Все о серебре: интересные факты о металле

Серебро обладает ценными характеристиками, поэтому оно было известно человечеству задолго до нашей эры. Установить точную дату его открытия не представляется возможным. Первые упоминания об этом металле относятся к древнему Египту, где из серебра изготавливали предметы искусства. Украшения, созданные из этого металла, датируются периодом с 5000 до 3400 годов до н. э. Первоначально люди знали лишь о самородном серебре.

Серебро как химический элемент таблицы Менделеева (Ag): история металла, описание, физико-химические свойства, применение в чистом виде и в сплавах

Серебро – это химический элемент с символом Ag (от латинского Argentum), который занимает 11 группу пятого периода в периодической таблице элементов, описанной Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Это простое вещество представляется собой ковкий металл серебристо-серого цвета. Серебро классифицируется как благородный металл, хотя оно со временем окисляется на воздухе и может потемнеть. Это вещество известно с древних времен и имеет большое значение как в качестве промышленного сырья, так и как материал для создания изысканных ювелирных изделий.

С момента первого знакомства человека с серебром прошло около 6000 лет. Самые древние украшения, найденные археологами на Ближнем Востоке, относятся к этому периоду. В эпоху Вавилона и Ассирии этот металл считал магическим элементом Луны и обладал мистическим значением. В Средние века алхимики также относили серебро к особым металлам, рассматривая его как второй по совершенству металл и неотъемлемую часть их таинственных поисков.

Ковкость, привлекательный внешний вид и относительно высокая устойчивость к окислению привели к еще одному его использованию — в качестве материала для первых известных денег, представляющих собой монеты, которые создавались из благородных сплавов, таких как золото и серебро.

В течение некоторого времени серебро имело более высокую ценность, чем золото, благодаря своей большей прочности, так как золото часто бывает слишком пластичным, а серебряные украшения служили дольше.

Коэффициенты соотношения цен на благородные металлы, разработанные Исааком Ньютоном, сыграли значительную роль в популяризации серебра.

В XIII веке начинается использование серебра для изготовления посуды и подсвечников, а позже и для создания различных инструментов. С XIX века, когда человечество освоило электричество, серебро и его сплавы стали незаменимыми в производстве электротехнических компонентов.

Открытие химического элемента, его формула и его место в таблице Менделеева. Этимология термина и его перевод

Символ Ag обозначает 47-й химический элемент в периодической системе Менделеева. Он находится в пятом периоде и имеет порядковый атомный номер 47, с атомной массой 107,868 и молярной массой 107,87 г/моль.

Существует два стабильных изотопа серебра с атомной массой 107 и 109, а также один радиоактивный изотоп с массой 110.

Электронная конфигурация серебра отличается: атом состоит из 47 протонов и нейтронов, а также 47 электронов, которые находятся на пяти энергетических уровнях. Химические свойства этого элемента большей частью определяются его внешними электронами. Серебро представляет собой исключение с учетом своей уникальной электронной конфигурации: два электрона на первом подуровне пятого уровня и девять электронов на третьем подуровне четвертого уровня. На практике может происходить исчезновение электрона с пятого уровня на четвертый, что и формирует основную валентность равную 1.

На протяжении истории серебро в химии получило много различных названий. Тем не менее, с средних веков наиболее распространенным стало его название по-латыни – argentum, что переводится как «белый, блестящий».

История

Истоки использования серебра восходят к культурам, которые уже освоили технологии обработки меди и золота. Первоначальные источники добычи серебра были обнаружены в Анатолии (современная Турция), где с V века до н. э. этот драгоценный металл использовался для наполнения сокровищниц стран Ближнего Востока, Крита и Греции. Раскопки, проведенные в Египте, выявили изделия из серебра, относящиеся к периоду 5000–3400 годов до н. э. На протяжении веков серебро считалось более ценным, чем золото, благодаря своей относительной редкости, поскольку его добыча в то время была недостаточно развита. Данный металл известен только в самородном состоянии и практиковался под названием «белое золото». Исторические источники свидетельствуют о том, что древние египтяне получали серебро, импортируя его из Сирии.

