Серебро и способы его получения. Аффинаж серебра

Из-за отличной электропроводности серебро широко применяется в  электронике, например для создания печатных плат переключателей, таких как кнопки телевизора, клавиатура компьютера или сотового телефона, для покрытия компакт дисков (CD или DVD), а так же в плазменных панелях мониторов телевизоров. Из-за этого же свойства серебро широко применяется и в электротехнике, например в качестве припоя или для создания высокочувствительных контактов.

Для создания катодов  используемых в батарейках и аккумуляторах  все чаще используют серебро. Причем сейчас наметилась заметная тенденция  замены литиоионных аккумуляторов на их аналоги с применением серебра. И это не смотря на то, что этот драгоценный металл дороже своих конкурентов. Но в отличие от них, он дольше служит и является экологически безопасным.

В химической промышленности серебро незаменимо в качестве катализатора (катализатор – вещество, которое позволяет или способствует протеканию химического процесса) в процессе создания двух соединений: оксида этилена и формальдегида. Эти соединения имеют большое значение при производстве пластмасс. В год химическая промышленность потребляет больше 150 млн. унций серебра, это составляет третью часть от промышленного применения этого драгоценного металла.

1.8.6.Применение  серебра в фотографии

В 1737 г. немецкий ученый И. Шульце впервые обнаружил светочувствительность нитрата серебра. Однако лишь через 100 лет после этого открытия появилась первая фотография (19 августа 1839 г.) В этот день в Парижской академии наук было сделано сообщение о способе получения изображения. Такой метод фотографии впоследствии был назван дагеротипом. Изображение получали обработкой парами ртути экспонированного слоя AgI, нанесенного на отполированную серебряную пластину. На пластине в местах действия света образуется серебряная амальгама, рассеивающая свет. После удаления избытка AgI и обнажения зеркальной поверхности изображение можно наблюдать, держа пластину под определенным углом. 
С тех пор коренным образом изменилась технология получения фотографического изображения. Однако и сейчас основным светочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидов серебра. Удивительно удачное сочетание в них различных физико-химических свойств позволило в относительно короткий срок разработать оптимальный способ получения фотографического изображения. Причем практическая фотография значительно определила теоретическое объяснение достигнутых результатов. Правда, в настоящее время этот разрыв довольно быстро сокращается. Но широкое применение фотографии ведет к истощению мировых запасов серебра и его удорожанию. Хотя за последние десять лет потребление серебра в это отрасли неуклонно уменьшается, с 2001 по 2010 год применение серебра в производстве фотопленки сократилось почти в 3 раза – с 213 до 72,7 млн. унций. Связано это с тем, что в последние годы произошла революция в цифровой технике, сделавшая ее доступной для большинства людей. Следствием этого стало сокращение применения серебра для создания фотографий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2

 Аффинаж серебра

Аффинаж серебра — комплекс технологических мер, направленных на получение серебра высокой  чистоты. Как и аффинаж золота, делится на химический, электролитический и купелированный.

Путь выбирается в зависимости  от количества аффинируемого серебра, непрерывности производства и состояния  обрабатываемого материала. Электролитический аффинаж выполняется, когда серебро имеет высокую пробу, выпуск продукции производится ежедневно.

Если серебро растворено и находится в состоянии хлорида  или сульфата, наиболее экономичной  является химическая или электрохимическая  обработка.

Метод купелирования —  этот метод используется в том  случае, когда сплав серебра очень  низкий по качеству (с низкой пробой). Этот метод основан на свойстве свинца, расплавленного с серебром, окисляться на воздухе, отделяясь от металла вместе с посторонними примесями. Не отделяется только золото, платина и другие металлы семейства платины, которые остаются в сплаве с серебром. Используется печь с тиглем в виде чашки, называемый пробирным тиглем. Печь покрыта мергелью — пористой известняковой глиной, которая поглощает окись свинца. После завершения окисления и перехода свинца в окись, поверхность сплава принимает характерную радужную окраску.

Метод электролитического аффинажа проводят в формах из песчаника, которые  содержат раствор нитрата серебра (с содержанием не более 50 г/л) и  азотную кислоту 1,5 г/л, а плотность  тока должна составить 2 А/дм², при этом аноды должны быть сделаны из загрязненного серебра, катод же — из полосок нержавеющей стали. Аноды помещают в холщовые мешочки, в них собираются не растворяемые примеси. На катоде будет выделятся серебро в виде кристаллов, которые регулярно счищают. Электролит накапливает медь и его надо регулярно менять.

Химический способ аффинажа редко используется в промышленности и применяется, в основном, в лабораторной практике.

Для извлечения серебра из соли или растворов используется химический способ. Как и фотографическом  процессе, металл выделяется из раствора в виде сульфита серебра, такой метод серебра предусматривает добавление сульфита натрия. Операция продолжается до прекращения выделения сульфита серебра. Металл извлекается в виде хлорида после добавления хлорида аммония или поваренной соли, жидкость отстаивается до ее разделение на прозрачную и мутную фракцию. Если добавление соли не вызывает помутнения, все серебро уже находится в осадке.

Серебро из хлорида можно  добыть двумя способами: сухим —  литьем в присутствии карбонатов щелочных металлов или из раствора, доводя пробу до 100%.

