Окисление серебра кислородом уравнение реакции

Список секций
Химия
СЕРЕБРО: ОКИСЛЕНИЕ И СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

СЕРЕБРО: ОКИСЛЕНИЕ И СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

1.Исследовательская часть…………………………………. 4

1.1.Причины окисления серебряных изделий………………4

1.3.Физические и химические свойства серебра……………5

2.2.Метод научного эксперимента………………………… 7

2.3.Результаты эксперимента……………………………… 8

1.Памятка при чистке серебряных изделий……………… 13

2.1-2.5Фотоматериалы проведенных исследований…… 14

Введение

Серебро по праву считается одним из самых удивительных металлов. Человек уже много веков назад научился изготавливать из него не только посуду, но и ювелирные украшения. Благодаря антисептическим свойствам серебро используется при лечении различных заболеваний. Прошло много веков, но и в настоящее время серебро популярно в различных сферах деятельности человека: медицине, технике, науке, культуре.

 М. Максимов «Очерк о серебре»

Но, к сожалению, с течением времени серебряные изделия теряют свой первоначальный блеск, становятся тусклые, покрываются налетом черного цвета. Каждый человек, который носит серебряные украшения или пользуется столовыми приборами из данного металла, сталкивался с такой проблемой.

Вот и мое любимое серебряное колечко потеряло свой первоначальный вид. Я попросила разъяснения по этому вопросу у учителя химии. А он, в свою очередь, предложил мне исследовать эту проблему с химической точки зрения. Так родилась идея данной работы.

Мы поставили перед собой цель: исследовать причины потемнения серебра, подобрать доступные способы очистки, не требующие больших затрат времени и денег.

Для достижения поставленной цели было сформулировано несколько задач:

Изучить научную литературу по данной проблеме.

Выяснить причины потемнения исследуемых объектов.

Выявить наиболее доступные способы очистки.

Провести эксперименты в школьной лаборатории.

Обобщить и проанализировать полученные данные.

Сформулировать рекомендации по очищению серебряных изделий.

Практическая значимость: результаты исследования помогут всем, кто хочет сохранить свои серебряные изделия в первозданном виде.

1) Мы считаем, что почернение серебряных изделий связано с химическим процессом, происходящим между металлом и воздушной средой.

2) Потемнение и отсутствие блеска можно устранить в домашних условиях доступными методами.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

Антисептические свойства серебра известны с древнейших времен. Так, еще в Древнем Египте — 4500 лет назад, перед военным походом солдатам раздавали серебряные пластины, которые в случаи необходимости накладывались на места ранений, что помогало быстрее справиться с болезнью и избежать заражения. Наши предки не могли объяснить эти явления и приписывали их к действию высших сил.

Рене Маркар «Краткая история химии и алхимии»

Причины окисления серебряных изделий

Почему же чернеет серебро? Этот вопрос волновал человека с давних времен. С развитием науки выяснились причины, приводящие к такому результату. Оказывается, медь, входящая в состав серебра, взаимодействует с серой. В результате происходит окисление металла, и как следствие — потемнение. Количество меди в составе серебра зависит от пробы. Чем ниже проба, тем больше содержится в сплаве меди. Откуда же берется сера? Наукой было доказано, что серосодержащие вещества выделяет человеческий пот. Поэтому при занятиях спортом рекомендуется снимать украшения. Сальные железы человека начинают интенсивно работать не только при физических нагрузках, но и во время стрессовых ситуаций, а так же при различного рода заболеваниях. Кроме того серу могут содержать косметические средства, лекарственные препараты, воздух и вода. http://www.stramam.ru

Существует версия, что потемнение серебра указывает на неправильную работу почек или печени. Изменение цвета серебра может свидетельствовать о проблемах с нервной системой. А потемнение серебряных изделий на определённых частях тела может рассказать о локальных сбоях в работе эндокринной системы.

Физические и химические свойства серебра

Серебро — мягкий металл, имеющий белую окраску.

Плотность его 10,5г/см 3 – его считают тяжелым металлом.

Серебро обладает при обычных условиях наилучшей электрической проводимостью из всех металлов.

