Серебро и способы его получения. Аффинаж серебра

Министерство образования  и науки РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

«НОВОСИБИРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ И  СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ НАУК

КАФЕДРА ХИМИИ

 

 

 

 

Серебро и способы  его получения. Аффинаж серебра.

Курсовая работа по неорганической химии

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы №172

Мизюк Константин Викторович

 

Специальность / направление  подготовки: 050100.62

 

Специализация / профиль: Педагогическое образование химия

Форма обучения: очная

 

Научный руководитель:

Трубникова Юлия Николаевна, старший преподаватель

______________

(подпись)

_____________

(оценка)

«___» ________ 20__г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2013

 

 

Оглавление

Введение 3

Глава 1. 4

1.1. Историческая справка. 4

1.2. Распространение в природе. 4

1.3. Природные серебросодержащие минералы. 5

1.4. Общая характеристика серебра. 6

1.5. Физические свойства серебра. 7

1.6. Химические свойства серебра. 8

1.7 Получение  серебра 9

1.8. Применение Серебра 13

1.8.1. Серебро в искусстве 14

1.8.2. Серебро в медицине. 15

1.8.3. Применение серебра для изготовления  ювелирных изделий и столовой  посуды. 16

1.8.4.Инвестиции  в серебро. 16

1.8.5.Применение  серебра в промышленности. 17

1.8.6.Применение  серебра в фотографии 18

Глава 2 20

Аффинаж серебра 20

Заключение 23

Список  литературы 24

 

 

 

 

 

Введение

Серебро - второй по значению драгоценный металл после  золота. В природе серебро встречается как в самородном состоянии, так и в сплаве с золотом (электрум) и в соединении с серой.

За последние  несколько лет были открыты новые  области применения серебра в ювелирных изделиях, промышленных и медицинских товарах. Серебро обладает невероятными свойствами, которые делают его возможным для использования во многих отраслях.

Ювелиры тоже продолжают создавать новые ювелирные изделия  с применением серебра вместо дорогого золота. Сплав платины и серебра, известный как Platinaire, становится всё популярнее в производстве ювелирных изделий. Такой сплав состоит из 92,5% серебра и 5% платины. Он устойчив к окислению, твёрже, чем серебро, а также дешевле золота.

Специально приготовленные наночастицы серебра используются в качестве сенсоров, чтобы определить болезнетворные бактерии. Учёные нашли способ использовать оптические свойства серебра в этом процессе.

Антибактериальные свойства серебра имеют, по-видимому, неограниченное количество сфер применения. Исследователи из университета штата Северная Каролина нашли способ нанесения покрытия из серебра на хирургические имплантаты для защиты от попадания инфекций.

Свойства серебра  могут быть также полезны для  нефтяных компаний, чтобы ликвидировать  разливы нефти с помощью растворов  на основе серебра. Такие растворы серебра  имеют большой диапазон использования в химической промышленности.

Со временем будут  открываться новые области применения серебра, так как оно имеет  большой потенциал применения в  различных сферах человеческой жизни.

Таким образом, целью курсовой работы является изучение серебра и способов его получения, а так же рассмотреть аффинаж серебра.

Глава 1.

1.1. Историческая  справка.

Серебро является одним  из тех металлов, которые привлекали внимание человека ещё в древние  времена. Оно входит в число семи металлов древности: золото, серебро, медь, ртуть. За 2500 лет до н. э. в Древнем Египте носили украшения и чеканили монеты из серебра, считая, что оно дороже золота. Позже из серебра стали изготавливать и посуду. Кстати, существует интересный исторический факт по этому поводу. Во время поход армии Александра Македонского на Восток среди солдат распространилась эпидемия заболевания кишечника, но мучила она только простых воинов. Офицеры и высший командный состав не заболели. Почему так? Причиной заболевания были бактерии, живущие в речной воде. Рядовые солдаты пили воду из обычной посуды, а командование из серебряной. Вода, находящаяся в ней, обеззараживалась благодаря активным ионам серебра. Серебро хоть и не растворимо, но в воде, налитой в такую посуду, содержится достаточное для дезинфекции количество невидимых ионов серебра . История серебра также тесно связана и с алхимией. В десятом веке было доказано, что между серебром и медью существует аналогия, и медь рассматривалась как серебро, окрашенное в красный цвет. В 1250г. Винсент Бове высказал предположение, что серебро образуется из ртути при действии серы. Шееле, Бойль и многие другие тоже занимались его изучением. Позже серебро и его соединения получат более широкое использование, но об этом речь пойдёт далее

1.2. Распространение  в природе.

