Среброто (, химичен знак Ag) е химичен елемент, преходен метал, с пореден номер 47 в периодичната система на елементите. То е с бял цвят и красив метален блясък. Спада към групата на благородните метали. Среброто има най-високата електропроводимост сред металите. Лесно се поддава на обработка и се използва в електронните продукти, както и в бижутерията.
Откриване Самородно сребро се среща в природата, което е дало възможност на човечеството да познава метала от доисторически времена. Намерени са сребърни украшения от Египет, датирани от 4 хил. пр.н.е. През 2 хилядолетие пр.н.е. среброто се е наричало „бяло злато“ и се е ценяло по-високо заради своята рядкост в сравнение със златото, което е било открито преди среброто и е било по-достъпно. В Европа среброто е било познато около 1000 г. пр.н.е.
Произход на наименованието Названието на среброто в различните езици се свързва с неговата белота. Алхимиците през средновековието го наричали „луна“ и го отбелязвали с образа на луната след новолуние. Смята се, че коренът на латинското наименование „аргентум“ произлиза от гръцкото „арг“ – „пламтя“, „блестя“. Българското название на среброто има старославянски произход.
Разпространение
Разпространението на среброто в земната кора е 7×10-6% по маса, което му отрежда 66-о място сред всички елементи и първо място сред благородните метали.
Среброто понякога се среща в самородно състояние или в спалви със среброто и златото, но най-често е свързано. Известни са около 200 минерала съдържащи сребро. Има минерали, в които съдържанието на сребро надвишава 50%, като например Ag2S, аргентит; AgCl, рогово сребро или кераргирит; Ag3[SbS3], прираргирит; Ag3[AsS3], прустит и др. В рудите си среброто се свъзва със сяра, селен, телур или халогени. Много често е като примес към някои сулфидни руди (до 15%), но най-вече на галенита – PbS под формата на Ag2S. В този случай се говори за среброносен галенит. Съдържанието му в морската вода възлиза на около 0,001 g/m3.
Среброто е един от металите, които са били известни на човечеството от най-дълбока древност. Египетският фараон Менес с указ е определил отношението между цената на златото и среброто. Архимед определя наличието на сребро в короната на сиракузкия цар Хиреон посредством относителната плътност. През Средновековието алхимиците са го олицетворявали с Луната, като са му давали и съответния знак. Името на държавата Аржентина идва от латинското име на този метал – argentum (испанските завоеватели смятали, че там има големи залежи от сребро).
Получаване
Среброто се среща в природата като сплав със златото или в руди, съдържащи сяра, арсен, антимон или хлор. Основна суровина за добиването на сребро са медни, медно-никелови, оловни и оловно-цинкови руди, добивани в Перу, Мексико, Китай, Австралия, Чили, Полша и Сърбия. В Перу и Мексико среброто се добива от 1546 г. насам и те си остават най-големите производители в света. Мините с най-голям добив се намират във Фреснильо (Мексико), Канингтън (Австралия), Дукат (Магаданска област, Русия), Учукчакуа (Перу) и Грийн Крийкс (Аляска).
В България среброто се получава като страничен продукт от оловни и калаени руди, добити в Родопите.
Металът се получава с висока чистота (до 99,999%) чрез електролизно рафиниране. В зависимост от съдържанието на другите елемнти в рудата, са разработени подходящи методи за извличане на среброто. Когато рудата е Ag2S или AgCl, тя се обработва по подходящ начин с NaCN, при което се получава Na[Ag(CN)2]. Тази комплексна сол се подлага на електролиза, при което среброто се отлага на катода. Но най-често то се получава от среброносния галенит, като на обработка се подлага руда, в която неговото количество е не по-малко от 0,02%. При съдържащите олово руди се прави обогатяване на Ag на сплавта олово-сребро, като се използва евтектикумът на системата, който лежи при 304 °C и 2,5%. Това обогатяване е предположено от Патисон и често се нарича „патисонизация“.
Полученото сребро се рафинира по електрохимичен път.
