Магистерская диссертация на тему: Серебро. Распространение в природе. Среднее содержание серебра в земной коре кларк по массе

Введение

Серебро , Аg, химический элемент 11 группы, пятого периода периодической системы элементов Д.И.Менделеева, атомный номер 47, атомная масса 107,868; металл белого цвета, пластичный, хорошо полируется. В природе находится в виде смеси двух стабильных изотопов 107Ag и 109Ag. Серебро было известно в глубокой древности (4-е тыс. до н. э.) в Египте, Персии, Китае.

Распространение в природе. Среднее содержание серебра в земной коре (кларк) 10-6% по массе. Встречается преимущественно в средне- и низкотемпературных гидротермальных место-рождениях, в зоне обогащения сульфидных месторождений, изредка - в осадочных породах (среди песчаников, содержащих углистое вещество) и россыпях. Известно свыше 50 минералов серебра.

Серебро относится к подгруппе меди. Подобно атомам щелочных металлов, атомы серебра имеют в наружном слое по одному электрону, но предпоследний электронный слой содержит, в отличие от атомов щелочных металлов, 18 электронов.

Электронная формула серебра выглядит следующим образом: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1. Валентными электронами атома серебра считаются электроны, расположенные на 4d- и 5s-орбиталях. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает вид:

4р

Серебро является предпоследним членом декады d-элементов. Однако атом серебра на d-уровне содержит не 9, а 10 электронов. Это объясняется тем, что структура d10s1 более устойчива, чем структура d95s2.

Серебро может существовать в виде простого вещества - металла, а степень окисления металлов в элементарном состоянии равна нулю, так как распределение электронной плотности в них равномерно.

Известно, что серебро может проявлять в своих соединениях степени окисления (+1), (+2) и (+3), однако наиболее устойчивыми из них являются те, в которых степень окисления серебра равна (+1), что обусловлено прочностью конфигурации 4d10: Аg+12O, Аg+1NO3, Аg+1ClO4, Аg+1ClO3, Аg+12SO4, Аg+12CO3.

В электрохимическом ряду напряжений металлов серебро расположено после водорода, между медью и ртутью. Его стандартный электродный потенциал составляет Е0(Аg+, Аg) = +0,8 В. Это говорит о том, что серебро является мало активным металлом.

В сухом воздухе без агрессивных агентов при обычной температуре серебро покрывается слоем оксида толщиной 12 А. Толщина оксидных пленок при повышенной температуре составляет 100-200 А, т.е. находится в пределах толщины пассивных пленок. Таким образом, серебро, находящееся в чистом сухом воздухе покрывается бесцветной пассивной пленкой, не приводящей к изменению его внешнего вида.

Атмосферная коррозия серебра и его сплавов в воздухе, загрязненном газовыми примесями, приводящая к потускнению, происходит в результате образования поверхностной пленки, состоящей из труднорастворимых соединений. Такая пленка отличается от пассивной большей толщиной и вызывает интерференционную окраску. Газообразный сероводород, являющийся непременной составлявшей промышленной атмосферы, вызывает потускнение и потемнение окисленного серебра с образованием сульфида серебра. Заметное изменение цвета поверхности наступает при толщине пленки в 400 А; цвет ее меняется со временем от желтого (тонкий слой) до темно-коричневого, почти черного (толстый слой). Потемнения не происходит в абсолютно сухой атмосфере. Скорость роста толщины сульфидного слоя на серебре при концентрации сероводорода более 10-6 % практически не зависит от последней и остается постоянной Если во влажной атмосфере содержится сернистый газ, то дополнительно образуется сульфат серебра в виде рыхлого продукта коррозии.

При высоких температурах в кислородной атмосфере происходит реакция газовой коррозии серебра:

Оксид начинает образовываться на поверхности металла только при такой температуре, при которой давление диссоциации меньше, чем давление кислорода в газовой смеси (в воздухе, дыме), с которой контактирует металл. Для серебра давление диссоциации уже при 400оС превосходит давление кислорода в воздухе, поэтому при температурах, превышающих это значение, коррозии серебра не происходит.

Физические и химические свойства.

Серебро имеет гранецентрированную кубическую решётку (а = 4,0772 Å при 20 "С). Атомный радиус 1,44 Å, ионный радиус Аg+ 1,13 Å. Плотность при 20°С 10,5 г/см3, tпл 960,8°С; tkип 2212°С; теплота плавления 105 кДж/кг. Серебро обладает наивысшими среди металлов удельной электропроводностью (62,97 ом-1(см-1) при 25 °С, теплопроводностью 407,79 вт/(м-К) [0,974 кал/(см-°С-сек)] при 18 °С и отражательной способностью 90-99% (при длинах волн 100000-5000 Å). Удельная теплоёмкость 234,46 Дж/(кг-К) [0,056 кал/(г -°С)], удельное электросопротивление 15,9 ном (м (1,59 мком (см) при 20°С. Серебро диамагнитно с атомной магнитной восприимчивостью при комнатной температуре - 21,56*10-6, модуль упругости 76480 Мн/м2 (7648 кгс/мм2), предел прочности 100 Мн/м2 (10 кгс/мм2), твёрдость по Бринеллю 250 Мн/м2 (25 кгс/мм2). Конфигурация внешних электронов атома Аg 4d105s4.

Серебро проявляет химические свойства, характерные для элементов 16 подгруппы периодической системы Менделеева. В соединениях обычно одновалентно.

Серебро находится в конце электрохимического ряда напряжений, его нормальный электродный потенциал Аg / Аg+ + е- равен 0,7978 В.

Оглавление

- Выводы

- Список литературы

- Приложение

Список литературы

- Глинка Н.Л. Общая химия: учеб. пособие для вузов. - изд. 17-е. - М.:ЮРАЙТ, 2010. - 702 с.

- Зайцев О.С. Химия. - М.: Академия.

- Князев, Д.А. Неорганическая химия : учебник для бакалавров / Д.А. Князев, С.Н. Смарыгин. - 4-е изд. М.: Юрайт.

- Смарыгин, С.Н. Неорганическая химия: лабораторный практикум / С.Н. Смарыгин, Н.Л. Багнавец, Д.А. Князев. М.: РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.