Получение нитрата серебра всеми способами

Способ получения нитрата серебра высокой степени чистоты

Владельцы патента RU 2585788:

Способ может быть использован для синтеза соединений серебра. Получают нитрат серебра высокой степени чистоты упариванием раствора нитрата серебра, нагреванием раствора и введением высаливателя — концентрированной азотной кислоты — в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0,5-0,7, высаливатель вводят в предварительно упаренный насыщенный нагретый до 95±5°C раствор нитрата серебра, содержащий нитрат серебра в количестве 75-90 мас.%, после чего проводят кристаллизацию путем охлаждения раствора до температуры ≤20°C без перемешивания с последующей выдержкой в течение 2 часов. Технический результат заключается в повышении выхода продукта с получением азотнокислого серебра высокой степени чистоты. 3 пр.

Изобретение относится к области синтеза соединений серебра, а именно к способу получения нитрата серебра высокой степени чистоты.

Серебро азотнокислое является исходным веществом в синтезе многих других соединений серебра, получении металлического серебра и на их основе материалов, обладающих ценными свойствами [Патрушев В.В., Рюмина А.И., Вострикова И.М. / Химия и металлургия серебра / Учебное пособие для вузов по специальности 110200 «Металлургия цветных металлов». г. Красноярск. 2004 г. — 80 с.].

Известен ряд методов получения азотнокислого серебра. Сущность их сводится к растворению металлического серебра в азотной кислоте с последующей очисткой полученных растворов от примесей и кристаллизации продукта.

Описан способ очистки азотнокислых растворов серебра, полученных растворением чернового металла, от микропримесей легкогидролизующихся тяжелых металлов. Сущность метода — обработка растворов, содержащих 900-1100 г/л серебра, оксидом серебра, используемым в качестве сорбента, при комнатной температуре до значения рН 5.4-6.2 в течение 15-30 мин. Очищенный фильтрацией раствор направляют на кристаллизацию азотнокислого серебра [а.с. СССР 174789, МПК C22b, опубл. 07.09.1965, бюл. №18. Амарян А.П., Базилевский В.М., Галанкин И.И.]. Оксид серебра может быть также использован для очистки указанных растворов в несколько стадий с последовательным введением в раствор реагента сначала до значения рН 5.1-5.8 и отделением первого осадка примесей, а затем — до рН 5.9-6.3 [патент USA 3,554,883, Gerald R. Green, Rochester N.Y. Patented 12.01.1971]. Недостаток способа — возможность очистки растворов серебра лишь от примесей, которые легко гидролизуются в указанном интервале рН, причем степень очистки невысока. Кроме того, метод не позволяет очистить растворы азотнокислого серебра от микропримесей таких элементов, как Pb, Ni, Zn, Cu.

С целью повышения степени очистки растворов азотнокислого серебра от микропримесей легкогидролизующихся тяжелых металлов и обеспечения возможности одновременной очистки от микропримесей свинца, железа, мышьяка, висмута и олова, предложено пропускать растворы AgNO₃ через слой окисленного угля при рН 1.5-4.0 с последующим выделением AgNO₃ кристаллизацией [а.с. СССР 664665, МПК B01D 15/04, C01G 5/00, опубл. 30.05.79, бюл. №20. Личкова А.Ф., Мусихина С.Ф.]. Однако этот способ осложняется необходимостью периодического проведения операции регенерации угля.

