Аргентум

Aрге́нтум Ag (від лат. аrgentum, що походить від грец. ἀργός: «блискучий» або «білий», та може походити від санскр. ― корінь арг санскр. означає «палати», «бути світлим»; синонімічна назва cрібло також, можливо, походить від схожих понять, що означають «світіння» або «світле», зокрема асір. sarpu ― «білий метал», або давньослов’янською сьерп ― «місяць») — хімічний елемент з протонним числом Z = 47.

Положення в періодичній системі хімічних елементів і будова атома

Аргентум ― хімічний елемент 5 періоду 11 групи періодичної системи (1б підгрупи короткої форми), порядковий номер 47, відносна атомна маса 107,8682(2). Природний Аргентум складається з двох стабільних нуклідів ¹⁰⁷Ag (51,839%) і ¹⁰⁹Ag (48,161%). Електронна конфігурація [Kr]4d¹⁰5s¹. Ступені окиснення в сполуках -2, -1, 0, +1 (найстійкіший), +2, +3. Енергії йонізації 731(+1), 2070(+2), 3361(+3) кДж/моль; електронегативність за Полінгом 1,93; атомний радіус 144 пм, ковалентний ― 134 пм, ван-дер-ваальсовий ― 172 пм, йонні радіуси, пм: Ag⁺ 113, Ag²⁺ 89, Ag³⁺ 75.

Проста речовина та її фізичні властивості

Проста речовина Аргентуму ― срібло ― м’який, білий, блискучий метал (у тонких плівках та за просвічування ― блакитного кольору), який має найвищу поміж металів електро- (59Hg) та теплопровідність і світловідбивну здатність. Кристали срібла мають гранецентровані кубічні ґратки; t_топл 1234,93 K (961,78 °C), t_кип 2435 K (2162 °C); густина 10491 кг/м³ (9320 кг/м³ у рідкому стані), питомий електричний опір 15,9 нОм · м, теплопровідність 419 Вт/(м · К). Домішки зменшують електро- та теплопровідність срібла. Твердість за Бринелем 245―250 МПа, за Моосом 2,5, модуль Юнга 83 ГПа; добре поглинає водень, кисень, аргон та інші гази. Срібло має високу ковкість , м’якість, тягучість і гнучкість, його легко полірувати. У відполірованому вигляді має найвищу відбивальну здатність стосовно білого світла. Срібло можна прокатати в пластинки 0,00025 мм завтовшки та витягнути у волосину діаметром 0,001 мм (у 50 раз тонше за волосину).

Хімічні властивості срібла

Срібло належить до металів благородних і не взаємодіє з киснем повітря, водою, розчинами лугів, із солями, воно стійке проти корозії. За звичайних умов реагує з галогенами (утворює солі, які розкладаються за нагрівання чи під дією світла), за нагрівання взаємодіє з сіркою. За температури близько 170 °C вкривається плівкою аргентум(І) оксиду Ag₂O. У вологому середовищі окиснюється озоном до аргентум(І, ІІІ) оксиду Ag₂O₂ та аргентум(ІІІ) оксиду Ag₂O₃ . Унаслідок реакції із сіркою чи гідроген сульфідом за доступу кисню утворюється аргентум(І) сульфід Ag₂S чорного кольору, що й зумовлює почорніння срібних виробів із часом:

4Ag + 2H₂S + O₂ = 2Ag₂S + 2H₂O.

За доступу кисню срібло реагує з ціанідами лужних елементів з утворенням розчинних комплексів, наприклад Na[Ag(CN)₂].

Електродний потенціал срібла значно більший за нульовий (E⁰(Ag₊/Ag) = +0,799 V) і тому розчиняється лише в кислотах-окисниках (нітратній, концентрованій сульфатній тощо). Продуктами реакцій є, відповідно, нітрат і сульфат аргентуму(І), наприклад:

2Ag + 2H₂SO₄ (конц.) = Ag₂SO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Сполуки аргентуму(І) можуть бути легко відновлені до металу з утворенням срібного дзеркала:

4AgNO₃ + HCOH + 4NH₃ · H₂O = 4Ag + 4NH₄NO_{3 + CO2↑ + 3H2O.}

Значно сильніші окисні властивості виявляють нестійкі сполуки аргентуму(ІІ) і аргентуму(ІІІ).

Знаходження в природі

У земній корі вміст Аргентуму 2 · 10⁻⁶ % (мас), у морській воді — 1,5 · 10⁻⁸ —2,9 · 10⁻⁷ %, у прісній — 2,7 · 10⁻⁸ %. Аргентум може знаходитись у самородному стані як чистий метал (часто разом з золотом), у вигляді стопів (сплавів) з міддю, золотом та іншими металами, у вигляді сполук у мінералах, яких відомо понад 60. Поміж них ― аргентит (Ag₂S), хлораргірит (AgCl) піраргирит Ag₃SbS₃, прустит Ag₃AsS₃ тощо. Аргентум трапляється також як домішка до сульфідних руд Плюмбуму, Купруму, Цинку, Кадмію тощо.