Серебро способно отражать 95% видимой части спектра. Среди металлов это наилучший показатель. Это свойство обуславливает неповторимый блеск изделий, изготовленных из него.

У серебра наблюдается наибольшая теплопроводность среди металлов.

Серебро не такое мягкое как золото, но по пластичности, т.е. способность менять форму под воздействием внешних сил, превосходит его. Благодаря всем этим качествам и свойствам серебро находит широкое применение в ювелирном деле. Химическая информация. Справочник

Химические свойства серебра

Серебро – химически малоактивно, поэтому его относят к семейству благородных металлов.

Серебро не взаимодействует с кислородом, водой, растворами щелочей, хлороводородной и разбавленной серной кислотами.

Но серебро растворяется в азотной и концентрированной серной кислотах, например:

Растворяется оно в хлорном железе, что применяется при травлении железа.

Кислородом воздуха, даже при высоких температурах, серебро не окисляется.

Но в присутствии следов двухвалентной серы (сероводород) во влажном воздухе образуется сульфид серебра — малорастворимое вещество, которое и обуславливает потемнение серебряных изделий:

4Ag+2H₂S+O₂→2Ag₂S+2H₂O

С серой при нагревании серебро образует сульфид:

Из-за образования пленки хлорида на поверхности, серебро не растворяется в царской водке (смесь концентрированной соляной и азотной кислот в соотношении 1:3). Это свойство отличает его от золота.

И.Г. Хомченко «Общая химия»

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Метод опроса

Перед тем как приступить к практической части исследовательской работы мы провели опрос у учеников нашего класса, касающийся серебряных изделий.

Было опрошено 27 человек. В ходе опроса были получены следующие результаты:

74,0% (20 человек) имеют серебряные изделия;

90,0% (18 человек) столкнулись с проблемой почернения изделий из серебра;

10,0% (2 человека) умеют производить очистку самостоятельно;

0% чистят в ювелирной мастерской;

75% носят потемневшее изделие;

5 человек не носят потемневшее украшение из-за этого недостатка;

100% (27 человек) хотят научиться самостоятельно чистить свои украшений.

Метод научного эксперимента

Изучив литературу по данной теме, и выделив причины окисления серебряных изделий, мы отобрали доступные шесть способов их очистки.

В качестве объектов исследования были использованы изделия из серебра мои и моих друзей.

Очистка серебряных изделий раствором аммиака.

В небольшую емкость поместить изделия, которые нужно почистить и залить 10% — м раствором нашатырного спирта (можно купить в аптеке).

Через 20-30 минут изделия можно достать, промыть водой и протереть салфеткой для удаления капель воды и мутности.

В ходе реакции образуется легко растворимый аммиакат серебра.

Очистка серебряных изделий алюминиевой (пищевой) фольгой в содовом растворе.

Готовим содовый раствор из расчета 0,5 л воды с двумя столовыми ложками соды. Тщательно перемешать и поставить на огонь. После закипания раствора, погружаем в него алюминиевую фольгу, а затем изделие, которое необходимо почистить. Даже самое грязное изделие через 15 минут можно доставать и тщательно промыть водой.

По уравнению видно, что в ходе реакции серебро восстанавливается алюминием до металла в чистом виде в щелочной среде, которая образуется в результате растворения соды в воде.

Очистка серебряных изделий серной кислотой.

Готовим раствор серной кислоты 10%-ной концентрации, соблюдая меры предосторожности. Опустить в него серебро, поставить на огонь и дать покипеть 1-2 минуты. После того как раствор остынет тщательно промыть водой и протереть.

Необходимо быть аккуратным, ни в коем случае не допускайте попадания кислоты на кожу или одежду и не вдыхать ее пары.

Чистка серебра солью.

Растворяем 2 ч. ложки поваренной соли в стакане воды и оставляем на ночь серебро в растворе. Для большей эффективности можно минут 10 покипятить его утром в содовом растворе.

После окончания процедуры промываем водой и протираем мягкой тканью.

Очистка серебряных изделий зубной пастой.

Для такой чистки необходима зубная щетка и паста.

На изделие нанести зубную пасту и тщательно потереть. Затем промыть водой и просушить. www helprf.com/Uvlikbez/Cerebro

Результаты исследования

В ходе экспериментов были выявлены достоинства и недостатки по каждому методу.

