Оксид срібла - хімічна сполука, що складається зі срібла та кисню. Існує кілька видів оксидів срібла, але практичне значення має лише один – оксид одновалентного срібла, його формула – Ag2O.
Це кристали буро-чорного відтінку з кубічними кристалічними гратами, досить важкі (щільність - 7,1 - 7,4 г/см3). По електропровідності оксид можна порівняти з чистим металом. Це досить нестійке з'єднання. Як і багато інших сполук срібла, воно поступово руйнується під прямими сонячним проміннямможна помітити потемніння речовини на сонці.
У воді не розчиняється, хоч і надає їй слаболужну реакцію: при реакції оксиду з водою у невеликих кількостях утворюється гідроксид срібла, який розчинний трохи краще. Загалом це малорозчинна речовина — воно погано розчиняється у всіх розчинниках, крім тих, з якими вступає в хімічну реакцію (це багато кислот, розчинів ціанідів та ін.).
При нагріванні до 300 градусів Цельсія розкладається на срібло та кисень. У зв'язку з цим оксид срібла використовується як антисептичний засіб: атомарний кисень, який він виділяє при розпаді, має потужний знезаражуючий ефект.
Також застосовується у виробництві срібно-цинкових акумуляторів, анод яких виготовляється з оксиду срібла. Виробляється по-різному, наприклад, гідроксид срібла розкладається при обережному нагріванні з утворенням оксиду.
Оксидування срібних виробів
Оксидування – процес покриття металу міцною оксидною плівкою, що перешкоджає його корозії. Однак назва ця умовна. Зокрема, оксидування срібла (чорніння, патинування) — це покриття металу тонким шаром не так кисневих, як сірчистих сполук.
Для цього поверхня металу обробляється розчином "сірчаної печінки" - суміші полісульфідів калію або натрію (від K2S2 або Na2S2 до K2S6 або Na2S6) з їх тіосульфат (K2S2O3 або Na2S2O3). При реакції утворюється темна оксидно-сульфідна плівка, не розчинна у більшості розчинників, крім азотної кислоти та розчинів ціанідів лужних металів. Змішуючи сірчану печінку з іншими речовинами, вдається створювати покриття різних відтінків.
Виробляти оксидування можна і в домашніх умовах: сірчану печінку отримують нагріванням харчової соди (карбонату натрію - Na2CO3) або поташу (карбонат калію - K2CO3) із сіркою у співвідношенні один до одного. Нагрівати потрібно обережно, не допускаючи спалаху сірки, в керамічному посуді.
Коли речовина в ємності, що нагрівається, перетворюється на гомогенну темно-коричневу суміш, сірчана печінка готова. Застосовується вона як водного розчину. Обробляти поверхню срібла слід після попереднього знежирення. Колір покриття залежить від концентрації розчину.
На цих фото зображено лоток та флакон з твердим порошком оксиду срібла (Ag2О) коричнево-темного кольору.
Основні властивості оксиду срібла (Ag2O)
Реакція оксиду срібла (I) із кислотами
Оксид срібла (I), розчиняючись у розведеній сірчаній кислоті, утворює (I):Ag2O + H2SO4 (розб.) = Ag2SO4 + H2O
Що станеться із оксидом срібла (I), якщо його нагріти до температури 300 градусів?
При нагріванні оксиду срібла (I) до 300 градусів він розкладається на елементи срібла та кисень:2Ag2O = 4Ag + O2
Розчинність оксиду срібла (I) у воді
Оксид срібла (I), погано розчиняється у воді і надає їй слаболужну реакцію:Ag2O + H2O = 2Ag+ + 2OH-
Оксид срібла розчиняється в плавикової та азотної кислотах, в солях амонію, у розчинах ціанідів лужних металів, в аміаку тощо.