Добування срібла

Найбільше срібла добувають у промисловості як побічний продукт під час очищення міді, золота, свинцю та цинку. Основними джерелами срібла є мідні, мідно-нікелеві, свинцеві та свинцево-цинкові руди. Важливим джерелом видобутку є вторинне срібло у вигляді відходів виробів, які відслужили свій термін, наприклад, у кінофотопромисловості.

Більшу частину срібла добувають під час переробки сульфідних руд Плюмбуму, Цинку і Купруму, які містять домішки сполук Аргентуму. Переробкою руд металів кольорових добувають близько 70 % світового виробництва срібла, руд золото-срібних родовищ ― близько 10―15 %, а з руд срібних ― 15―20 %.

Найбільше срібла добувають пірометалургійним способом під час переробки руд із невисоким умістом Аргентуму. Іноді вилучення срібла з руди та хвостових відходів інших виробництв здійснюють гідрометалургійним способом. Для цього збагачену руду або хвости (піритні огарки та інші відходи) спочатку піддають хлорувальному обпаленню з натрій хлоридом, а потім на тонко подрібнену масу діють розчином натрій ціаніду (за доступу повітря):

4Ag + 8NaCN + O₂ + 2Н₂O = 4Na[Ag(CN)₂] + 4NaOH;

AgCl +2NaCN = Na[Ag(CN)₂] + NaCl.

Із ціанідного розчину після фільтрування срібло виділяють за допомогою цинкового порошку. Найбільшими світовими виробниками срібла є Мексика (18,7 %), Китай (15,1 %), Перу (14,1 %) і Австралія (9,1 %).

Застосування срібла і сполук Аргентуму

Досить значна роль срібла в культурних традиціях різних народів зумовлена тим, що воно, так само як і золото, часто траплялося в самородному стані — тож його не доводилося виплавляти з руд. Унаслідок інертності, стійкості до корозії та легкості топлення срібло з древніх часів широко використовували для карбування монет. Монети і ювелірні вироби виготовляють не з чистого срібла, а зі стерлінгового — стопу срібла з міддю, у якому масова частка срібла становить 92,5 %. Таке срібло твердіше і не так швидко зношується.

Срібло використовують у сонячних панелях, для очищення води, в ювелірній справі, декоруванні, для виготовлення коштовного посуду та начиння, а також як засіб інвестування (монети, зливки). У промисловості ― для виготовлення електричних провідників і контактів, спеціальних дзеркал, мікропокриттів вікон, як каталізатор хімічних процесів.

Майже всі сполуки аргентуму(І) на світлі розкладаються з утворенням срібла. Цю властивість використовують у фотографії (світлописі). Сполуки Аргентуму є складниками фотографічних і рентгенівських плівок. Понад 30 % усього промислового срібла донедавна використовували у фотокіноіндустрії. Однак в останні роки попит на традиційні фотоматеріали зменшився у зв’язку з розвитком цифрової фотографії.

Розведені розчини аргентум(І) нітрату AgNO₃ та інших сполук Аргентуму, колоїдні розчини срібла та наносрібла використовують як дезінфектанти й антимікробні засоби, як покриття для перв’язочних матеріалів, ранових бандажів, пластирів, катетерів та різноманітних медичних інструментів. Активною речовиною, що справляє дезінфекувальну дію, є аргентум(І) оксид, а саме йони аргентуму Ag+, що утворюються в реакції, рівняння якої:

Ag₂O + H₂O ⇄ Ag+ + OH-.

Сполуки Аргентуму застосовують у фармацевтиці: аргентум(І) нітрат (ляпіс), протаргол, коларгол, аргентум сульфадіазин. Бактерицидні властивості срібла збільшують цінність срібного посуду й біжутерії. Срібло використовують в очищувачах води, бо воно запобігає розмноженню бактерій і водоростей на фільтрах.

Фізіологічна дія

Срібло нетоксичне, на відміну від сполук аргентуму, деякі з яких є канцерогенними. Колоїдне срібло та сполуки аргентуму(І) можуть усмоктуватися в систему кровообігу організму й відкладатися в різних його тканинах, що призводить до аргірії, — синьо-сірої пігментації шкіри, очей і слизових оболонок.

Догляд за виробами зі срібла

Темний наліт зі срібних виробів можна видалити в різні способи: промити в теплій мильній воді, у розчині питної соди, почистити м’якою серветкою, зволоженою в суміші нашатирного спирту і зубного порошку тощо. Після очищення срібні вироби обов’язково потрібно добре промити теплою водою і ретельно насухо витерти. Також доцільно використовувати так звану ювелірну косметику – засоби для чищення, які продають у спеціалізованих магазинах.

Література

1. Григор’єва В.В. та ін. Загальна хімія. –К.: Вища школа, 2009.
2. Степаненко О.М. та ін. Загальна та неорганічна хімія, т. 2. К.: Педагогічна преса, 2002. #Некрасов Б. В. Основы общей химии, т. 2. M., 1973.
3. Голуб А.М. Загальна та неорганічна хімія, т.2. – К.: Вища школа, 1971.
4. N. N. Greenwood A. Earnshaw. Chemistry of the Elements. 2nd Edition. Butterworth-Heinemann.1997.

Автор ВУЕ

О.А. Голуб