Очистка серебряных изделий раствором аммиака.

Достоинства данного метода:

Простой в организации;

сильный запах нашатырного спирта;

людям с заболеванием верхних дыхательных путей и аллергикам нельзя применять данный метод;

Очистка серебряных изделий алюминиевой (пищевой) фольгой в содовом растворе.

Достоинства данного метода:

быстрота в исполнении;

отсутствие резких запахов;

Очистка серебряных изделий серной кислотой:

Достоинства данного метода:

серная кислота – это агрессивное химическое вещество, которое может нанести вред здоровью;

нецелесообразность использования сильной кислоты, так как она негативно сказывается на поверхности металла;

Чистка серебра солью:

Достоинства данного метода:

простота в исполнении;

серебряное изделие очистилось не полностью;

Очистка серебряных изделий зубной пастой:

Достоинства данного метода:

простота в исполнении;

остались царапины на поверхности изделия;

Выводы

Гипотеза исследовательской работы подтвердилась. Все поставленные перед собой задачи мы решили. Наша цель достигнута — причины потемнения выяснены, доступные способы очистки подобраны, сформулированы рекомендации, позволяющие производить очищение серебряных изделий в домашних условиях без особых затрат сил и времени.

На основании полученных результатов сформулированы следующие выводы:

Потемнение серебряных изделий обусловлено химическим процессом взаимодействия металла с соединениями серы, содержащимися в воздухе, а так же в почве или организме человека.

Изучены некоторые возможные и доступные способы очистки и выявлены наиболее простые и эффективные.

По нашему мнению наиболее эффективным является способ с алюминиевой фольгой в содовом растворе. Он безопасен для здоровья человека, используются доступные реактивы, не отнимает много сил и времени. Изделия приобретают первозданный вид.

Были составлены рекомендации по уходу и хранению серебряных изделий.

Рекомендации по уходу и хранению серебряных изделий

На основании результатов проведенных исследований можно предложить следующие рекомендации:

Необходимо снимать украшения перед посещением бани или сауны.

Рекомендуем снять серебряное украшение перед активным занятием спортом.

Не допускать контакта изделия с химически агрессивными веществами.

Хранить серебряные изделия отдельно в плотно закрытой шкатулке.

Заключение

В заключение хочется сказать, что утрата блеска и почернение изделий из серебра связано со многими факторами. Это может быть и присутствие в воздухе серосодержащих соединений и повышенная влажность воздуха и гормональные изменения, происходящие в организме человека. Но вернуть былой блеск и сияние возможно своими силами, в домашних условиях. И мы считаем, что данная работа поможет всем желающим решить эту проблему.

Результаты исследований были представлены моим одноклассникам на уроке химии, которые сразу же заинтересовались вопросом очистки. Надеюсь, что наши рекомендации помогут им сохранить свои любимые украшения в первозданном виде.

Серебром нельзя не восхищаться: во все времена оно ассоциировалось с изобилием и достоинством, успокаивало и дарило таинственную красоту. А при правильном уходе серебряные изделия многие годы будут радовать нас и наших близких.

Библиография

И.Г. Хомченко «Общая химия» // Новая Волна, 2001г

Рене Маркар «Краткая история химии и алхимии»// Энигма,2014г

Химическая информация. Справочник. Химия,1988г

М. Максимов «Очерк о серебре», Недра,1981г

В.Станцо, М.Черненко « Популярная библиотека химических элементов» Книга 2, Наука 1983г

И.В. Пятницкий «Аналитическая химия серебра» // Наука, 1975г

Окисление и потемнение серебра

Растворимость кислорода в серебре

Степень окисления серебра

В подавляющем большинстве химических соединений серебро проявляет степень окисления (+ 1). Химические соединения, где серебро имеет более высокую степень окислениям (+ 2 и + 3), считаются неустойчивыми, малочисленными и практического значения не имеют.

