2AgNO3 + Zn = 2Ag + Zn(NO3)2
2[AgNH3)2]OH + HCHO = 2Ag + 3NH3 + HCOONH4 + H2O
2AgNO3 + Mn(NO3)2 + 4NaОН = 2Ag + MnO2 + 4NaNO3 + 2H2O
Примерно 20% мирового количества серебра получают переработкой собственно серебряных руд и рекуперацией серебренных изделий пли серебряного лома.
Измельченную, размолотую и обогащенную (в случае низкого содержания серебра) серебряную руду перерабатывают методами цианирования, амальгамирования, хлорирования и др.
В случае переработки методом цианирования тонко измельченную руду (природное серебро, аргентит или кераргирит) смешивают с 0,4%-ным раствором NaCN и перемешивают струей воздуха водном растворе цианида натрия в присутствии кислорода воздухасеребро и аргентит растворяются медленнее, чем керарпирит
2Ag + 4NaCN + H20 + 1/202 = 2Na[Ag(CN)2] + 2NaOH
Ag2S + 5NaCN + H20 + 1/202 = 2Na[Ag(CN)2] + 2NaOH + NaSGN
AgCl + 2NaCN =Na[Ag(CN)2] + NaCl
Сульфид серебра Ag2S растворяется в тетрацианоцинкате(II) натрия по реакции
Ag2S + Na2[Zn(CN)4] = 2Na[Ag(CN)2] +ZnS
Количество взятого для переработки серебряных руд цианида натрия больше теоретически необходимого, поскольку серебренные руды часто содержат соединения меди, железа и цинка, которые также реагируют с цианидом натрия.
Цианирование осуществляется в деревянных чанах диаметром 10-12 м.
Из растворов комплексных цианидов серебра серебро может быть осаждено в виде металла тонко измельченным металлическим цинком или алюминием. Осаждение металлического серебра из растворов комплексных цианидов серебра металлическим цинком или алюминием осуществляется по уравнениям
2Na[Ag(CN)2] + Zn = 2Ag + Xa2[Zn(CX)4]
3Na[Ag(CN)2] + Al + 4NaOH + 2H2O = 3Ag + Ха[А1(ОН)4(Н2O)2]+6NaCN
Сырое серебро плавится, отливается в виде брусков и затем рафинируется электролитическим или химическим методом.
Можно также извлечь комплексный анион [Ag(CN)2] с помощью анионообменных смол. Применяют анионообменные сульфинированные смолы R2S04 (предварительно обработанные 5%-ным водным раствором серной кислоты). Реакцию ионного обмена в процессе извлечения анионов [Ag(CN)2] с помощью анионообменных смол (предпочтительно в виде пористых анионитов) можно представить следующим образом:
R2S04 + 2[Ag(CN)2]- -> 2R[Ag(CN)2] + SO2-
Чтобы реакция обмена протекала создают кислую среду (рН — 3,5).
Комплексные цианиды вымывают из анионообменной смолы селективным элюентом, например 2 н. раствором цианида калия или натрия.
Процесс амальгамирования применяют к рудам, содержащим самородное серебро, аргентит или кераргирит, он основывается на образовании амальгамы серебра.
Для амальгамирования тонко измельченные серебряные руды обрабатывают небольшим количеством воды и ртутью (1 вес. ч ртути на 6 вес. ч. серебра).
Сульфид серебра Ag2S под действием хлорида меди(1) (который образуется при восстановлении хлорида меди(II) ртутью) превращается в хлорид серебра:
Ag2S + 2CuGl = 2AgCl + Cu2S 2CuCl2 + 2Hg = 2CuCl + Hg2Cl2
Последний под действием ртути и хлорида меди(1) восстанавливается до металлического серебра, которое образует амальгаму с ртутью:
2AgCl + 2Hg = 2Ag+ Hg2Cl2
AgCl + CuCl = Ag + CuCl2
Амальгаму серебра фильтруют под давлением. При отгонке ртути остается сырое серебро, которое очищают химическим или электрохимическим способом.
При прокаливании смеси сульфида серебра и хлорида натрия (+500…600°С) в окислительной атмосфере образуется хлорид серебра:
Ag2S + 2NaСl + 2O2 = 2AgCl + Na2SO4
Для извлечения серебра из AgCl пли из Na[AgCl2] применяют амальгамирование, осаждение металлического серебра медью и осаждение сульфида серебра из соединения Na2[Ag2(S203)2]
AgCl - NaCl = Na[AgCl2]
Na[AgCl2] + Cu = Ag + Na[CuCl2]
2AgCl + 2Na2S2O3 = Na2[Ag2.(S2O3)2] + 2NaCl
Na2[Ag2(S2O3) ]+Na2S = Ag2S + 2Na2S2O3
Сульфид серебра Ag2S затем перерабатывают с целью полученияэлементарного серебра.
Сырое серебро можно рафинировать химическим или электролитическим путем.