Наиболее близким техническим решением является получение нитрата серебра [а.с. СССР 504705, МПК C01G 5/00, С01В 21/48, опубл. 1976. Серебренникова Г.М., Шварц М.М., Степин Б.Д., Рязанов А.И., Серебрякова Л.Н., Бромберг А.В., Сазикова Л.А.], в котором, с целью упрощения процесса очистки и повышения чистоты азотнокислого серебра, предложен способ кристаллизации нитрата серебра путем «высаливания» его из растворов концентрированной азотной кислотой. Основа способа — чрезвычайно низкая растворимость AgNO₃ в этом растворителе. К водному раствору, содержащему 60-66% азотнокислого серебра, при комнатной температуре добавляют со скоростью 100-120 мл/ч концентрированную азотную кислоту при соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота, равном 1:0.5-0.7. Выделившиеся кристаллы AgNO₃ отделяют от маточного раствора и сушат при температуре 100°C. Получаемое указанным способом азотнокислое серебро отвечает требованиям ГОСТ для квалификации «хч».

Недостатком известного способа является сравнительно низкий выход азотнокислого серебра — 88% в виде влажного продукта. Естественно, для высушенного продукта значение выхода будет еще ниже, однако без данных о влажности получаемого нитрата серебра точно оценить его не представляется возможным.

Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ получения нитрата серебра, заключается в повышении выхода продукта с получением азотнокислого серебра высокой степени чистоты.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения нитрата серебра высокой степени чистоты, включающий упаривание раствора нитрата серебра, нагрев раствора и введение «высаливателя» — концентрированной азотной кислоты — в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0.5-0.7, также характеризуется тем, что «высаливатель» вводят в предварительно упаренный насыщенный нагретый до 95±5°C раствор нитрата серебра, содержащий нитрат серебра в количестве 75-90%, после чего проводят кристаллизацию путем охлаждения раствора до температуры ≤20°C без перемешивания с последующей выдержкой в течение 2 часов.

Сущность изобретения заключается в том, что «высаливатель» — азотную кислоту — вводят в нагретый до 100°C и предварительно упаренный раствор до содержания нитрата серебра 75-90% (мас.), смесь без перемешивания охлаждают до температуры ≤20°C и выдерживают ее в течение 2-х часов. Полученный технический результат, заключающийся в увеличении выхода продукта, достигается благодаря тому, что «высаливатель» — концентрированную азотную кислоту — вводят в предварительно упаренный до состояния, близкого к насыщению, горячий раствор нитрата серебра. В таких условиях в присутствии высаливателя растворимость нитрата серебра существенно снижается, и при охлаждении кристаллизация продукта протекает более полно.

Способ получения высокочистого нитрата серебра заключается в предварительной промывке аффинированного серебра чистотой не ниже 99.99% 1%-ным раствором аммиака и водой до нейтральной реакции, растворении влажного порошка в горячей азотной кислоте, взятой в объемном соотношении азотная кислота:вода, равном 1:1. После полного растворения серебра раствор упаривают до содержания нитрата серебра 75-90% мас., что соответствует получению раствора, близкого к насыщенному по содержанию нитрата серебра (растворимость нитрата серебра составляет 90% при 100°C. Пятницкий И.В., Сухан В.В. Аналитическая химия серебра. М.: Изд. Наука, 1975 г.).

В горячий раствор (95±5°C) вводят «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0.5-0.7. Полученную в результате смесь без перемешивания охлаждают до температуры ≤20°C и выдерживают ее при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Пульпу фильтруют, осадок нитрата серебра промывают небольшими порциями концентрированной азотной кислоты и сушат кристаллы AgNO₃ при температуре 100°C в течение 3 часов. Конечным продуктом является нитрат серебра, который по содержанию основного вещества, нерастворимых в воде примесей и прочим показателям отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Полученный способ обеспечивает выход продукта 93.0-93.6%.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

1 кг предварительно промытого в 1%-ном растворе аммиака и водой аффинированного кристаллического серебра растворили при нагревании в 1.5 л 35%-ной азотной кислоты. Содержание примесей в растворе составило, мг/л: Fe — 14.53; Cu, Bi, Pb — — — 1.84; S O 4 2 − — 16.07.