Начиная с IV века до н. э., Испания и древний Карфаген стали ведущими странами по добыче серебра. В Римскую империю на протяжении более тысячи лет поставлялся драгоценный металл из рудников, находившихся на территории современной Испании, которая славилась своими произведениями искусства и ювелирными изделиями, изготовленными вручную. Кроме того, месторождения этого металла были обнаружены в древние времена также в Армении и на Кипре.

В Америке запасы серебра были обнаружены в больших количествах на юге, в империях инков и их предшественников. Из-за обилие ресурсов, добываемых на севере Южной Америки, особенно в Колумбии и Эквадоре, культуры Моче, Вари, Ламбаек и Чиму создали множество изделий из серебра.

В Древней Руси до XVII века использовалось серебро из Западной Европы. Первые источники добычи серебра в Русском государстве были открыты лишь в конце XV века на Северном Урале, позднее – на острове Медвежий в Белом море. В процессе освоения Сибири и Дальнего Востока были найдены более богатые месторождения драгоценных металлов. Регулярная добыча серебра на Нерчинских рудниках в Забайкалье началась в 1704 году.

Нахождение в природе

Серебро является самым распространённым из благородных металлов; его содержание в земной коре составляет 8·10⁻⁶ % по массе, в морской воде – 1,5·10⁻⁸ – 2,9·10⁻⁷ %, а в пресной воде – 2,7·10⁻⁸ %. Более 60 минералов содержат серебро. Наиболее часто серебро встречается в виде сульфидных руд, таких как самородное серебро и природные сплавы с медью (Cu) и золотом (Au), а также в виде халькогенидов, таких как аргентит (Ag₂S), пираргирит (Ag₃SbS₃) и прустит (Ag₃AsS₃),и галогенидов, как кераргирит (AgCl). На данный момент самый крупный самородок серебра, найденный на Земле, весил 13,5 тонн.

Примерно 70 миллиграммов серебра содержится в одной тонне земной коры. Сплавы серебра встречаются реже, чем чистая руда, но современная технология позволяет легко обрабатывать материал для выделения нужной фракции. В настоящее время значительные количества серебра получаются как побочный продукт при добыче других металлов, например, меди. Ближайшие месторождения драгоценного металла находятся в Перу, Чили, Мексике, Австралии, России, Польше, Канаде, США, Боливии, Китае и Японии.

Какой бывает проба серебра

Проба указывает на соотношение содержания серебра и других металлов в сплаве на 1 килограмм. Например, классическая 925-я проба обозначает содержание 925 граммов (92,5%) серебра и 75 граммов (7,5%) меди.

Существуют также пробы низкого и среднего качества: 600-я, 720-я, 800-я, 875-я. Аксессуары и посуда из серебра высокого качества обычно помечаются 916-й, 925-й или 960-й пробой. Проба 999 ставится на инвестиционных слитках.

Виды серебра

В зависимости от метода обработки поверхности серебряного изделия благородный металл классифицируется следующим образом:

Стерлинговое серебро
Это классическое серебро 925 пробы с гладкой блестящей поверхностью без дополнительного покрытия. Название этого серебра произошло от старинной английской монеты – стерлинга, которая чеканилась из высококачественного серебра.

Матовое серебро
Это серебро, обладающее шероховатой и менее блестящей поверхностью, получаемое путем нагрева металла в серной или соляной кислоте. Это снижает содержание меди в поверхностном слое сплава, создавая необычный декоративный эффект.

Черненое серебро
Это серебро с чеканным узором или гравировкой, которое покрыто специальным составом, состоящим из свинца, серы, окислов меди, что приводит к обретению черного цвета после обжига. Благодаря использованию этой технологии декорирования, разработанной российскими мастерами в XVII веке, черненое серебро показывает меньшую подверженность окислению и лучше сохраняет внешний вид. Современный аналог этого метода — технология оксидирования серебра, также использующаяся для создания состаренного вида украшений.

Родированное серебро
Серебро, покрытое очень тонким, но прочным слоем родия — металла из группы платиноидов. Это придает изделиям дорогой и эффектный вид, а также делает их более устойчивыми к истиранию и не позволяет им тускнеть.