Ag2O + 2HF = 2AgF + Н2О
Ag2O + 2HNO3 = 2AgNO3 + Н2О
Одержання оксиду срібла (I)
Отримати оксид срібла (I) можна взаємодією нітрату срібла з лугом у водному розчині:2AgNO3 + 2NaOH --> Ag2O + 2NaNO3 + H2O
У ході хімічної реакції утворюється , який швидко розкладається на оксид срібла (I) та воду:
2AgOH --> Ag2O + H2O
Отримати оксид срібла (I) можна також обробкою розчину AgNO3 розчинами гідроксидів лужноземельних металів:
2AgNO3 + 2KOH = Ag2O + 2KNO3 + H2O
Чистий оксид срібла (I) може бути отриманий внаслідок анодного окиснення металевого срібла у дистильованій воді.
Оксид срібла (I) можна отримати, якщо обережно нагрівати гідроксид срібла:
2AgOH = Ag2O + H2O
Водень, оксид вуглецю, перекис водню та багато металів відновлюють оксид срібла (Ag2О) у водній суспензії до металевого срібла (Ag):
Ag2О + H2 (при температурі 40 градусів) = 2Ag + Н2О
Ag2О + CO = 2Ag + CO2
Ag2О + H2O2 = 2Ag + H2O + O2
Застосування оксиду срібла (I)
Оксид срібла може бути джерелом атомарного кисню, необхідного для зарядки кисневих пістолетів, призначених для випробування міцності деяких матеріалів на їх стійкість до окислення, необхідних для будівництва космічних апаратів.Оксиду срібла (I) це дуже важлива хімічна сполука, яка може використовуватися у фармацевтичній промисловості як антисептик, а також у виробництві скла та застосовується як барвник. Він також застосовується у виробництві срібно-цинкових акумуляторів, в яких анод являє собою оксид срібла (I).
На цій фотографії видно срібно-цинкову акумуляторну батарею - хімічне джерело постійного електричного струму, де анодом є спресований порошок оксиду срібла, а катод є сумішшю оксиду цинку і цинкового пилу. Акумуляторний електроліт без будь-яких добавок містить розчин хімічно чистого гідроксиду калію. Срібно-цинковий акумулятор широко застосовується у військовій техніці, авіації, космосі та годиннику.
Плоскі кнопкові батареї на основі оксиду срібла використовуються як елементи живлення для наручного годинника.
Оксид срібла використовується у художніх цехах для виготовлення новорічних ялинкових іграшокнаприклад, при виготовленні ялинкових куль. У цеху склодувів усередину кульки вливають розчин із оксиду срібла, аміаку та дистильованої води. Потім кульку із сумішшю збовтують, щоб рівномірно забарвилися всі внутрішні стінки іграшки і опускають у воду з температурою 40 градусів. Спочатку кулька чорніє, а потім стає сріблястою.
Окислення срібла до оксиду срібла (I)
Чисте срібло за своєю природою це малоактивний метал, який при звичайній кімнатній температурі не окислюється на повітрі. Тому належить до розряду шляхетних металів. Однак це не означає, що срібло взагалі не може розчиняти у собі кисень. Срібло здатне при нагріванні чи розплавленні поглинати значні обсяги кисню. Навіть тверде при температурі 450 градусів здатне розчинити в собі до п'яти обсягів кисню, а при розплавленні металу (при температурі плавлення 960 градусів), коли срібло переходить у рідкий стан, воно здатне поглинути двадцятикратний об'єм кисню. При охолодженні рідкого срібла спостерігається явище розбризкування металу. Це дуже гарна, але небезпечна реакція, яка була відома людству ще в давнину. Небезпека розбризкування срібла пояснюється тим, що коли срібло після розплавлення починає остигати, метал різко починає вивільняти велика кількістькисню, що створює ефект бризок металу.Чому срібло темніє?
