Способ получения металла серебро

Получение серебра: методы получения серебра и его соединений

Рассмотрим некоторые способы получения серебра, а также остановимся на его физических и химических свойствах. Этот металл привлекал человека еще в далекие античные времена. Своему наименованию серебро обязано санскритскому слову «аргента», что переводится как «светлый». От слова «аргента» пошло и латинское «аргентум».

Интересные факты о происхождении

Существует множество версий о происхождении этого загадочного металла. Все они связаны с Древним миром. К примеру, в Древней Индии серебро ассоциировали с Луной и Серпом – древнейшим орудием земледельца. Отблеск этого благородного металла подобен свету Луны, поэтому в алхимический период серебро обозначали символом Луны.

Серебро на Руси

В древней Руси мерой стоимости различных предметов являлись бруски серебра. В тех случаях, когда какой-то предмет торговли стоил меньше всего бруска, от него отрубали часть, соответствующую указываемой стоимости вещи. Эти части назывались «рублями», Именно от них пошло название принятой в России денежной единицы — рубль.

Еще за 2500 лет до нашей эры египетские воины применяли серебро для лечения боевых ран. Они накладывали на них тонкие пластины серебра, и раны быстро заживали. В русской православной церкви святую воду для прихожан выдерживали только в серебряных сосудах. С середины прошлого века появились такие отрасли промышленности, как фотография, электротехника, радиоэлектроника, что привело к резкому росту спроса на серебро, его изъятию из денежного оборота.

Высокая электропроводность, хорошая пластичность, невысокая температура плавления, небольшая химическая активность серебра заинтересовала и радиотехников.

Характеристика свойств

Все способы получения серебра основываются на его свойствах. Это металл белого цвета, практически не меняющийся под действием кислорода воздуха при комнатной температуре. Из-за присутствия в воздухе сероводорода, он со временем покрывается темным налетом сульфида серебра Ag₂S. Удаляют данное соединение с поверхности серебряного изделия механически, применяя чистящие пасты либо тонкий зубной порошок.

Серебро довольно устойчиво к воде. Соляная, а также разбавленная серная кислота и царская водка на него не действуют, так как на поверхности металла образуется защитная пленка его хлорида AgCl.

Получение нитрата серебра основывается на способности металла вступать в реакцию с азотной кислотой. В зависимости от ее концентрации в продуктах реакции помимо серебра могут находиться оксиды азота (2 или 4).

Получение оксида серебра осуществляется путем добавления раствора щелочи к нитрату серебра. Получаемое соединение имеет темно-коричневый цвет.

Области применения

Благодаря физическим и механическим свойствам именно серебром покрывают радиодетали для повышения электрической проводимости и коррозионной устойчивости. Металлическое серебро используется при изготовлении серебряных электродов для различных видов современных аккумуляторов. Вопросами электролитического серебрения и никелирования достаточно долго занимались специалисты в области гальванотехники: А. Ф. и П.Ф. Симоненко, А. П. Сапожников и др. И.М. Федоровский перенес вопрос, касающийся антикоррозийной стойкости покрытий, из лаборатории в промышленное производство. Соединения серебра (AgBr, AgCl, AgI) применяются для производства кино- и фотоматериалов.

Электролиз растворов солей

Рассмотрим получение серебра электролизом его солей. Собирается электрическая схема, в которой в качестве источника тока выступает гальванический сухой элемент. Максимальный ток в цепи не должен превышать 0,01 А. При применении сухой батарейки (4,5 В) ток ограничивается с помощью добавки проводника с сопротивлением не больше 1000 Ом.

Ванной для процесса серебрения может служить любой стеклянный сосуд. Анодом ванны выступает пластинка металла, имеющего толщину 1 мм и площадь чуть побольше, чем у самой детали. Серебро выбирают для анодного покрытия. В качестве рабочего раствора (электролита) для получения серебра выступает раствор ляписа. До опускания в ванну для серебрения необходимо обезжирить и отполировать деталь, затем протереть ее зубной пастой.

После удаления жира она промывается проточной водой. Судить о полном обезжиривании можно по равномерному смачиванию всей поверхности детали водой. При промывке пользуются пинцетом, чтобы на детали не оставались жировые следы от пальцев. Сразу после промывки деталь фиксируется на проволоке и помещается в ванну. Время получения серебра при серебряном аноде составляет 30 — 40 минут.

Если в качестве анода выбирается нержавеющая сталь, в таком случае скорость процесса меняется. Получение серебра из нитрата будет составлять 30 минут.