Раствор нитрата серебра упарили до объема 1 л, при этом концентрация нитрата серебра составила 75% мас. В горячий раствор (95°C) ввели «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в количестве 0.5 л. Полученную в результате смесь без перемешивания охладили до температуры 20°C и смесь выдержали при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Осадок нитрата серебра отфильтровали, промыли небольшими порциями концентрированной азотной кислоты (2 раза по 25 мл) и высушили кристаллы AgNO₃ при температуре 100°C в течение 3 часов. После очистки предлагаемым способом содержание примесей в кристаллах не превышало, %: Fe — 0.0002; Cu — 0.0005; Pb, Bi — 0.0005. По содержанию основного вещества (99.9%), нерастворимых в воде примесей и прочим показателям полученный продукт отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Масса сухого нитрата серебра составила 1.465 кг, что соответствует его выходу 93.0%.

1 кг предварительно промытого в 1%-ном растворе аммиака и водой аффинированного кристаллического серебра растворили при нагревании в 35%-ной азотной кислоте. Содержание примесей в растворе составило, мг/л: Fe — 14.53; Cu, Bi, Pb — — — 1.84; S O 4 2 − — 16.07.

Раствор нитрата серебра упарили до концентрации нитрата серебра 90% мас. В горячий раствор (100°C) ввели «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в количестве 0.7 л. Полученную в результате смесь без перемешивания охладили до температуры 20°C и смесь выдержали при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Осадок нитрата серебра отфильтровали, промыли небольшими порциями концентрированной азотной кислоты (2 раза по 25 мл) и высушили кристаллы AgNO₃ при температуре 100°C в течение 3 часов. После очистки предлагаемым способом содержание примесей в кристаллах не превышало, %: Fe — 0.0002; Cu — 0.0005; Pb, Bi — 0.0005. По содержанию основного вещества (99.9%), нерастворимых в воде примесей и прочим показателям полученный продукт отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Масса сухого нитрата серебра составила 1.465 кг, что соответствует его выходу 93.6%.

1 кг предварительно промытого в 1%-ном растворе аммиака и водой аффинированного кристаллического серебра растворили при нагревании в 35%-ной азотной кислоте. Содержание примесей в растворе составило, мг/л: Fe — 14.53; Cu, Bi, Pb — — — 1.84; S O 4 2 − — 16.07.

Раствор нитрата серебра упарили до концентрации нитрата серебра 90% мас. В горячий раствор (98°C) ввели «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в количестве 0.6 л. Полученную в результате смесь без перемешивания охладили до температуры 18°C и смесь выдержали при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Осадок нитрата серебра отфильтровали, промыли небольшими порциями концентрированной азотной кислоты (2 раза по 25 мл) и высушили кристаллы AgNO₃ при температуре 100°C в течение 3 часов. После очистки предлагаемым способом содержание примесей в кристаллах не превышало, %: Fe — 0.0002; Cu — 0.0005; Pb, Bi — 0.0005. По содержанию основного вещества (99.9%), нерастворимых в воде примесей и прочим показателям полученный продукт отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Масса сухого нитрата серебра составила 1.465 кг, что соответствует его выходу 93.3%.

Способ получения нитрата серебра высокой степени чистоты, включающий упаривание раствора нитрата серебра, нагрев раствора и введение высаливателя — концентрированной азотной кислоты — в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0,5-0,7, отличающийся тем, что высаливатель вводят в предварительно упаренный насыщенный нагретый до 95±5°C раствор нитрата серебра, содержащий нитрат серебра в количестве 75-90 мас. %, после чего проводят кристаллизацию путем охлаждения раствора до температуры ≤20°C без перемешивания с последующей выдержкой в течение 2 часов.

Источник

Получение нитрата серебра всеми способами

Главная
• Список секций
• Химия
• ПОЛУЧЕНИЕ НИТРАТА СЕРЕБРА ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ

ПОЛУЧЕНИЕ НИТРАТА СЕРЕБРА ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

В настоящее время в современных школах (особенно в сельских и деревенских) существует проблема заказа и доставки химических реактивов. Одним из наиболее дорогостоящих и используемых в школьном химическом практикуме является нитрат серебра (I). Стоимость его за 1 г составляет от 25 до 45 рублей. Цена колеблется в зависимости от изготовителя и удалённости фирмы производителя от заказчиков.