При температурі 170 градусів за Цельсієм, срібло на повітрі починає покриватися тонкою оксидною плівкою, яка є оксидом срібла (Ag2О), а під дією озону утворюються вищі оксиди срібла: Ag2О2, Ag2О3. Однак причиною почорніння срібла при звичайних умовахє не оксид срібла (Ag2О), як деякі люди помилково уявляють, а утворення на поверхні срібла тонкого шару сульфіду срібла (Ag2S). Освіта на поверхні срібного виробу є наслідком взаємодії благородного металу із сіркою, яка завжди є у складі сірководню (H2S). Реакція срібла та сірководню добре протікає у присутності вологи:4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O
При цьому срібло може не тільки потьмяніти, а й почорніти. А через нерівності, які може мати срібло, така темна плівка при грі світла може здатися навіть райдужною. Чим товстішою стає плівка, тим темніше робиться срібло. Поступово плівка темніє, набуваючи коричневого відтінку, а потім вона згодом стає чорною.
Сульфід срібла (Ag2S) це неорганічна речовина, сіль срібла та сірководневої кислотитверда речовина сіро-чорного кольору. Ця сіль срібла вважається одним з хімічних сполуксрібла, яке найменше розчинне у воді. Дуже тонкий шар сульфіду срібла (Ag2S) на поверхні срібних виробів, Надає їм рожеве забарвлення. Сульфід срібла (Ag2S) це дуже важко розчинна хімічна сполука. При звичайній кімнатній температурі ця сіль срібла не реагує навіть із кислотами. Тільки після нагрівання сульфід срібла (I) може розчинитись у концентрованій азотній кислоті. Сульфід срібла (I) за кімнатної температури може переходити в розчин за рахунок утворення комплексних сполук срібла при розчиненні його в розчинах ціанідів.
Чисте срібло рідко застосовується у виготовленні ювелірних виробів. Найчастіше срібло представлене як сплавів. Недоліком цих сплавів срібла є те, що вони містять різні домішки інших металів, наприклад мідь. Срібло, з'єднуючись у присутності вологи з сірководнем, утворює на поверхні тонкий темний шар сульфіду срібла (Ag2S). А мідь, що є другим компонентом сплаву срібла, утворює сильфід міді (Cu2S), який має так само темний колір, Як і сульфід срібла (I). Крім того, мідь може реагувати з киснем, утворюючи оксид міді. Тому вироби зі срібла виготовлені з такого сплаву срібла та міді, внаслідок корозії, можуть мати не лише темний колір, а й набувати червонувато-коричневого відтінку. Срібло, згодом, перебуваючи на повітрі, спочатку стає жовтуватим, потім робиться коричневим, брудно-синім, а потім темніє. Інтенсивність потемніння срібла залежить від відсоткового вмісту міді в срібному сплаві. Чим більше міді в срібно-мідному сплаві, тим швидше йде процес почорніння срібла.
На цьому фото зображено (ложки, виделки), яке помітно пожовкло і злегка потемніло. Причиною зміни кольору є утворення на поверхні виробів сульфіду срібла і міді, а також оксиду міді.
Оксидоване срібло
Для того, щоб срібло не руйнувалося, його покривають тонким шаром оксиду срібла. Таке срібло називається оксидованим, тобто покритим шаром оксиду срібла. Така тонка оксидна плівка захищає метал від потьмарення та покращує декоративні властивості ювелірних виробів.
На фото вище наведено приклад ювелірного срібного виробу (стильні швензи з оксидованою соняшниковою квіткою), виконаного з високопробного сплаву 925 проби срібла. Даний виріб є 925. Оксид срібла, що покриває цей виріб, надійно захищає срібло від потьмарення. Таке оксидоване срібло може довго зберігатися і не зазнавати подальшого окислення. Даний виріб чудово виглядає і має чудовий естетичний вигляд.
На цих фото зображені ювелірні вироби зі срібла, вкриті тонким шаром оксиду срібла: вінтажний елемент "Восьминіг" (оксид срібла) та оксидований вінтажний елемент "Скарабей".
На цьому фото зображено годинник-амулет. Це ювелірний вирібвиконано із високопробного срібла. Годинник оксидований, має карбування з малюнком на корпусі.