Получение

Первая стадия переработки руд, содержащих серебро — это флотационное и гравитационное обогащение. Способы извлечения серебра зависят от типа руды и содержания Ag и делятся на пирометаллургические и гидрометаллургические. Сульфидные руды подвергаются обжигу — как окислительному, так и восстановительному (или хлорирующему). Серебряные руды перерабатываются после обогащения методом цианирования: руду обрабатывают в растворе натриевого цианид (NaCN) или калийного цианид (KCN) в присутствии кислорода, а затем добывают серебро, извлекая его из комплексных цианидов восстановлением металлами или с помощью ионного обмена. Чтобы получить серебро высокой чистоты (99,999%), сырой металл подвергается электролитическому аффинажу в растворе AgNO₃, при этом примеси переходят в шлам. Все содержащие серебро отходы в промышленности (такие как отработанные фотоматериалы, контакты, источники питания и т.п.) подлежат переработке для извлечения вторичного серебра, которое вновь используется в промышленности, составляя 60–70 % от общего потребления. Объем мирового производства серебра составляет 23,5 тысячи тонн в год (по данным на 2020 год).

Серебро находит применение в производстве кино- и фотоматериалов, сплавов с палладием (Pd), золотом (Au), медью (Cu), цинком (Zn), а также используется в контактах, припоев, проводящих слоях, элементах реле в электротехнике и электронике, стоматологических сплавах с золотом, медью, ртутью и оловом, серебряно-цинковых аккумуляторах, имеющих высокую энергоемкость (космическая техника и оборонные технологии), оксидно-серебряных элементах питания для часов, монет, ювелирных изделий, столовой посуды, зеркал, устройств в пищевой промышленности, катализаторов (для дожигания угарного газа, восстановления оксидов азота, эпоксидирования этилена и процессов окисления в органическом синтезе) и прочих областях.

Исторический очерк

Начало использования серебра соотносится с культурами, освоившими металл для обработки меди и золота. Изделия из серебра известны не позднее конца V или рубежа V–IV тыс. до н. э., например, находки из Варненского могильника, Караново VI, Гумельница Балкано-Карпатской металлургической провинции, Бейджесултан в Юго-Западной Анатолии и культура Балатон – Ласинья на северо-западе Среднего Подунавья. С IV тысячелетия до нашей эры серебряные украшения, сосуды, фигурки, инкрустации и другие изделия ставятся на учёт в майкопской культуре на Северном Кавказе, Коруджутепе и Арслантепе (Восточная Анатолия), Библе (Левант), Уре (Южная Месопотамия) и других регионах. Большая часть серебра получалась из свинцовых руд, что подтверждается находками свинцового глёта (PbO) в Хабуба-Кабира на Среднем Евфрате, возникающего при купелировании – окислительном отделении свинца от серебра в расплавленном состоянии, что стало одной из первых технологических операций. Основные месторождения известны в Центральном Иране и Анатолии, откуда серебро распространилось по Циркумпонтийской металлургической провинции. В III тысячелетии на Ближнем Востоке слитки серебра начали использоваться в качестве денег (в II тысячелетии до н. э. отношение стоимости серебра к меди составило 1:180). В среднем и позднем бронзовом веках серебро использовалось от евразийской степной металлургической провинции (включая рудники и месторождения на Урале, в Казахстане и Саяно-Алтае) до множества регионов Европы, включая месторождения на Иберийском полуострове, в Восточных Альпах, и позднее рудники в Лаврийском районе и в Богемии и других местах. В Русском государстве источники серебра начали открываться только в конце XV века на Северном Урале, а позже на Медвежьем острове в Белом море. Данная информация была собрана и систематизирована Кузьминым Сергеем Владимировичем, Аликберовой Людмилой Юрьевной и Авиловой Людмилой Ивановной. Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2015.

Дата публикации статьи: 30 июня 2022 г. в 15:08 (GMT+3). Последнее обновление: 8 февраля 2023 г. в 12:48 (GMT+3). Связаться с редакцией можно по указанным контактам.

Области знаний: Общие вопросы химии. Символ: Ag. Атомный номер: 47. Группа элементов: Переходные металлы. Относительная атомная масса: 107,8682 а. е. м. Радиус атома: 145,4 пм. Электроотрицательность: 1,93 ед. по шкале Полинга. Агрегатное состояние: твёрдое. Плотность при нормальных условиях: 10,491 г/см³. Температура плавления: 961,93 °C. Температура кипения: 2167 °C.

• Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия»
  Создан при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации.
  Регистрация СМИ ЭЛ № ФС77-84198, выдана Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 15 ноября 2022 года.
  ISSN: 2949-2076
• Учредитель: Автономная некоммерческая организация Национальный научно-образовательный центр «Большая российская энциклопедия»
  Главный редактор: Кравец С. Л.
  Телефон редакции: +7 (495) 917 90 00
  Электронная почта редакции: secretar@greatbook.ru

Применение

Области применения серебра настолько разнообразны, что трудно перечислить их все сразу. При этом важно отметить, что в большинстве случаев металл используется в малых количествах. Физико-химические свойства серебра делают его привлекательным для ювелирного дела. Эти же характеристики позволяют применять серебро в производстве высокотехнологичных устройств в медицине.

В ювелирных изделиях и столовых приборах редко используется чистый металл, поскольку его пластичность и гибкость не позволяют этого. Кроме того, в сплавы обычно добавляют медь и похожие вещества для повышения устойчивости к деформациям. Чем больше дополнительного материала, тем менее гибким становится сплав.

Стоит отметить, что в любой области применяется сплав серебра, а не чистый металл. Для этого используется система проб. Трехзначное число указывает, сколько серебра содержится в 1 кг конкретного сплава.

В России официально признаны несколько стандартных проб.

• 720. Желтоватый сплав, применяемый для изготовления пружин, иголок и различных деталей, подвергающихся большим нагрузкам.
• 800. Металл с желтоватым оттенком используется при создании ювелирных украшений и столовых приборов.
• 830. Сфера применения аналогична предыдущему варианту.
• 875. Широко используется в ювелирной промышленности. Многие украшения покрываются позолотой.
• 916. Ранее использовался для производства столовых приборов, сейчас практически не применяется в ювелирных изделиях.
• 925. Это стандарт стерлингового серебра. Оно ценится за свою стойкость к окислению и может использоваться для изготовления столовых приборов.
• 960. Применяется в сплавах для создания изделий с рельефными композициями, украшения легко деформируются.
• 999. Используется для производства монет и слитков. Также применяется в электрооборудовании, ионизаторах и очистителях воздуха. Чистое серебро используется для создания зеркал с высоким уровнем отражающей способности и присутствует в составах медицинских препаратов.

Эти области применения не исчерпывают весь спектр возможностей. Серебро может использоваться в пищевой промышленности. Его применяют для изготовления аппаратов для выжимания сока и приготовления разнообразных напитков. Бруски и порошок из серебра также могут быть использованы в аккумуляторах.

Наиболее значительное количество серебра используется именно в промышленности. Особенно заметно это в электротехнике. Хлорид серебра применяется для покрытия радарных поверхностей. Таким образом, металл находит применение в производстве:

• радиоэлектронных компонентов;
• свинцовых аккумуляторов;
• инфракрасной оптики;
• фильтров противогазов;
• некоторых детонаторов.

Интересные факты

1. В последние годы было сделано множество интересных открытий, которые открыли новые горизонты для применения серебра в ювелирном деле, промышленности и медицине. В мире существует специализированный Институт серебра, который сообщает о перспективах использования этого металла.
2. Ученые из Калифорнии разработали новый метод применения серебра для создания твердого металла, который объединяет качественные характеристики этой группы элементов со стеклом. Итоговый продукт может быть использован для изготовления медицинских имплантатов. Ученые уверены, что данный материал значительно превосходит существующие аналоги.
3. Наличие серебра может уменьшить риск заражения инфекциями. Это связано с его уникальными антибактериальными свойствами. Хотя металл-стекло еще недостаточно исследован, факт создания такого материала является весьма интригующим.
4. Из серебра могут изготавливаться необычные наночастицы, используемые в качестве сенсоров для обнаружения патогенных бактерий. Респираторные маски, содержащие серебро, способны уничтожать множество микроорганизмов. Все это также стало возможным благодаря научным достижениям.

Еще больше интересных фактов о серебре смотрите в следующем видео.