В химическом процессе сырое металлическое серебро растворяют в азотной кислоте, очищенный перекристаллизацией нитрат серебра обрабатывают аммиаком, превращая его в гидроокись диамминосеребра; последнюю восстанавливают сульфитом аммония (берут точно рассчитанное количество) при +70°C до чистого металла серебро плавят над негашеной известью в токе водорода затем в вакууме:
3Ag +4HNO3= 3AgNO3+NО + 2Н2O
AgNO3 + ЗNН4ОН = [Ag(XH3)2]OH+NН4NO3+ 2H2O
2[Ag(NH3)2]OH + (NH4)2SO3 + ЗН2O = 2Ag+ (NH4)2SO4+ 4NH4OH
При электролитическом рафинировании применяют аноды из сырого серебра, а в качестве электролита берут раствор нитрата серебра. По мере пропускания постоянного тока через электролит чистое серебро электролитически осаждается на катодах, а металлы активные, чем серебро, переходят (из анодов) в раствор ионов. При этом золото, платина и платиновые металлы остаются в анодном шламе.
ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Серебро проявляет большее сходство с палладием (за которым он следует в периодической системе), чем с рубидием (с которым он находится рядом в I группе периодической системы и в том же пятом периоде).
Расположение серебра в побочной подгруппе I группы периодической системы определяется электронной структурой атома которая аналогична электронной структуре атома рубидия. Большое различие в химических свойствах серебра и рубидия определяется разной степенью заполненности электронами 4й-орбитали. Атом серебра отличается от атома палладия наличием одного электрона на 5й-орбитали.
По большинству физических и химических свойств серебро приближается к меди и золоту. В подгруппе меди серебро (средний элемент) обладает наиболее низкими температурами плавления и кипения и максимальным значением коэффициента расширения, максимальной тепло- и электропроводностью.
Физико-химические свойства серебра в значительной степени зависят от его чистоты.
Металлическое серебро в компактном полированном виде (бруски, трубки, проволока, пластинки, листы) представляет собой белый блестящий металл, обладающий большой отражательной способностью по отношению к инфракрасным и видимым лучами и более слабой — к ультрафиолетовым лучам. Серебро в виде тонких листочков (они кажутся синими или фиолетовыми в проходящем свете) обладает электрическими и оптическими свойствами, отличными от свойств металлического серебра в слитках.
Коллоидные растворы серебра окрашены в розовый (до коричневого) цвет и могут быть получены восстановлением суспензий Ag2O водородом при +50°C(или другими восстановителями, например сахаром, окисью углерода, цитратом железа(II), цитратом аммония. хлоридом олова(II), пирогаллолом, фенолом, фосфором в эфире, фосфорноватистой кислотой, формальдегидом, гидразином, фенилгидразином и др.), а также путем создания электрической дуги в воде между двумя серебряными электродами. Длястабилизации коллоидных растворов серебра применяют белки, желатину, гуммиарабик, агар-агар и другие органические вещества, играющие роль защитных коллоидов.
Белковое коллоидное серебро (протаргол и колларгол) применяется как фармацевтический препарат.
В нейтральных или слабо щелочных растворах гидрозоль серебра ведет себя как отрицательный коллоид, а в слабо кислых растворах - как положительный.
Коллоидное серебро является энергичным восстановителем по отношению к Fe2Cl6, HgCl2, KMn04, разбавленной HN03, обладает хорошей адсорбционной способностью (по отношению к кислороду, водороду, метану, этану и др.), является катализатором и сильным бактерицидом (до появления антибиотиков применялся при обработке слизистых оболочек) и служит для лечения некоторых трудно излечиваемых кожных болезней. Вода, хранящаяся в серебряных сосудах, стерилизуется и не портится длительное время благодаря наличию иона Ag+, образующегося в результате контакта воды со стенками посуды.
Металлическое серебро обладает кубической гранецентрированной решеткой с плотностью 10,50 г/см3при +20°C, температура плавления +960,5°C, температура кипения +2177°C (пары желтовато-синие); оно диамагнитно, является очень хорошим проводником тепла и электричества (удельное сопротивление при +20°C равно 1,59 мком/см). В числе физико-механических свойств следует отметить пластичность, относительную мягкость (твердость 2,5—3 балла по шкале Мооса), ковкость и тягучесть (легко протягивается и прокатывается), малую прочность. Серебро образует сплавы типа твердых растворов с золотом с палладием и интерметаллические соединения с элементами Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Pr, Sn, Zr, Th, P, Sb, S, Se, а также сплавы типа эвтектик с элементами Bi, Ge, Ni, Pb, Si, Na, Tl
При легировании устраняются основные недостатки серебра, такие, как мягкость, низкая механическая прочность и высокая реакционная способность по отношению к сере и сульфидам. Некоторые газы, например водород, кислород, окись и двуокись углерода, растворяются в серебре, причем растворимость их пропорциональна квадратному корню от давления. Растворимость кислорода в серебре максимальна при +400…450°C (когда 1 объем серебра поглощает до 5 объемов кислорода). Рекомендуется избегать охлаждения серебра, насыщенного кислородом, поскольку выделение этого газа из охлаждаемого серебра может сопровождаться взрывом. При поглощении кислорода или водорода серебро становится хрупким.
Азот и инертные газы с трудом растворяются в серебре при температуре выше -78°C.