Вынутую из ванны деталь качественно промывают, обсушивают, начищают до блеска. При образовании темного осадка серебра ток снижается, для этого подключается дополнительное сопротивление. Это позволяет повысить качество получения серебра электрохимическим способом. Для равномерности покрытия в процессе электролиза деталь периодически поворачивается. Можно отложить металл на латунь, сталь, бронзу.

Химизм процесса

С какими процессами связано получение серебра? Реакции основываются на расположении металла после водорода в ряде стандартных электродных потенциалов. На катоде будет происходить восстановление катионов серебра из его нитрата в чистый металл. На аноде осуществляется окисление воды, сопровождающееся образованием газообразного кислорода, поскольку ляпис образован кислородсодержащей кислотой. Суммарное уравнение электролиза имеет следующий вид:

4Ag NO₃ + 2Н₂О электролиз 4Ag + О₂ + 4HNO3

Получение в лаборатории

Рабочим раствором (электролитом) может стать отработанный фиксаж, в котором присутствуют катионы серебра. Галогениды этого металла образуют с тиосульфатом ряд комплексных солей. При электролизе на катоде выделяется серебро – металл. Получение его подобным способом сопровождается и выделением серы, что приводит к появлению на его поверхности тонкого черного слоя сульфида серебра.

Добыча и открытие

Первые упоминания о добыче серебра связаны с месторождениями, которые были обнаружены финикиянами на Кипре, в Сардинии, Испании, Армении. Металл присутствовал в них в соединении с серой, хлором, мышьяком. Удавалось обнаруживать и самородное серебро внушительных размеров. К примеру, крупнейшим самородком серебра является образец, вес которого составлял тринадцать с половиной тонн. При очистке природных самородков расплавленным свинцом получался тусклый металл. В Древней Греции его именовали Электроном, предугадывая его отличные электропроводные свойства.

В настоящее время электролизом получают плотный слой металлического серебра. В качестве электролита применяют не только нитрат, но и цианиды. Отделение от меди серебра осуществляют выполняя электролиз из холодного раствора, в составе которого около одного процента серной кислоты, 2-3% персульфата калия. Порядка 20 мг металла можно отделить от меди за 20 минут, используя напряжение около 2 В.

В процессе электролиза в растворе должен оставаться избыток персульфата калия. Также среди вариантов разделения этих металлов можно рассмотреть электролиз кипящей уксуснокислой смеси. В настоящее время используются методики, предполагающие применение комплексантов. В растворе, который содержит ион этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) при кислой среде, серебро осаждается за 25 минут. Его отделяют от пластины путем электролитического осаждения на протяжении 2,5-3 часов.

От висмута и алюминия серебро отделяют путем проведения электролиза азотнокислого раствора при условиях, аналогичных разделению его смеси с медью.

Заключение

Отметим, что получение ацетиленида серебра является качественной реакцией в органической химии на присутствие в смеси ацетилена и других алкинов, в которых тройная связь располагается в первом положении. В промышленных масштабах серебро используется в электротехнической и металлургической промышленности. Оно является побочным продуктом при переработке комплексных сульфидов металлов, в составе которых есть аргенит (сульфид серебра).

В процессе пирометаллургической переработки полиметаллических сульфидов цинка, меди серебро извлекается вместе с основными металлами в качестве серебросодержащих соединений. Для того чтобы проводить обогащение чистым серебром серебросодержащего свинца, используют процесс Паркеса либо Паттисона. Второй способ основывается на охлаждении расплавленного свинца, в котором есть серебро. У металлов разные температуры плавления, поэтому они будут поочередно осаждаться и выделяться из раствора. Оставшуюся жидкость Патиссон предложил подвергать окислению в струе воздуха. Процесс сопровождался образованием оксида двухвалентного свинца, который удаляли, а серебро, остававшееся в расплавленном виде, очищали от примесей.

Еще в Древней Греции применялся метод получения серебра путем купелирования.

Данная технология применяется и в настоящее время в промышленности. Метод основывается на способности расплавленного свинца окисляться кислородом, содержащимся в атмосфере.

Источник

Добыча серебра: происхождение и уникальные свойства, технологии добычи, применение

Серебро — благородный металл характерного серебристо-белого цвета. Известен он с давних времен, добывается на разных материках. Металл популярен в ювелирном деле, медицине, различных производствах и промышленности.

Историческая справка

Люди знакомы с серебром с древнейших времен, так как оно было популярным самородком и не требовало плавления руды. К древнейшим центрам добычи и обработки металла относят доисторическую Сардинию, где он стал известен еще в период раннего энеолита.