Физични свойства Чистото сребро е блестящ метал с относителна плътност 10,5 g/cm3 и кубична стеноцентрична кристална решетка. Топи се при 961,78 °C, а кипи при 2162 °C, като парите са му едноатомни и синьо оцветени. Температурата му на топене е приета за фиксирана точка по ITS-90. То е меко, ковко и пластично и може да се обработва механически, но все пак е по-твърдо от златото и по-меко от медта. Може да се изкове на лист с дебелина около 2 μm, който пропуска светлина със синьозелен цвят. Леенето на среброто е невъзможно, тъй като подобно на медта в стопено състояние то разтваря значителни количества въздух, като при застиването кислородът се отделя и разкъсва втвърдената повърхност (при центробежното леене няма такива дефекти). Неговите сплави обаче могат да се леят. Среброто е най-добрият проводник на електричество и топлина. Металът има диамагнитни свойства и неговата магнитна възприемчивост не зависи от температурата. Отразява 95% от видимата и до 98% от инфрачервената светлина. Атомното тегло на среброто е 107,8682(2) g/mol.
Изотопи Природното сребро е смес от два стабилни изотопа със следните съотношения (за Земята) и процес на синтезиране в звездите: 107Ag – 51,839%, s- и r-процес и 109Ag – 48,161%, също s- и r-процес, респективно.
Такова равновесие в наличието на два изотопа на един елемент е сравнително рядко, като се среща при елементи с нечетен брой на протоните в ядрото.
Освен естествените, съществуват и 38 изкуствено синтезирани радиоактивни изотопа, като най-стабилният е 105Ag с време на полуразпад 41,29 дни, 111Ag има време на полуразпад 7,45 дни и 112Ag е с време на полуразпад 3,13 часа. Останалите радиоактивни изотопи се разпадат бързо, като повечето имат време на полуразпад по-малко от 3 минути.
Химични свойства
Среброто се намира в 11 група, 5 период. В електронната си обвивка има 47 електрона, разположени в пет електронни слоя. Във външния си слой има 1 електрон. На електронния слой, разположен под външния, има 18 електрона и той е незавършен. Среброто има следната електронна структура:
K-, L- и M-слоевете са запълнени и следват 4s24p64d105s1. Наново се добавя електрон в 5s1-подслой на родия и 5s0-подслой на паладия.
Атомният радиус на среброто е сравнително малък и затова то здраво задържа валентните си електрони. Ето защо елементът има слаба редукционна способност. При химичните взаимодействия участва с единия си електрон от външния електронен слой и проявява първа валентност. В химичните съединения е от +1 (най-устойчива), +2, +3 и +4 степен на окисление.
То не се окислява, затова се причислява към „благородните метали“, заедно със златото и металите от платиновата група. Среброто е най-реактивоспособното от благородните метали. Въпреки това е слабо активно в сравнение с другите матали.
При нагряване от 170°С, се покрива с тънък оксиден слой съгласно уравнението:
4Ag + O2 ->[t] 2Ag2O .
Под действието на озона, образува оксидите Ag2O2 и Ag2O3. При 450°С среброто разтваря до 5 обема кислород, а в течно състяние – до 22 обема. Това довежда до разпръсване на среброто, което може да бъде опасно. За да бъде избегнато, се добавя химичен редуктор, например въглища, към разтопеното сребро.
Със сероводорода реагира винаги, при което повърхността почернява вследствие образуването на Ag2S. На това се дължи потъмняването на сребърни предмети, когато са стояли на въздуха дълго време или са били внесени в минерални бани, миришещи на сяра. При сплав от 80% Ag и 20% Pd почерняване не се наблюдава.
То се разтваря в HNO3, както и в гореща концентрирана H2SO4, които действат окислително:
3Ag + 4 HNO3 -> 3AgNO3 + NO + H2O и
Ag + 2 H2SO4 ->[t] AgSO4 + SO2 + 2H2O .
С хлороводородната, бромоводородната и йодоводородната киселина образува комплекси:
2Ag + 4HI -> 2H[AgI2] + H2 .
Основите не му действат дори и когато са в стопилка.
Алкалните цианиди в присъствие на кислорода го атакуват поради образуването на комплексното съединиение аргентоцианид – напр. натриев аргентоцианид (Na[Ag(CN)2]). Почти всички метали го изместват в елементарно състояние от водните разтвори на неговите соли, например:
2Ag^+ + Cu -> Cu^2+ + 2Ag
Свободните халогени го атакуват бавно при нормална температура.