Серебро является редким металлом, его содержание в земной коре равно  1 10^-5 %. В природе серебро встречается как самородное, так и в вид соединений - сульфидов, селенатов, теллуратов или галагенидов в различных минералах. Также встречается в метеоритах и содержится в морской воде .Самородное серебро встречается в природе реже, чем самородное золото или медь. Образование самородного серебра связано с действием воды или водорода на сульфид серебра (соответственно на аргентит). Металлическое серебро представляет собой гранецентрированные кубические кристаллы серебристо-белого цвета, часто покрытые чёрным налётом. Залежи самородного серебра находятся в РФ, Норвегии, Канаде, Чили, Германии и других странах, но они практически выработаны.

1.3. Природные  серебросодержащие минералы.

Наиболее важными  минералами серебра являются следующие:

• Акантит, Ag₂S, - серые ромбические кристаллы, устойчивые при температуре ниже 179⁰. Обе модификации природного сульфида серебра содержат 87,1% Ag.
• Аргентит, Ag₂S, - серые кубические кристаллы, устойчивые при температуре выше 179⁰. Аргентит - основной источник серебра. В природе он сопутствует самородному серебру, AgCl, PbCO₃; его залежи часто находятся рядом с сульфидами свинца, цинка и меди. Такие руды находятся в Норвегии, Мексике, Перу, РФ, Чили, Румынии.
• Прустит,  Ag₃AsS₃ или 3Ag₂S As₂S₃, содержит 65,4% серебра; он имеет вид красных гексагональных призматических кристаллов. Залежи прустита имеются в РФ, Мексике, Чили, Перу, Боливии.
• Пирагирит, Ag₃SbS₃ или 3Ag₂S Sb₂S₃, содержит 68,4% серебра, сопутствует пруститу в виде тёмно-красных кристаллов.
• Стефанит, Ag₅SbS₄ или Ag₂S Sb₂S₃, содержит 68,5% серебра и представляет собой серовато-чёрные призматические кристаллы. Залежи находятся в Мексике.
• Полибазит, 8(Ag,Cu)₂S Sb₂S3, содержит 62,1-74,9% серебра; он представляет собой серовато-чёрные призматические или пластинчатые кристаллы. Залежи имеются в Венгрии, Мексике.
• Керагирит, AgCl, содержит 75,3% серебра и имеет вид плотных бесцветных (или желтоватых, серовато-фиолетовых, даже чёрных в случае длительного воздействия прямого света) пластов (редко в виде кубических кристаллов). Залежи встречаются в РФ, Чили, Боливии, Мексике, Перу, Австралии.

 К другим минералам  серебра относят бромаргирит AgBr, иодагирит AgI, дискразит Ag₃Sb, штромейерит Cu₂S Ag₂S, ялпаит 3Ag₂S Cu₂S, науманит Ag₂Se,  гессит Ag₂Te и другие.                 

1.4. Общая  характеристика серебра.

Серебро принадлежит к  главной подгруппе первой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева и располагается в пятом периоде между палладием и кадмием. Номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей (валентных электронов). У атома серебра это электроны внешнего электронного уровня. Номер периода равен общему числу энергетических уровней, заполняемых электронами, у атомов элемента — в нашем случае серебра. Порядковый номер серебра 47. Порядковый номер показывает заряд ядра атома, у серебра, следовательно, он будет +47. По своим химическим свойствам и условиям нахождения в природе серебро является благородным металлом. У серебра возможен эффект провала электрона, т.к. один электрон с 5s² подуровня переходит на 4d⁹ подуровень. Атомная масса серебра равна 107,868. Элемент представляет естественную смесь двух устойчивых изотопов с массовыми числами 107 и 109.

Валентным подуровнем у серебра  будет являться 5s¹ подуровень, так как только он в данном случае может участвовать в образовании химических связей (подуровень 5s¹ является незаполненным ему не хватает одного электрона). Серебро относится к типу d — элементов.

Степени окисления серебра: 0, +1, +2, +3. Серебро в своих соединениях проявляет преимущественно степень окисления +1. Окисление до двухвалентного состояния может быть произведено действием озона или персульфата на соли серебра (I). Для серебра известна также степень окисления +3. Серебро в степени окисления +3 известно в виде соединений Ag₂0₃ и KAgF₄..

Электронная формула серебра: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s¹

1.5. Физические  свойства серебра.

Серебро – металл красивого белого цвета, обладает наивысшей  среди металлов электро- и теплопроводностью, лучшей отражательной способностью, особенно в инфракрасном и видимом свете. Атомный радиус 1,44 А, ионный радиус Ag⁺ 1,13 А. Серебро диамагнитно с атомной магнитной восприимчивостью при комнатной температуре - 21,56 10^-6. Серебро второй после золота металл по ковкости. Модуль упругости 76480 Мн/м² (7648 кГ/мм²), предел прочности 100 Мн/м² (10 кГ/мм²), твёрдость по Бринеллю 250 Мн/м² (25кГ/мм²). Твердость 2,5—3 балла по шкале Мооса. Конфигурация внешних электронов атома Ag 4d¹⁰5s¹.