Серебро включают археологические находки на разных континентах. На территории Древнего Египта нашли аксессуары, датированные 5,5–7 тысячелетиями. Металл тогда получали из древнейших месторождений в Сирии.

Элементу издревле присваиваются магические и целебные свойства. Из-за этого его ассоциировали с Луной, использовали алхимики.

По значимости среди драгоценных металлов серебро уступает только золоту. Очищать его люди научились примерно 2,5 тысячелетия назад. Раньше использовали большие ступы для измельчения руды — получали порошок, в котором серебро отделяли от разных примесей.

Стоимость драгоценного металла начала быстро расти после чеканки первых монет. Произошло это в Месопотамии еще за полтысячелетия до нашей эры. Серебром рассчитывались и на Руси — сначала от бруска металла отрубали нужный кусок, потом появились монеты.

Серебро в природе

Найти чистый металл можно нечасто. Большой его объем составляют сульфиты и глинистые сланцы. На тонну породы приходится 60–70 мг (максимум 1 г) драгоценного элемента.

Серебро выгодно добывать из золотосеребряных, медных и свинцовых руд. Есть разные соединения:

1. Электрум — вид самородного золота, содержит до 50 % серебра. Соединение представлено пластинчатыми образованиями или дендритами белого, светло-желтого, зеленовато цвета. Бывает непрозрачным, с металлическим блеском.
2. Аргентит — серебросодержащая руда, соединение с серой. Встречается сплошной массой, в пластинках или кристаллах. Бывает железно-черного или черновато-серого цвета. Соединение непрозрачно, имеет металлический блеск.
3. Галенит — важнейший источник свинца. Кроме серебра может содержать кадмий, селен и другие примеси. Встречается сплошными массами и кубическими кристаллами. Характерен свинцово-серый цвет, непрозрачность и тусклый металлический блеск.
4. Прустит — мышьяково-серебряная обманка. Встречается просвечивающими сплошными массами алого, багряно-красного, красновато-серого цвета. Характерен алмазный блеск и потемнение на свету.
5. Пираргирит — сравнительно редкий минерал, является соединением с сурьмой, содержит почти 60 % серебра. Встречается дендритами, зернистыми вкраплениями, налетом. Бывает пурпурно-красного цвета, полупрозрачен, просвечивает. Характерен алмазный полуметаллический блеск.
6. Стефанит (кислое, ломкое или черное серебро) — содержит почти 70 % драгоценного металла, а также серу и сурьму. Встречается сплошными массами и кристаллами серого или черного цвета.

Находят драгоценный металл также на месторождениях кварца, угля, нефти, полиметаллов. Морская вода содержит микроскопические частицы серебра, но добывать его при таких условиях трудно, поскольку необходимая технологическая база отсутствует. Для получения 1 г металла нужно 25 тысяч тонн морской воды.

Небольшое количество элемента содержат живые организмы. Драгоценный металл есть и в падающих на планету метеоритах.

Ученые подсчитали, что добыто было примерно 700 тысяч тонн серебра. Даже самородки распознать нелегко, так как металл покрывает темно-серый налет сульфида. Иногда он напоминает запутанную проволоку или сухой мох, имеет коричневатую или ржавую окраску. Такой эффект дает гидроксид железа, покрывающий металл.

Свойства

Популярность серебра и множество сфер его применения объясняется физическими и химическими свойствами элемента.

Физические свойства

Чистый элемент тяжелый, его плотность 10,5 г/см³. У металла серебристо-белый цвет и следующие физические свойства:

• мягкость;
• необыкновенная пластичность — при обработке материал легко меняет форму;
• теплопроводность 429 Вт/(м*К) — самый высокий показатель среди металлов;
• самая высокая электропроводность (при комнатной температуре) среди металлов;
• относительная тугоплавкость — температура плавления 962 °C;
• отражающая способность — свойство применяется для изготовления зеркал;
• подверженности коррозии нет.

Химические свойства

В периодической системе Менделеева у серебра 47-й атомный номер. Он относится к 11 группе (подгруппа меди). Химические свойства элемента следующие:

• отсутствие реакции с другими веществами (природные условия);
• противостояние царской водке;
• отсутствие воздействия кислорода, кремния;
• растворение в ртути с образованием амальгамы (жидкого сплава) — это свойство используется при обработке металла;
• растворение в азотной, соляной (если есть кислород), горячей концентрированной серной кислоте;
• образование сульфида при нагревании с серой;
• при ультрафиолетовом облучении, окислении озоном и кислородной плазмой — образуются тонкие пленки;
• чувствительность к сере;
• потускнение (потемнение) со временем — причиной является реакция со следами сероводорода в воздухе, образуется налет сульфида с розоватой пленкой;
• нерастворимость солей серебра в воде за исключением нитрата, фторида, перхлората.