На фото зліва зображена симпатична філігрань, вінтажний елемент, із хитромудрим орнаментом, де центральні пелюстки мають опуклу форму. Цей ювелірний виріб виконаний з високоякісного сплаву, є і покритий тонким шаром оксиду срібла. На фото праворуч зображено ладанку "Св. Миколай Чудотворець". Матеріалом, з якого виготовлено цей виріб, є срібло 925 проби, покрите тонким шаром срібла оксиду.
1. Оксид срібла (I) – основний оксид, що взаємодіє з усіма кислотами. Він також виявляє деякі амфотерні властивості утворюючи при сплавленні з оксидами лужних металів аргенати складу KAgO.
Здатність оксиду срібла розчинятися у водному аміаку формально можна розглядати як ознака амфотерності: Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O = 2 [ Ag(NH 3) 2 ](OH). Гідроксид діаммінсрібла є розчинною і досить сильною основою.
При нагріванні вище 160 про С оксид срібла розкладається, тому при термічному розкладанні більшості солей срібла та кисневмісних кислот (нітратів, сульфатів, сульфітів, карбонатів), а також при випаленні сульфіду срібла безпосередньо виходить металеве срібло.
2. Гідроксид срібла – AgOH – досить сильна (К В =5 . 10 -3), але нестійка основа, яка за кімнатної температури розпадається на оксид і воду. Спроби отримати гідроксид срібла з обмінної реакції з розчинної солі призведуть до випадання темно-бурого осаду Ag 2 O: 2AgNO 3 + 2KOH = Ag 2 O + 2KNO 3 + H 2 O
3. Солі срібла. Більшість солей срібла нерозчинні у воді. Розчинні нітрат, ацетат, дигідрофосфат, перхлорат, хлорат та фторид. З іншими галогенідами срібло утворює характерні опади, що є якісними реакціями на галогенід-іони: AgCl – білий сир, осад AgBr – світло-жовтий осад, AgJ – яскраво-жовтий осад.
Найменший добуток розчинності має іодид срібла. Він не розчиняється у водному аміаку, тоді як хлорид срібла дає розчинний хлорид діаммінсрібла. Йодид не розчиняється і в розчині тіосульфату натрію, а хлорид та бромід розчиняються з утворенням комплексного іону – дитіосульфатоаргенату: AgBr + 2Na 2 S 2 O 3 = Na 3 + NaBr . Цю реакцію використовують для закріплення фотоматеріалів. Усі галогеніди срібла розчиняються у надлишку галогенводневих кислот і галогенідів лужних металів: AgJ + KJ = K. Розчинення опадів за рахунок комплексоутворення та руйнування комплексних частинок через утворення малорозчинної сполуки є прикладами іонних рівноваг у розчинах. Напрямок процесу залежить від співвідношення константи нестійкості комплексу та добутку розчинності солі. Наприклад, йде реакція: NO 3 + KJ = AgJ + 2NH 3 + KNO 3 але не йде K + KJ. Комплекси будь-яких катіонів металів з аміаком, крім того, руйнуються дією кислот через утворення катіону амонію. Слід згадати, що комплексні частинки, що містять катіон срібла, безбарвні, оскільки мають заповнений d-підрівень, і переходи електронів під впливом енергії квантів світла не відбуваються.
4. Окисна здатність Ag + . Стандартний електронний потенціал Ag + / Ag дорівнює 0,8 В. З чого випливає, що розчинні солі срібла є сильними окислювачами: PH 3 + 6AgNO 3 + 3H 2 O = 6Ag + H 3 PO 3 + 6HNO 3 . Катіон діамінсеребра дещо слабший окислювач, але він здатний, наприклад, окислити альдегід до карбонової кислоти (реакція «срібного дзеркала»): 2 (OH) + RCOH = RCOONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O.
Чисте срібло - дуже м'який, тягучий метал. Воно найкраще металів проводить електричний струм і тепло.
На практиці чисте срібло внаслідок м'якості майже не застосовується: зазвичай його сплавляють з більшою або меншою кількістю міді.