Влияние серы на потемнение серебра

Существует много причин, почему серебро темнеет? Одна из основных причин потемнения серебра, является — реакция серебра с серой. Именно сера вызывает окисление серебра. Вследствие этой реакции на поверхности металла образуется темный и тонкий слой сульфида серебра (Ag2S). Сера всегда присутствует в небольших концентрациях в атмосферном воздухе или в составе сероводорода. Серы, так же много содержится, в поту у человека. Поэтому чем интенсивней потеет человек (это может быть при физической нагрузке или нервном стрессе), тем быстрее, в процессе носки темнеют ювелирные серебряные украшения.

Очень часто люди сталкиваются с таким явлением — как потемнение серебра. Многие из них не понимают, почему серебро после не продолжительной носки, вдруг начинает быстро темнеть. На фото, ниже приведен пример ювелирного изделия — серебряная цепочка, которая после непродолжительной носки на шее вдруг очень быстро потемнела. Что произошло? Серебро вступило в химическую реакцию с серой, содержащейся в человеческом поту. В результате реакции на поверхности серебра образовался — сульфид серебра (Ag2S). Это реакция и вызвала чернение серебра. Окисление серебра было вызвано болезнью, которой вероятно страдал человек, одевавший это серебряное украшение. У этого человека есть повод, обратиться к врачу. Его заболевание может быть связано с нарушением функции: сердечно — сосудистой, нервной системы, а также функции почек или печени. Стоит человеку излечиться от болезни, после чего серебро снова начнет блестеть. Серебро может не только темнеть, но и осветляться. Осветление серебра может происходить под воздействием азотной кислоты, которая так же имеется в человеческом поту.

Влияние азота на осветление серебра

Потение человека вызывает иногда не почернение серебра, а наоборот может стать причиной его высветления. Явление осветления серебра, религиозные люди связывают со светлой аурой человека, хотя этому явлению есть научное объяснение. В поту человека кроме серы, присутствует еще и азот, который при взаимодействии с серебром и вызывает осветление украшений из серебра.

Химические свойства серебра

В твердом серебре растворимость кислорода мала, поэтому при затвердевании расплавленного серебра происходит выделение растворенного в нем кислорода, сопровождающееся иногда разбрызгиванием металла.

С водородом, азотом и углеродом серебро непосредственно не взаимодействует. Фосфор действует на серебро лишь при температуре красного каления с образованием фосфидов.

При нагревании с серой серебро легко образует сульфид Ag₂S. Это же соединение получается при действии на серебро газообразной серы, выделяющейся при термической диссоциации некоторых сульфидов (пирита, пирротина, халькопирита), и при нагреве металла в контакте с этими сульфидами. При воздействии сероводорода поверхность серебра покрывается черной пленкой Ag₂S. Процесс медленно идет уже в обычных условиях и является причиной постепенного потемнения серебянных изделий.

Серебро взаимодействует также со свободными хлором, бромом и иодом с образованием соответствующих галогенидов. Эти процессы медленно протекают, даже при обычных температурах и ускоряются в присутствии влаги, при нагревании и под действием света.

Электродный потенциал серебра в водных растворах высок :

Ag → Ag⁺ + е, φ0 = + 0,799В

Поэтому, как и золото, серебро не вытесняет водород из водных растворов кислот, устойчиво по отношению к щелочам. Однако в отличие от золота оно растворяется в кислотах, являющихся достаточно сильными окислителями, например, в азотной и концентрированной серной. Подобно золоту, серебро легко взаимодействует с царской водкой и насыщенной хлором соляной кислотой, но при этом оно остается в нерастворимом остатке вследствие образования малорастворимого хлорида AgCl.

Такие различия в поведении золота и серебра часто используют для разделения этих металлов. Тонкодисперсное серебро в контакте с кислородом воздуха растворяется в разбавленной серной кислоте. Подобно золоту, серебро растворяется также в насыщенных воздухом водных растворах цианидов щелочных и щелочноземельных металлов, в водном растворе тиомочевины в присутствии солей железа (III).

Соединения серебра

В подавляющем большинстве своих соединений серебро имеет степень окисления (+1). Соединения с более высокой степенью окисления серебра (+2 и +3) сравнительно малочисленны и практического значения не имеют.

Оксид серебра Ag2О

Черно-коричневого цвета может быть получен введением щелочи в раствор, содержащий ионы Ag⁺. Вначале, по-видимому, образуется гидроксид, тотчас переходящий в оксид:

2AgOH = Ag2O + Н2О.