Способы извлечения серебра

Сегодня серебряные самородки находят реже. Добыча бывает разной:

• шахтная (под землей) — создается система галерей;
• карьерная или открытая (над землей) — выкапываются массивные траншеи;
• скважинная — для выемки руд используют бур;
• морская (ниже уровня моря).

Для серебра чаще используется шахтная добыча. Прибегают также к карьерному способу, развивают скважинный метод. Извлекают руду в процессе следующих этапов:

• бурение отверстий и закладка взрывчатки;
• поднятие на поверхность фрагментов ископаемых;
• тщательно обследование руды;
• измельчение породы с помощью специальной дробилки.

Из добытой руды элемент нужно выделить. Делается это с помощью цианирования или амальгамации.

Цианирование

Эта методика подразумевает тандем кислорода и цианида — по отдельности эти компоненты не действуют. Ее применяют для обработки породы, целевое сырье растворяется.

Следующий этап — фильтрация. С помощью цинкового порошка получают осадок, который сплавляют. На этом обработка не заканчивается — необходимо полное очищение от примесей. Этим занимаются на специализированных заводах.

Амальгамация

Для обработки используется ртуть. На руду воздействуют температурой в 1000 °C. Сырье плавится, туда добавляют химикаты, чтобы драгоценный металл не выгорал.

Затем термическую обработку повторяют, чтобы жидкость выпарилась. Все металлы, содержащиеся в руде, расплавляются. Процесс занимает 4 часа. Серебро разливают по формам — остывает оно всего за 5 минут.

Полученные слитки сравниваются с эталоном. Делают это для определения пробы.

Очищение металла

Для получения чистого серебра прибегают к пирометаллургической очистке. Этот метод предполагает использование меди и свинца. Их обрабатывают цинком при температуре 450 °C для лучшего растворения частиц металла. После застывшую субстанцию извлекают и отделяют драгоценный металл.

Для испарения цинка нужна температура в 1250 °C, но необходимо избавиться еще от свинца и мышьяка. Это обеспечивается кислородной обработкой и тепловым воздействием в 1000 °C.

Работы по добыче серебра в России

Россия — один из лидеров по добыче серебра — более 1,6 тысяч тонн в год. Добывается металл в 20 российских регионах — более 100 месторождений. Лидирует Магаданская область — ведущее месторождение Дукатское и месторождения Лунное и Джульетта. Они приносят почти 50 % добываемого в стране серебра.

25 % добычи этого металла по стране приходится на регионы Урала. Крупные залежи есть в Читинском и Хабаровском районах.

Инициатором поисков серебра в России стал Петр I. Сегодня переработкой занимается множество организаций, крупнейшая среди них «Полиметалл». Она же занимается разведывательными работами, чтобы определить новые месторождения. На экспорт Россия отправляет незначительную часть добычи.

Работы по добыче серебра в мире

В мире ежегодно добывают более 20 тысяч тонн серебра. Примерно 25 % этого объема приходится на Мексику. Есть и другие государства-лидеры:

• Перу — более 4 тысяч тонн в год;
• Китай — около 3,5 тысяч тонн в год;
• Австралия — около 2 тысяч тонн в год.

Не следует путать объем добычи и запасы драгоценного металла. По второму показателю статистика другая:

• около 23 % мировых запасов у Перу;
• 15 % запасов приходится на Польшу, Австралию и Чили;
• 7–8 % в Мексике и Китае;
• 5 % приходится на США.

Геологическая служба США выяснила, что без открытия новых крупных месторождений серебра его мировые запасы могут закончиться через 20 лет. Максимальным потенциалом обладают Канада, Германия и Норвегия.

Инвестиции в драгоценный металл

Для увеличения добычи серебра в разных странах, включая Россию, разрабатывают новые технологии. В промышленном производстве спрос на драгоценные металлы повышается, потому растут и цены на них.

Для выгодного вложения инвестиций в серебро нужно отслеживать колебания его стоимости. Делать это можно с помощью ежедневно обновляемых онлайн-графиков в Интернете. Они отражают цены за грамм или унцию серебра. Выгодно вкладываться в слитки, продаваемые коммерческими банками.

Серебро — популярный и недорогой драгоценный металл, используемый во многих сферах. Людям он известен уже несколько тысячелетий. В чистом виде металл встречается редко, потому добыть его не так просто — элемент извлекают из руды разными способами.

Источник