   По большинству  физических свойств серебро приближается  к меди и золоту. Оно по сравнению  с ними обладает наиболее низкими  температурами плавления и кипения.

  Серебро в  виде тонких листочков обладает  электрическими и оптическими свойствами, отличными от свойств металлического серебра в слитках.

Металлическое серебро  имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решётку с плотностью 10,5г/см³ при 20°С, т. пл. 960,5°С, т. кип. 2177°С (пары желтовато-синие); оно диамагнитно, является лучшим проводником тепла и электричества (удельное сопротивление при 20°С равно 1,59 мком/см). В числе физико-механических свойств следует отметить пластичность, относительную мягкость, ковкость, тягучесть (легко протягивается и прокатывается), малую прочность. Серебро образует сплавы и интерметаллические соединения со многими веществами, например с: Au, Pd, Li, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, In, Sn, Zr, P, S, Se, а также сплавы типа эвтектик с элементами Bi, Ge, Ni, Pb,  Si, Na, Tl.

 

 

1.6. Химические  свойства серебра.

С химической точки  зрения серебро достаточно инертно, оно не проявляет способности к ионизации и легко вытесняется из соединений более активными металлами или водородом. Слабый восстановитель, реагирует с кислотами-окислителями. Под действием влаги и света галогены легко взаимодействуют с металлическим серебром, образуя соответствующие галогениды.

Соляная и бромистоводородная  кислоты в концентрированных растворах медленно реагируют с серебром:

2Ag + 4НСl = 2H[AgCl₂] + Н₂

2Ag + 4НВr = 2H[AgBr₂] + Н₂

С ртутью образует амальгаму.

Ag + Hg = Ag₄Hg₃, Ag₅Hg₈

Кислород взаимодействует с нагретым до 168 °С металлическим серебром при разных давлениях с образованием Ag₂O.

4Ag + O2 = 2Ag2O

Озон при +225°С  в присутствии  влаги (или перекиси водорода) действует на металлическое серебро,  образуя  высшие окислы серебра.

Сера, реагируя с  нагретым до 179 °С металлическим серебром, образует чёрный сульфид серебра Ag₂S.

2Ag + S = Ag₂S

Сероводород в присутствии кислорода  воздуха  и воды взаимодействует с металлическим серебром при комнатной  температуре  по уравнению:

2Ag + H₂S +1/2O₂ = Ag₂S + H₂O

Металлическое серебро растворяется в H₂SO₄ при нагревании, в разбавленной HNO₃ на холоду и в растворах цианидов щелочных металлов в присутствии воздуха (кислорода или другого окислителя):

2Ag + 2H₂SO₄ = Ag₂SO₄ + SO₂ + H₂O

3Ag + 4HNO₃ = 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

2Ag + 4NaCN + H₂O + 1/2O₂ = 2Na[Ag(CN)₂] + 2NaOH

Селен, теллур, фосфор, мышьяк и углерод реагируют с  металлическим серебром при нагревании с образованием Ag₂Se, Ag₂Te, Ag₃P, Ag₃As, Ag₄C.

Органические кислоты  и расплавленные щёлочи или соли щелочных металлов не реагируют с металлическим серебром. Хлорид натрия в концентрированных растворах и в присутствии кислорода воздуха медленно взаимодействует с серебром с образованием хлорида серебра.

В солянокислом растворе серебро восстанавливает некоторые  соли металлов, такие, как CuCl₂, HgCl₂, FeI₂, VOCl₂.

Растворимость кислорода  в серебре максимальна при +400…450°C (когда 1 объем серебра поглощает до 5 объемов кислорода). Рекомендуется избегать охлаждения серебра, насыщенного кислородом, поскольку выделение  этого газа из охлаждаемого  серебра  может  сопровождаться  взрывом. При поглощении кислорода или водорода серебро становится хрупким. Азот и инертные газы с трудом растворяются в серебре при температуре выше -78°C.

 
        1.7 Получение серебра

Примерно 80% от общего мирового количества добываемого серебра  получается как побочный продукт переработки комплексных сульфидов тяжелых цветных металлов, содержащих сульфид серебра. При пирометаллической переработке полиметалличеких сульфидов свинца. Меди, цинка, серебра последнее извлекается вместе с основным металлом в виде серебросодержащих свинца, меди или цинка.

Для обогащения серебросодержащих свинца серебром применяют процесс Паркеса или Патинсона.