Хотя оксид серебра — малорастворимое в воде соединение, его водная суспензия имеет четко выраженную основную реакцию, поэтому соли серебра в водных растворах не гидролизуются и дают нейтральную реакцию. При нагревании до 185—190°С Ag₂О разлагается на элементы. Перекись водорода легко восстанавливается Ag₂О уже при комнатной температуре:

В водном растворе аммиака Ag2О растворяется с образованием комплексного соединения:

При стоянии из раствора осаждается чрезвычайно взрывчатый даже во влажном состоянии осадок нитрида серебра Ag₃N (гремучее серебро).

Галогениды серебра

Малорастворимые соединения. Исключение составляет лишь легкорастворимый фторид AgF. Хлорид AgCl, бромид AgBr и иодид AgI выпадают в осадок при введении в раствор, содержащий ионы Ag⁺ (например, раствор AgNO3), ионов Сl⁻, Вr⁻ и I⁻. Их произведения растворимости составляют соответственно 1,8 • 10⁻¹º (AgCI), 5,3 • 10⁻¹³ (AgBr) и 8,3 •10⁻¹⁷ (AgI).

В гидрометаллургии и аффинаже благородных металлов широко используют прием осаждения серебра в виде хлорида, осуществляемый введением в серебросодержащие растворы NaCl или НСl. Хлорид серебра плавится при 455°С. Температура кипения AgCl 1550°С, но заметное улетучивание наблюдается уже при температуре выше 1000 °с.

Ионы серебра образуют прочные комплексы с целым рядом ионов и молекул (CN⁻, S2O²₃⁻, SO²₃⁻ Cl⁻, NH3, CS(NH2)2 и т.д.). Благодаря этому практически нерастворимый в воде AgCl легко растворяется в водных растворах цианистого калия, тиосульфата и сульфита натрия, аммиака, например:

AgCl + 2CN⁻ = Ag (CN)F + Сl⁻;

AgCl + 2S2C²₃⁻ = Ag (S2O2)³2⁻ + Сl⁻;

AgCl + 2NH4OH = Ag(NH3)2+ + Сl⁻ + 2H2O.

Вследствие образования комплексов с ионами Сl³⁻ хлорид серебра заметно растворим также в концентрированных соляной кислоте и растворах других хлоридов:

AgCl + Сl⁻ = AgCl⁻ 2.

Например, в концентрированном растворе NaCl растворимость хлорида серебра составляет 6,7•10³⁻моль/л (0,72 г/л Ag) против 1,3•10⁻⁵ в воде. Концентрированные растворы NaCl использовали ранее для выщелачивания серебра из огарков хлорирующего обжига.

Таким образом при введении хлор-ионов в серебросодержащие растворы концентрация серебра вначале падает (образование AgCl), а затем начинает возрастать (в ре-зультате комплексообразования). Поэтому для достижения полноты осаждения серебра следует избегать большого избытка ионов хлора.

Электроотрицательными металлами (цинком, железом) .хлорид серебра, взятый в виде суспензии в разбавленной серной кислоте, легко восстанавливается до металла. Этот простой прием получения металлического серебра из его хлорида широко применяют в аффинажном производстве.
Бромид серебра AgBr похож по своим свойствам на AgCl. Он растворим в аммиачных, тиосульфатных, сульфитных и цианистых растворах, легко восстанавливается до металла.

Иодид AgI

Наименее растворимый из галогенидов серебра, поэтому в отличие от AgCl и AgBr он не растворим в аммиачных растворах, но растворим в присутствии ионов CN⁻ и S2O²₃⁻ , с которыми серебро образует более прочные, нежели с аммиаком, комплексы. Заметной растворимостью AgI обладает также в концентрированных растворах иодидов щелочных металлов, что объясняется образованием комплексных ионов AgI⁻2.

