Уравнение реакции образования солей серебра

Каковы свойства комплексных солей серебра
(аммиакат серебра, дицианоаргентат(I) калия)

Задача 990.
Почему аммиакат серебра неустойчив в кислых средах?
Решение:
Аммиакат серебра или гидроксид диамминсеребра(I) имеет формулу: [Ag(NH₃)₂]OH. В водном растворе соли содержатся ионы Ag + и OH¯. В присутствии кислоты появляется избыток ионов Н+, которые связываясь с ионами ОН ¯ , образуют воду (Н + + ОН ¯ = Н₂О), а ионы Ag + , связываясь с ионами кислотного остатка, образуют малорастворимое вещество (или AgГ или Аg₂SO₄), которые будут выпадать в осадок. Уравнение реакции аммиаката серебра с соляной кислотой:

Задача 991.
Чем объяснить, что при действии хлорида натрия на раствор соли К[Аg(СN)₂] не получается осадка хлорида серебра, тогда как сульфид натрия с тем же раствором дает осадок Аg₂S?
Решение:
Соль К[Аg(СN)₂] имеет константу нестойкости иона [Аg(СN)₂] ¯ (К_Н) равную 1,4 . 10 -20 , поэтому диссоциация соли протекает пол схеме:

Таким образом, при вливании раствора хлорида натрия раствор соли К[Аg(СN)₂] в смеси будут находиться ионы К + , Ag + , Na+, CN ¯ , Cl ¯ , [Аg(СN)₂] — , которые не связываются друг с другом с образованием осадка хлорида серебра. Объясняется это тем, что КН([Аg(СN)₂]-) намного меньше, чем ПР(AgCl) (1,4 . 10 -20 . 10 -10 ), поэтому в растворе смеси будут присутствовать несвязывающиеся К + , Ag + , Na + , CN ¯ , Cl ¯ , [Аg(СN)₂] ¯ ионы.

При вливании раствора сульфида натрия в раствор соли К[Аg(СN)₂] в смеси будут присутствовать ионы К+, Ag+, Na₊, CN ¯ , S 2- , [Аg(СN)₂] ¯ . Так как ПР(Ag₂S) ¯ ), то ионы Ag + и S 2- будут связываться друг с другом с образованием осадка Ag₂S:

Задача 992.
Объяснить, почему АgС1, АgВг и АgI хорошо растворяются в растворе КCN, а в растворе аммиака растворимы только АgС1 и АgВг.
Решение:
Если к осадкам АgС1, АgВг и АgI прилить раствор КCN, то наблюдается их растворение. Объясняется это тем, что концентрация ионов галогенида (Г ¯ ) определяется величиной произведения растворимости. Как только для одного из них она почему-то уменьшится, соответствующая часть осадка перейдёт в раствор. Поэтому, вводя в жидкость над осадком те или иные вещества, образующие с одним из ионов малорастворимого соединения комплексный ион, можно во многих случаях достичь растворения осадка за счёт комплексообразования. Добиться этого тем легче, чем больше отвечающая данному осадку величина произведения растворимости. Например, осадки АgС1 (ПР = 1,8 . 10 -10 ), АgВг (ПР = 5,3 . 10 -13 ), АgI(ПР = 1,5 . 10 -16 ) легко растворяются в избытке KCN, так как в данном случае концентрация ионов Ag+ будет достаточной для образования устойчивого комплексного иона [Ag(CN)2]+, константа нестойкости которого равна 8 . 10 -22 , что значительно меньше, чем произведения растворимости всех трёх галогенидов серебра. Однако, если заменить раствор KCN раствором NH₃, то AgI не растворится в отличие от AgCl и AgBr. Объясняется это тем, что комплексный ион [Ag(NН₃)₂] + (К_Н = 9,31 . 10 -8 ) менее устойчив, чем комплексный ион [Ag(CN)₂] + (К_Н = 8 . 10-22), так как концентрация ионов Ag + будет недостаточной для образования комплексного иона (ПР(AgI) + ).

Серебро, оксид серебра (I). Соли серебра и комплексные соединения серебра

Серебро Ag — химический элемент первой группы побочной подгруппы периодической системы Д. И. Менделеева; атомный номер 47, атомная масса 107,868. Блестящий белый ме­талл. Аналог меди, но относится к числу так называемых благородных металлов. Природ­ный элемент состоит из смеси двух стабильных изотопов, относительное содержание которых примерно одинаково: 107 Ag (51,35%) и 109 Ag (48,65%).

Распространенность в природе

Занимает всего лишь 67-е место среди других элементов (7•10 -6 % по массе), однако в 20 раз превосходит золото. Встреча­ется серебро в виде самородков с примесью золота, ртути и сурь­мы; известны серебряные самородки весом до 13,5 тонн. Из мине­ралов серебра наиболее важны серебряный блеск Ag₂S и роговое серебро AgCl. Однако и самородное серебро, и его собственные минералы редки. Основная масса серебра извлекается в качестве побочного продукта при добывании других металлов, главным образом цинка и меди.