Нитрат серебра (I) в школьном химическом практикуме используется при проведении ярких качественных реакций в неорганической и органической химии [1]. Поэтому отсутствие его в школьной лаборатории – это огромный минус «химической наглядности».

Таким образом, целью работы являлось получение нитрата серебра (I) в условиях школьной лаборатории.

Где же взять такой драгоценный металл как серебро?! Известно, что серебро содержится в рентгеновских снимках, проявленных фотоплёнках, в фотографиях [2]. Именно из них, в несколько стадий, был получен нитрат серебра (I).

1. Используя литературные источники, определить вторичное сырье для получения нитрата серебра

2. Получить нитрат серебра из различных объектов

3. Сравнить выход продуктов реакции

4. Провести качественные реакции с полученным в условиях школьной лаборатории нитратом серебра (I).

Глава I. Литературный обзор

1. 1 Серебро и его свойства

Серебро стало известно значительно позднее золота, хотя так же встречается в самородном состоянии. В Египте археологами найдены серебреные украшения, относящиеся ещё к додинастическому периоду (5000 – 3400 до н. э.). Однако долгое время серебро было большой редкостью и ценилось дороже золота.

Чистое серебро не темнеет на воздухе, а вот серебро с примесью может достаточно быстро потемнеть (рис. 1) [2].

Рис. 1. Серебреное изделие из ювелирного магазина (А) и после некоторого ношения человеком (Б).

Потемнение указывает на наличие серы в воздухе, например, при загрязнении воздуха или болезни обладателя серебреного предмета. После золота серебро является самым лёгким по обработке металлом. Из 30 граммов серебра можно вытянуть проволоку длиной более 50 км. Это также самый лучший из известных проводников тепла и электроэнергии [4].

Соединения серебра часто не устойчивы к нагреванию и действию света. Открытие светочувствительности солей серебра привело к появлению фотографии и быстрому увеличению спроса на серебро. Ещё в середине 20 века почти половина всего добытого серебра шла на изготовление кино- и фотоматериалов. Одним из соединений серебра является ляпис [5].

1.2 Применение нитрата серебра в медицине

Нитрат серебра, ляпис (AgNO₃) − бесцветный (белый) порошок, хорошо растворимый в воде, на свету он чернеет с выделением металлического серебра (рис. 2) [3].

Рис. 2. Внешний вид нитрата серебра

Впервые ляпис был применён в XVII веке врачами-алхимиками: голландец Ян-Батист Ван Гельмонт и немец Франциск де ла Бое Сильвий. Они научились получать нитрат серебра взаимодействием металла с азотной кислотой. Учёные обнаружили, что прикосновение к кристаллам полученной серебряной соли приводит к появлению на коже чёрных пятен, а при длительном контакте – глубоких ожогов (рис. 3). Поэтому это вещество прозвали «адским камнем».

Рис. 3. Образование чёрных пятен при прикосновении к нитрату серебра.

Адский камень – не чистый нитрат серебра, а его сплав с нитратом калия, иногда отливается в виде палочек – ляписного карандаша. Лечебное действие нитрата серебра заключается в подавлении жизнедеятельности микроорганизмов; в небольших концентрациях он действует как противовоспалительное и вяжущее средство.