Весьма характерной и важной особенностью труднорастворимых галогенидов серебра является их светочувст-вительность, заключающаяся в том, что под действием света они разлагаются на металлическое серебро и свободный галоид:

Это свойство галоидных солей серебра лежит в основе их применения для производства фотоматериалов — светочувствительных пленок, пластинок и бумаги. Светочувствительность галидов серебра возрастает в ряду AgI

К галогенидам серебра очень близок по своим свойствам цианид AgCN. Он выпадает в виде белого осадка при добавлении к раствору, содержащему ионы Ag⁺, раствора цианида щелочного металла (без избытка). Подобно галогенидам серебра, AgCN практически нерастворим в воде (произведение растворимости 2.3•10⁻¹⁶) и разбавленных кислотах, но растворим в аммиачных, тиосульфатных и цианистых растворах, вследствие образования соответствующих комплексных соединений. В отличие от галогенидов цианид серебра под действием света не разлагается.

Нитрат серебра

Из других соединений серебра большое практическое значение имеют нитрат и сульфат серебра.

Нитрат серебра AgNО3 получают действием азотной кислоты на металлическое серебро:

3Ag + 4HNO3 = 3AgNО3 + NO + 2H2О.

Нитрат серебpa представляет собой бесцветные негигроскопичные кристаллы, плавящиеся при 208,5 °С ; при температуре выше 350 °С термически разлагается. AgNО3 очень легко растворяется в воде. При 20 °С его растворимость составляет 222 г на 100 г воды, при 100 °С она возрастает до 952 г на 100 г.
В присутствии органических веществ нитрат серебра чернеет вследствие частичного восстановления до металла.

Нитрат серебра — технически наиболее важное соединение этого металла. Эта соль служит исходным продуктом для приготовления остальных соединений серебра. Водный раствор AgNO3 используют в качестве электролита при электролитическом рафинировании серебра.

Сульфат серебра Ag2SO4

Может быть получен растворением металлического серебра в горячей концентрированной серной кислоте:

2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2Н2O.

Сульфат серебра образует бесцветные кристаллы, плавящиеся при 660°С. При температуре выше 1000°С термически разлагается. Растворимость Ag2SO4 в воде невелика, при 25°С она составляет 0,80 г на 100 г воды. В концентрированной серной кислоте растворимость значительно выше вследствие образования более растворимого бисульфата AgHSO4.

Сульфид серебра Ag2S — наиболее трудно растворимая соль этого металла (произведение растворимости 6.3• 10⁻⁵º). Он выпадает в виде черного осадка при пропускании сероводорода через растворы солей серебра. Образование Ag2S происходит также при действии H2S на металлическое серебро в присутствии влаги и кислорода воздуха;

4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2Н2O

Как было отмечено, этот процесс является причиной потемнения серебряных изделий при длительном хранении. Сульфид серебра можно получить также непосредственно из элементов, нагревая металлическое серебро с элементарной серой.

В цианистых растворах Ag2S растворяется в результате образования комплексного соединения:

Ag2S + 4CN⁻ ⇄ 2Ag(CN)⁻2 + S²⁻

Эта реакция обратима, протеканию ее слева направо способствует повышение концентрации иновов CN⁻ и удаление ионов S²⁻ окислением их кислородом продуваемого воздуха.

С разбавленными минеральными кислотами Ag2S не взаимодействует. Концентрированная серная и азотная кислота окисляют сульфид серебра до сульфата. При нагревании в атмосфере воздуха Ag2S разлагается с образованием металлического серебра и диоксида серы:

Ag2S + О2 = 2Ag + SО2

Из ранее упоминавшихся комплексных соединений серебра наибольший интерес для гидрометаллургии этого металла представляют хорошо растворимые комплексные цианистые соединения калия, натрия и кальция. Подобно аналогичным соединениям золота, комплексные цианиды серебра образуются при растворении металлического серебра в растворе соответствующего цианида при доступе кислорода воздуха:

4Ag + 8CN⁻ + О₂ + 2Н₂О = 4Ag(CN)7 + 4ОН⁻

Эта реакция, как и аналогичная реакция с золотом, лежит в основе процесса цианирования.
Как и золото, серебро растворяется в водных растворах тиомочевины в присутствии солей Fe(III),образуя комплексные катионы Ag[CS(NH₂)₂]⁺₂

Статья на тему химические свойства серебра

Окисление серебра кислородом уравнение реакции