциклопедия Кругосвет]
• [twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/ChemTD/Ag.mcd Термодинамические свойства серебра (Mathcad Calculation Server)]
• [www.fda.gov/AnimalVeterinary/NewsEvents/CVMUpdates/ucm127976.htm Colloidal silver not approved (Коллоидное серебро не одобрено)] (англ.)
• Учебник «Неорганическая химия» под редакцией Ю. Д. Третьякова
• [vtorserebro.narod.ru/ Вторичное серебро]
• Чукуров П. М. [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4022.html Серебро] // [www.xumuk.ru/encyklopedia/ Химическая энциклопедия: в 5 т] / Зефиров Н. С. (гл. ред.). — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4: Пол—Три. — С. 323. — 639 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
• [www.xumuk.ru/toxicchem/142.html Соединения серебра (токсикологическая химия)]
• [www.xumuk.ru/bse/2455.html Серебро в Большой советской энциклопедии]
• [www.xumuk.ru/spravochnik/257.html Физико-химические свойства серебра (справочник)]
• [twt.mpei.ac.ru/MCS/Worksheets/Chem/ChemTherm/Ag.xmcd Термодинамические свойства серебра (online расчет)]