Фармакологическое действие — антисептическое, вяжущее, противовоспалительное, прижигающее, противомикробное, бактерицидное. Связывает сульфгидрильные и карбоксильные группы, что может обусловливать изменение конформации белка, его структуры, или вызывать денатурацию. При диссоциации нитрата серебра ионы серебра вызывают преципитацию белков и обусловливают бактерицидное действие. Альбуминат серебра, образующийся при взаимодействии нитрата серебра с тканевыми белками, постепенно приобретает черную окраску (это связано с восстановлением из альбумината металлического серебра), что, в свою очередь, приводит к взаимодействию с активными группами ферментов. Блокирует некоторые ферментные системы, нарушая тем самым метаболические процессы в микробной клетке. В связи с этим нитрат серебра после кратковременного бактерицидного оказывает длительное бактериостатическое действие. Серебра нитрат при разведении 1:1000 уничтожает большинство микроорганизмов.

Ранее серебра нитрат применяли при хроническом гастрите и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки (внутрь, в виде 0,05% раствора). Раствор (2%) может использоваться для профилактики гонококковой инфекции глаз у новорожденных [2].

1.3 Вторичное серебросодержащее сырьё

Основными поставщиками серебросодержащего сырья являются химическая, радио- и электротехническая промышленности; производства: ювелирное, часовое и зеркальное, а также рентгеновские кабинеты в медицинских поликлиниках.

Серебросодержащие отходы фото- и кинопромышленности образуются в процессе изготовления, обработки и порчи свето­чувствительных материалов или износа кинолент и фотоотпечат­ков.

Отходы химической промышленности поступают в виде отра­ботанных контактных масс (20-80% Ag); отработанных катализа­торов (более 80% Ag); шламов (от 60 до 80% Ag); лома серебряной аппаратуры (20-25% Ag).

Образование серебросодержащих отходов в зеркальной промыш­ленности происходит в процессе серебрения зеркал, елочных ук­рашений и так далее [3].

Часовое производство направляет на переработку следующие виды сырья, содержащего Ag, %: серебряные припои — от 15 до 99; серебряные контакты 20-80; опилки и стружку — от 10 до 70.

От лечебных учреждений на извлечение серебра поступают, %: зола рентгенопленки и фотоотпечатков — от 0,5 до 50; сернистое серебро 45-65.

Большое количество серебросодержащего сырья (до 30-40% Ag) перерабатывается в виде отходов электронной и электротех­нической отраслей промышленности: вышедшие из строя сереб­ряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторы (от 30 до 60%); сплавы-контакты, серебряные припои (от 5 до 99%); металлокерамические композиции 25-50.

Кроме перечисленных отходов на переработку поступают дру­гие виды сырья, резко различающиеся химическими и физичес­кими свойствами.

Глава II. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

В качестве объектов исследования для получения реактива нитрата серебра были использованы рентгеновские снимки, фотоплёнка, ёлочная игрушка, зеркало (рис. 4).

Рис. 4. Вторичное серебросодержащее сырьё:

А. Рентгеновские снимки. Б. Фотоплёнка.

2.2 Методика получения нитрата серебра из рентгеновских снимков и фотоплёнок

Рентгеновские снимки и фотоплёнку резали на мелкие кусочки и отмеряли на весах по 17 граммов каждого. Далее подготовленный материал растворяли в азотной кислоте (концентрированной) (рис. 5).

Рис. 5. Растворение рентгеновских снимков в азотной кислоте.

После растворения объектов приливали раствор поваренной соли. Полученный осадок промывали водой и заливали раствором хлороводородной кислоты. После чего в осадок клали гранулы цинка для проведения реакции замещения. По завершении реакции, полученный порошок промывали и высушивали. Высушенное серебро растворяли в растворе азотной кислоты, затем выпаривали и растворяли в дистиллированной воде [1].

2.3 Методика получения нитрата серебра из серебросодержащих изделий

Ёлочную игрушку и зеркало очищали от различного рода загрязнений и заливали раствором азотной кислоты до растворения (рис. 6). Полученный раствор выпаривали и получали порошок, который прокаливали в фарфоровой чашке. К остуженному расплаву приливали воды, и полученный раствор нитрата серебра сливали.

Рис. 6. Растворение ёлочной игрушки в растворе азотной кислоты.