Срібло - малоактивний метал. В атмосфері повітря воно не окислюється ні при кімнатних температурах, ні при нагріванні. Часто спостерігається почорніння срібних предметів - результат освіти на їх поверхні чорного сульфіду срібла - AgS2. Це відбувається під впливом вмісту в повітрі сірководню, а також при дотику срібних предметів з харчовими продуктами, що містять з'єднання сери. 4Ag + 2H2S + O2 -> 2Ag2S +2H2O
Соляна та розведена сірчана кислоти на нього не діють. Розчиняють срібло зазвичай в азотній кислоті, яка взаємодіє з ним відповідно до рівняння:
Ag + 2HNO3 -> AgNO3 + NO2 + H2O
Срібло утворить один ряд солей, розчини яких містять безбарвні катіони Ag +.
При дії лугів на розчини солей срібла можна очікувати отримання AgOH, але замість нього випадає бурий осад оксиду срібла (I):
2AgNO3 + 2NaOH -> Ag2O + 2NaNO3 + H2O
Крім оксиду срібла (I) відомі оксиди AgO та Ag2O3.
Hітрат срібла (ляпис) - AgNO3 - утворить безбарвні прозорі кристали, добре розчиняються у воді. Застосовується у виробництві фотоматеріалів, при виготовленні дзеркал, в гальванотехніці, в медицині.
Подібно до міді, срібло має схильність до утворення комплексних сполук.
Багато нерозчинні у воді з'єднання срібла (наприклад: оксид срібла (I) - Ag2O і хлорид срібла - AgCl), легко розчиняються у водному розчині аміаку.
Комплексні ціаністі з'єднання срібла застосовуються для гальванічного сріблення, так як при електролізі розчинів цих солей на поверхні виробів осаджується щільний шар крейдяно-кристалічного срібла.
Всі з'єднання срібла легко відновлюються з виділенням металевого срібла.
З'єднання срібла:
а) оксиди срібла. Оксид дисеребра (Ag2O) є коричнево - чорний порошок, малорозчинний у воді. На світлі він стає чорним.
Оксид срібла (AgO) – сірувато – чорний порошок.
Оксиди срібла використовуються, inter alia, для виробництва акумуляторів;
б) галогеніди срібла. Хлорид срібла (AgCl) - біла маса або щільний порошок, не розчинний у воді, що темніє на світлі; його пакують у темнозабарвлені непрозорі контейнери. Використовується у фотографії, у виробництві кераміки, в медицині та для сріблення.
Кераргірити (або рогова срібна обманка), природні хлориди та йодиди срібла не включаються (товарна позиція 2616).
Бромід срібла (жовтий), йодид срібла (жовтий) та фторид срібла використовуються для тих же цілей, що й хлориди;
в) сульфід срібла. Штучний сульфід срібла (Ag2S) – важкий сіро – чорний порошок, не розчинний у воді, використовується для отримання скла.
Природний сульфід срібла (аргентит), природний сульфід срібла та сурми (піраргірит, стефаніт, полібазит) та природний сульфід срібла та миш'яку (прустит) не включаються (товарна позиція 2616);
д) інші солі та неорганічні сполуки.
Сульфат срібла (Ag2SO4), кристали.
Фосфат срібла (Ag3PO4), жовті кристали, малорозчинні у воді; використовуються в медицині, фотографії та оптиці.
Ціанід срібла (AgCN), білий порошок, що темніє на світлі, не розчинний у воді; використовується в медицині та для електроосадження срібла. Тіоціанат срібла (AgSCN) має аналогічний вигляд і використовується як підсилювач у фотографії.
Комплексні ціанідні солі срібла та калію (KAg(CN)2) або срібла та натрію (NaAg(CN)2) являють собою білі розчинні солі, що використовуються при нанесенні електролітичного покриття.
Фульмінат срібла (гримуче срібло), білі кристали, що вибухають при легкому ударі, небезпечні в обробці; використовуються для виробництва капсулів - детонаторів.
Дихромат срібла (Ag2Cr2O7), кристалічний рубіново – червоний порошок, малорозчинний у воді; використовується під час виконання художніх мініатюр (срібний червоний, пурпуровий червоний).
