Физические и химические свойства серебра и его соединений
Физические и химические свойства серебра и его соединений
Плотность металлического серебра — 10,5 г/см3, молекулярный вес — 107,9 у.е., твердость (алмаз = 10) — 2,7, электропроводность (Нg = 1) — 59, теплопроводность (Нg = 1) — 49, температура плавления — 9610 С, теплота плавления — 2,7 ккал/г-атом, температура кипения — 21600 С.
По своим химическим свойствам серебро относится к благородным металлам (подгруппа меди), его сплавы широко применяются при изготовлении ювелирных изделий.
Международный монетный сплав содержит 90% серебра и 10% меди. Ювелирные сплавы серебра определяются пробой (число весовых частей серебра в 1000 частях сплава). Старые монеты и ювелирные изделия помечены числом золотников металла в фунте (96 золотников) сплава. Старые серебряные изделия изготовлялись обычно 84 пробы.
Растворение серебра возможно лишь при использовании сильных окислителей (например, в водных растворах азотной кислоты):
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O,
в концентрированной азотной кислоте серебро не растворяется из-за образования на его поверхности тонкого защитного слоя оксидов серебра. Сплавы золота с серебром, содержащие более 50% золота (Au) в водных растворах азотной кислоты не растворяются.
В ряду активности металлов серебро расположено правее водорода, поэтому при контакте серебра с водной средой самопроизвольное растворение металла с образованием его ионных форм (Ag+) не происходит. Однако поверхность металлического серебра и его сплавов практически всегда покрыта окисной пленкой. При контакте окисной пленки с водной средой, в воду поступают ионы серебра, однако скорость такого поступления — незначительна.
Нормальные окислительно-восстановительные потенциалы металлов группы меди:
Сu+2 +2e® Cu -+0,34 В в кислой среде, — 0,22 В в щелочной среде;
Ag+1 + 1е ® Ag — +0,80 В в кислой среде, + 0,34 В в щелочной среде;
Au+3 +3е ® Au — +1,45 В в кислой среде, + 0,7 В в щелочной среде.
В связи со склонностью металлов группы меди к комплексообразованию их окислительно-восстановительные потенциалы сильно зависят от природы присутствующих в растворе анионов. Окислительно-восстановительные потенциалы ионов серебра в кислой среде составляет для различных анионов следующие величины:
SO42- — + 0,52 B; Cl— — + 0,22 B; J— — — 0,15 B; S2- — — 0,71 B.
В таблице 1 представлены основные химические соединения серебра и их растворимость в воде.
Таблица 1. Основные химические соединения серебра
|
Название |
Химическая формула |
Молекулярный вес |
Растворимость, г/100 г воды |
|
|
в холодной воде (t0С) |
в горячей воде (t0С) |
|||
|
Азотно-кислое |
AgNO3 |
169,87 |
228 (200) |
900 (1000) |
|
Окись |
Ag2О |
231,74 |
1,3 10—3 (200) |
5,3 10—3 (800) |
|
Гидроокись |
AgОН |
124,88 |
2,5 10—3 (200) |
— |
|
Хлористое |
AgСl |
143,32 |
8,9 10—5 (200) |
2,1 10—3 (1000) |
|
Йодистое |
AgJ |
234,77 |
3,0 10-7 (200) |
3,0 10-6 (1000) |
|
Углекислое |
Ag2CO3 |
275,75 |
3,2 10—3 (200) |
5,0 10—2 (1000) |
|
Сернистое |
Ag2S |
247,80 |
1,0 10-15 (200) |
— |
Гидроокись серебра – нестойкое химическое соединение и в водных растворах (особенно на свету) выпадает в осадок с образованием окиси серебра:
AgOH + AgOH → Ag2O + H2O
Равновесие данной реакции практически нацело смещено в правую сторону. Диссоциация AgOH протекает в большей степени по основному типу (Кдосн = 5 10-3, Кдкисл = 8 10-13). В свою очередь, окись серебра (Ag2О) – вполне устойчивое соединение, и в водных растворах гидролизуется очень незначительно.
Малая растворимость галидов серебра в воде значительно увеличивается по мере повышения температуры. Водный аммиак растворяет все галоидные соединения серебра с образованием комплексных соединений, содержащих преимущественно ионы [Ag(NH3)2]—. Подобно галидам серебра, легко растворяется в аммиаке и окись серебра. В результате растворения образуется комплексное основание [Ag(NH3)2]OH, хорошо диссоциирующее в водных растворах (приблизительно в такой же степени, как и сильные щелочи).
Черный Ag2S представляет собой особенно труднорастворимую соль серебра. Серебро осаждается ионом S2- из всех его соединений, включая и труднорастворимые галоидные соли серебра. В последнем случае, при наличие в растворе над осадком галидов серебра ионов S2-, они довольно быстро превращаются в сульфид серебра.
В нормальных условиях в своих соединениях серебро находится исключительно в одновалентном состоянии. Наиболее характерной особенностью большинства соединений серебра является чрезвычайная легкость их восстановления до металла. Известны также химические соединения двух- и трехвалентного серебра, но это уже — экзотика.