Серебро почти полностью отражает падающий свет. Лучше всех металлов серебро проводит тепло и электрический ток. По ковкости и тягучести оно уступает только золоту. Серебро тверже золота, но мягче меди. Чтобы сделать серебро более твердым, его сплавляют с медью. Серебро довольно тяжелый металл (плот­ность 10,49 г/см 3 ), плавится при 961,9°С, а кипит при 2167°С.

Как и другие благородные металлы, серебро химически мало­активно, по сравнению с медью обладает значительно большей химической стойкостью. В отличие от меди, оно сохраняет метал­лический блеск при действии воздуха, влаги и углекислого газа. Но подобно меди серебро уже при комнатной температуре покры­вается темным налетом сульфида серебра Ag₂S, если потереть металл кусочком серы:

Темнеет серебро и на воздухе, содержащем сероводород и дру­гие летучие соединения серы.

Свободные галогены при обычной температуре медленно со­единяются с серебром:

Подобно меди серебро легко растворяется в разбавленной и концентрированной азотной кислоте с образованием нитрата се­ребра:

и в горячей концентрированной серной кислоте с образованием сульфата серебра:

В растворе цианистого натрия в присутствии кислорода воздуха серебро растворяется с образованием комплексного соединения:

Будучи в ряду напряжений металлов после водорода, серебро в кислотах-неокислителях не растворяется, не взаимодействует оно и с щелочами.

В соответствии со своим положением в I группе периодичес­кой системы серебро в большинстве соединений проявляет сте­пень окисления +1 (одновалентно). Однако есть и производные серебра со степенью окисления +2 и +3, например AgO, AgF₂. Проявление серебром высших степеней окисления объясняется тем, что в реакциях атома серебра может участвовать не только единственный валентный s-электрон внешней оболочки, но также один или два d-электрона предыдущей оболочки (конфигу­рация 4d 10 5s 1 ). Рассмотрим соединения, в которых серебро явля­ется одновалентным.

Ag₂O — оксид серебра (I) — вещество буро-черного цвета, может быть получено только косвенным путем. Осаждается при введении ионов ОH — в раствор, содержащий ионы Ag + :

Оксид серебра (I) уже при 300°С разлагается на кислород и серебро:

В воде нерастворим, но растворим в водном растворе аммиака с образованием комплексной соли: Ag₂O+4NH₃+H₂O=2[Ag(NH₃)₂]OH

Проявляет окислительные свойства, особенно по отношению к некоторым органическим веществам:

реакция «серебряного зеркала»

Из солей серебра следует отметить галогениды. Из галогенидов серебра в воде растворим фторид серебра AgF. Хлорид, бромид и иодид серебра отличаются очень слабой растворимостью в воде и разбавленных кислотах. Их получают действием соответствую­щих галогенидов натрия или калия на раствор нитрата серебра:

Образующиеся галогениды серебра выпадают в осадок в виде хлопьев (AgCl — белый, AgBr и AgI — желтоватые). Такие реак­ции имеют большое значение в аналитической химии: ионы сереб­ра Ag + служат очень чувствительными реагентами на галогенид-ионы. Наименее растворимая соль серебра — сульфид серебра Ag₂S. Из растворимых солей наиболее распространен нитрат се-

ребра AgNO₃, его получают непосредственным растворением се­ребра в азотной кислоте. ,

Характерной особенностью солей серебра, как и других эле­ментов побочных подгрупп I группы, является способность обра­зовывать комплексные соединения с аммиаком, цианидами ще­лочных металлов и тиосульфатом натрия:

Все соли серебра легко восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют на ней черные пятна мелкораздробленного серебра; отсюда старинное название AgNO₃ — ляпис.

Цианирование служит основой добычи серебра из серебряных руд. Предварительно руду измельчают и обогащают. Затем обога­щенный концентрат цианируют — переводят серебро в раствор действием NaCN в присутствии кислорода, образующийся цианидный комплекс серебра разрушают цинковой пылью по обмен­ной реакции:

Полученный осадок серебра отправляют на переплавку, в про­цессе которой серебро очищается от примесей. В наше время ос­новную часть серебра добывают в качестве побочного продукта при переработке свинцово-цинковых и медных руд.

Из серебра изготавливают специальное химическое оборудо­вание и аппаратуру для пищевой промышленности. Значитель­ное количество серебра идет на покрытие радиодеталей ответст­венного назначения, на серебрение проводов в высокочастотной радиотехнике, стекла и керамики в электронной аппаратуре. Немалое количество серебра идет на производство серебряно-цин­ковых аккумуляторов. AgNO₃ в медицине оказывает антисепти­ческое действие. Идет на изготовление электролита для гальвани­ческого серебрения. Без труднорастворимых галогенидов серебра невозможно представить существование всей современной фото- и кинопромышленности.

Шире, чем само серебро, применяют его сплавы с другими металлами.

Дата добавления: 2016-01-03 ; просмотров: 4309 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

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

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.