Перманганат срібла, кристалічний темно-фіолетовий порошок, розчинний у воді; використовується у протигазах.
Нітрат срібла AgNO 3 , званий також ляписом. Утворює прозорі безбарвні кристали, добре розчинні у воді. Застосовується у виробництві фотоматеріалів, при виготовленні дзеркал, у гальванотехніці.
Розглянемо одні з найважливіших з'єднань срібла – оксиди. Найпоширеніші це оксиди одновалентного срібла. Оксид срібла Ag2O одержують при обробці розчинів AgNO3 лугами або розчинами гідрооксидів лужноземельних металів:
2AgNO3 + 2NAOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O
2AgNO3 + 2KOH = Ag2O + 2KNO3 + H2O
Оксид срібла Ag2O являє собою діамагнітний кристалічний порошок (кубічні кристали) бурого кольору з щільністю 7,1 – 7,4 г/см3, який повільно чорніє під впливом сонячного світла, вивільняючи кисень.
Ag 2О = 2Ag + O2
Оксид срібла Ag2О незначно розчиняється у воді (0,017 г/л). Розчин, що виходить, має лужну реакцію і, подібно лугам, осаджує гідроксиди деяких металів з розчинів їх солей. Водень, оксид вуглецю, перекис водню та багато металів відновлюють оксид срібла у водній суспензії до металевого срібла:
Ag2О + H 2 (t 40 ºC) = 2Ag + Н2О
Ag2О + CO = 2Ag + CO2
Ag2О + H 2O 2+ 2Ag + H 2O + O 2
Оксид срібла розчиняється в плавикової та азотної кислотах, в солях амонію, у розчинах ціанідів лужних металів, в аміаку і т.д.
Ag 2O + 2HF = 2AgF + Н 2О
Ag 2O + 2HNO 3 = 2AgNO 3 + Н 2О
Оксид срібла – енергійний окислювач по відношенню до сполук хрому Cr2O3, 2Cr(OH)3:
5Ag 2О + Cr 2O 3 = 2Ag2CrO4+ 6Ag
3Ag 2O + 2Cr(OH) 3 + 4NaOH = 2Na 2CrO 4 + 6Ag + 5H 2O
Суспензія оксиду срібла застосовується у медицині як антисептичний засіб. Суміш складу 5% - Ag3O, 15% - CO2O3, 30% - CuO та 50% - MnO2, звана «гопкалітом», служить для зарядки протигазів як захисний шар проти оксиду вуглецю. Оксид срібла може бути джерелом отримання атомарного кисню і використовується в «кисневих пістолетах», які застосовуються для випробування стійкості до окислення матеріалів, призначених
для космічних апаратів
Гідрооксид срібла (I) AgOH є нестійким білим осадом. Він має амфотерні властивості, легко поглинає CO2 з повітря і при нагріванні з Na2S утворює аргентати. Основні властивості гідрооксиду срібла посилюються у присутності аміаку. Одержують AgOH в результаті обробки нітрату срібла спиртовим розчином гідрооксиду калію при pH=8,5-9 та температурі 45ºС.
Крім оксиду одновалентного срібла Ag2O відомі також оксиди Ag(II), Ag(III) AgO та Ag2O3. Оксид срібла AgO отримують дією озону на металеве срібло або Ag2O:
Ag 2O + O 3 = 2AgO + O2
Крім цього AgO можна отримати обробкою розчину AgNO3 розчином K2S2O 8
2AgNO3 + K2S2O8 + 4KOH = 2AgO + 2K2SO4 + 2KNO3 + 2H2O
Оксид двовалентного срібла являє собою діамагнітний кристалічний порошок сірувато-чорного кольору з щільністю 7,48 г/см3. Також є енергійним окислювачем по відношенню до SO2, NH3 Me NO2 і має властивості напівпровідника.
Походження викопного вугілля
Практично неможливо встановити точну дату, але десятки тисяч років тому людина, яка вперше познайомилася з вугіллям, стала постійно стикатися з ним. Так, археологами знайдено...