2.4 Методика проведения качественных реакций на галогенид-ионы

К растворам солей, содержащих хлорид-ионы, бромид-ионы, иодид-ионы приливали раствор полученного нитрата серебра. Наблюдали выпадение осадков.

2.5 Методика проведения реакции «серебряного зеркала»

К раствору аммиачного нитрата серебра добавляли примерно столько же глюкозы и нагревали содержимое пробирки до образования осадка на стенках.

Глава III. Результаты и их обсуждение

3.1 Результаты получения нитрата серебра из рентгеновских снимков и фотоплёнок

После добавления концентрированной азотной кислоты ионы серебра выделились в раствор. Далее при приливании к полученному раствору хлорида натрия происходило образование белого осадка (1) (рис. 7):

Ag + + NaCl → AgCl↓ + Na + (1).

Рис. 7. Образование белого осадка хлорида серебра.

После окончательного промывания и осаждения хлорида серебра к осадку с соляной кислотой добавляли гранулы цинка, что способствовало образованию серебра (2):

2AgCl↓ + Zn → ZnCl₂ + 2Ag↓ (2)

После добавления к образовавшемуся серебру разбавленной азотной кислоты происходило образование нитрата серебра и выделение газа (3):

После выпаривания нитрата серебра, в случае с рентгеновской плёнкой его масса составила 1,2 грамма. В случае с фотоплёнкой масса нитрата серебра составила 0,8 граммов.

3.2 Результаты получения нитрата серебра из серебросодержащих изделий

Содержащееся на поверхности изделий серебро растворилось в растворе азотной кислоты полностью: от зеркала осталось прозрачное стекло. Теперь в растворе находятся соли серебра и меди. Чтобы избавиться от примеси солей меди, раствор выпарили и прокалили до образования оксида меди (II) (4) (рис. 8):

Рис. 11. Выпаривание раствора солей серебра и меди.

После приливали воду, нитрат серебра растворялся, а оксид меди оставался в виде осадка. Полученный раствор слили в склянку с надписью AgNO₃.

3.3 Результаты проведения качественных реакций на галогенид-ионы с полученным нитратом серебра

После приливания нитрата серебра к растворам солей, содержащих хлорид-ионы, бромид-ионы, иодид-ионы происходило образование белого (5), светло-жёлтого (6) и жёлтого осадков (7) соответственно (рис. 9):

Рис. 9. Качественные реакции на галогенид-ионы. А. Хлорид-ионы. Б. Бромид-ионы. В. Иодид-ионы

3.4 Результаты проведения реакции «серебряного зеркала»

После добавления к аммиачному раствору серебра глюкозы и нагревании смеси, произошло выпадение осадка серебра на стенках пробирки (8):

Это свидетельствует о том, что в ходе исследования действительно был получен нитрат серебра.

ВЫВОДЫ

1. Исходя из литературных источников, сырьём для получения нитрата серебра являются рентгеновские снимки, фотоплёнки, ёлочные игрушки, зеркала.

2. Чистый нитрат серебра был получен из рентгеновских снимков и фотоплёнок.

3. Выход нитрата серебра, полученного из рентгеновских снимков оказался больше, чем при получении из фотоплёнок.

4. Были проведены качественные реакции с помощью полученного нитрата серебра.

5. При острой необходимости, нитрат серебра можно получить в школьной лаборатории.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мосина Т. А. Нитрат серебра для ретро // Сделай сам. – 1990. — №4. С.141

2. Польза серебра для здоровья [Электронный ресурс]. – Лаборатория омоложения – Режим доступа: http://www.deus1.com/serebro.html

3. Серебряные лекарства [Электронный ресурс]. – Аптечные сторожилы. — Режим доступа: http://www.alhimik.ru/apteka/apt2N-Ag.html#4.31

4. Харитонов Ю. Я. Аналитическая химия. – М.: Высшая школа, 2001.

Источник