С металите среброто образува множество интерматални съединения и сплави. С паладия и златото образува образува непрекъснат процентен ред на твърди разтвори, а с медта, никела и оловото – евкетични сплави. С останалите метали образува интерметални съединения с различен състав.
Тъй като среброто е меко, най-често се среща сплавено с други метали и обикновено с мед. Сребърните сплави се употребяват за приготвяне на бижута, сребърни монети и др. Съдържанието на среброто в сплавта се изразява в проба или титър. Тя показва колко части Ag се съдържат в 1000 части сплав. Среброто се сплавя с много метали, включително и с живака.
Съединения на сребро +1 Среброто се проявява най-вече от първа валентност и много рядко от втора или трета валентност. В голямата си част едновалентните му съединения са малко разтворими във вода. Много разтворими са флуоридът и нитратът. Хидратираният сребърен йон е безцветен, но с редица безцветни аниони образува цветни съединения, като например AgBr, Ag2CO3, AgI и други, които са обикновено жълто обагрени. Някои соли на среброто, например сулфатът и нитратът, са изоморфони със съответните, но безводни соли на натрия. Малко разтворимите във вода съединения се разтварят в някои реактиви като например Na2S2O3, амоняка, NaCN и други, като се формират комплексни съединения.
Дисребърен оксид – Ag2O
Получава се като черна утайка при реакцията между сребърна сол и алкален хидроксид. Всъщност би трябвало да се получи AgOH, обаче хидроксидът бързо се обезводнява при условията на утаителния процес:
2Ag^+ + 2OH^- -> 2AgOH v <-> Ag2O v + H2O
Малко се разтваря във вода, но тази част, която е разтворена, определя ясно алкалната реакция на разтвора. AgOH е силна основа, което се доказва от това, че сребърните соли, производни на силни киселини, не се хидролизират.
При нагряването на отворена система Ag2O се разлага равновесно:
Ag2O <-> 2Ag + 1/2O2 – 6,95 kcal
Налягането на газовата фаза при около 190 °С е 1 at, а при 302 °C – около 20,5 at. Като се има предвид, че парциалното налягане на кислорода във въздуха съставлява 152 mm Hg, е очевидно, че среброто не може да се окисли на въздуха при нагряване. Ето защо Ag2O е ендотермично съединение при нормална температура, като при нагряване се разлага, обаче нагряването не предизвиква реакция, а само променя скоростта на разложителния процес. Водородът и въглеродът го редуцират до метал при 100 °С. С него взаимодейства и H2O2. Разтваря се в киселини, амоняк, както и в разтвори на цианиди:
Ag2O + 4NH3 + H2O <-> 2[Ag(NH3)2]OH
Ag2O + 2HNO3 -> 2AgNO3 + H2O
Комплексният сребърно-амонячен хидроксид е силна основа. Ако към негов разтвор се добави подходящ редуктор (формалдехид и др.) и стъкленият съд е чист, среброто се отделя под формата на огледален слой и се образува т. нар. сребърно огледало. При престой от разтвора се отделя черна кристална маса от сребърен нитрид Ag3N, която има свойства на експлозив. Донякъде се разтваря в концентрирани алкални основи, при което се получават аргенити, в които участва йонът AgO-.
Сребърен хидроксид – AgOH
Може да се получи в разредени разтвори на AgNO3 и алкална основа. Бледа утайка, която се обезводнява до Ag2O. Данните в миналото за съществуването на по-нисши оксиди от Ag2O, като например Ag4O и други, понастоящем са отречени. Сребърният оксид намира приложение в медицината, в препаративната неорганична химия и др.
Сребърен флуорид – AgF
Той представлява бяла кристална маса, разтворима във вода. Познат е в няколко кристалхидрата. Безводен, поглъща до 850 обема NH3. С HF формира съединенията AgF.HF и AgF.3HF. Флуоридът е единстветият разтворим сребърен халогенид. Както и останалите халогениди, се разтваря в Na2S2O3 и KCN, поради образуваето на комплекси:
AgF + 2KCN -> K[Ag(CN)2] + KF
AgF + 2Na2S2O3 -> Na3[Ag(S2O3)2] + NaF