Метод соды

Сухой хлорид перемешивается с равным весом карбоната натрия, смесь нагревается в тигле, наполненном  не более, чем на половину, так как масса выделяет газ и увеличивается в объеме. После окончания выделения газа температура поднимается до температуры спокойного плавления. Смесь охлаждается, металл вынимается, плавится еще раз и отливается. Преимущество этого метода заключается в быстром получении металла, однако сода разрушающее действует на тигель.

Метод химического восстановления

Используется серная кислота  и металлический цинк или железо, либо соляная кислота с железом, цинком или алюминием.

Хлорид серебра смешивается  с одним из упомянутых металлов и  к шламу добавляется 20% соляная  или серная кислота. Реакцию можно  провести более спокойно, если осуществить  постепенную добавку кислоты, доливая  ее при окончании реакции.

Газ перестает выделяться, когда металл (железо, цинк или алюминий) растворен или, когда израсходована  кислота, что можно констатировать индикаторной бумагой.

Трансформация хлорида в  серебро заканчивается, когда окраска приобретет однообразный свинцовый цвет. После этого добавляется кислота до растворения присутствующего цинка, крупные куски предварительно удаляется. Получившийся порошок промывается водой для удаления кислоты, затем сушится и плавится. Серебряный порошок имеет название серебряный цемент.

Если небольшое количество серебра перемешано с медью, то есть речь идет не о сплаве, а о смеси, какой могут быть, например, опилки серебра и меди, в такой смеси можно растворить только серебро при помощи смеси азотной и серной кислоты, которая реагирует в холодном и быстрее в горячем виде.

• концентрированная серная кислота при 66°С, 900 г или 500 см³,
• концентрированная азотная кислота при 42°С, 100 г или 70 см³.

Если температура не превышает 50°C, используется емкость из стекла, фарфора или випласта.

Нагрев, если не может быть выполнен непосредственно, производится в водяной бане. Этот метод используется при снятии серебра с посеребренных  изделий. Другой проблемой, разрешимой при помощи этого метода является растворение никеля, меди, свинца, или  сплавов свинца и олова для  пайки, не растворяя одновременно с  этим и серебро.

Если серебро находится  в виде гальванического раствора, наилучшим методом является электролитический. Используются аноды из нержавеющей стали или графита и катоды из нержавеющей стали, на которой собирается серебро. Напряжение между электродами 1-2 В, процесс продолжается до выделения всего серебра, то есть до момента, когда серебро перестает откладываться, выделяется только газ.

 

 

 

 

 

Заключение

Каковы же перспективы  дальнейшего использования серебра? Исторически производство серебра всегда значительно опережало потребление. Но в настоящее время расход серебра значительно превышает его производство и разрыв этот с каждым годом возрастает. Серебро потеряло своё значение в производстве монет, но электротехническая и электронная промышленность заинтересована в более широком использовании серебра. Высокие цены будут стимулировать разведку и разработку новых месторождений серебра, а также увеличение производства серебра как побочного продукта при выплавке меди, свинца и цинка. Однако совершенно очевидно, что спрос на серебро не будет удовлетворён первичной продукцией и возрастает роль вторичного сырья. Высокие цены будут стимулировать более полное извлечение серебра из промышленных отходов. При пирометаллургической переработке полиметаллических сульфидов свинца, меди, цинка, серебра последнее извлекается вместе с основным металлом в виде серебросодержащих свинца, меди или цинка.

Для получения серебра  очень высокой чистоты (99,999 %) его  подвергают электрохимическому рафинированию  в азотной кислоте или растворению  в концентрированной серной кислоте.

Со временем будут открываться  новые области применения серебра, так как оно имеет большой  потенциал применения в различных  сферах человеческой жизни.

 

 

 

 

 

Список  литературы

1. Ахметов Н.С Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1998.
2. Глинка Н.Л. Общая химия. - М. Интеграл-Пресс., 2005.
3. Румянцев Д.В. Серебро 2е изд. М.:- 1987
4. Третьяков Ю.Д. и др. Неорганическая химия элементов. Учебник в 2 томах. Т. 2/ Ю.Д. Третьяков, Л.Т. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю. Цивадзе.- 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Изд. МГУ; ИКЦ «Академкнига», 2007.
5. Коровин Н.В. Курс общей химии; Москва: Высшая школа, 1990
6. Бандман А.Л., Гудзовский Г.А. Вредные химические вещества; Ленинград: Химия, 1983 
7. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. Том 2; Москва: Лаборатория знаний, 2011
8. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия; Москва: Мир, 1971
9. Карапетьянс М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия; Москва: Химия, 1981
10. Дорофеев А.И.,Федотова М.И. Практикум по неорганической химии; Ленинград: Химия, 1990
11. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия; Москва: Высшая школа, 2000
12. Сурин Ю.В. Проблемные опыты по химии; Москва: Школа-Пресс, 1998
13. Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас; Москва: Высшая школа, 1992
14. Плаксин И.Н. Металлургия благородных металлов. Москва 1958
15. Справочник химика. T 1-5 Москва: Химия, 1966
16. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия; Mосква: Химия, 1981 
17. Химическая энциклопедия под ред. Зефирова Н.С.-М.: Большая российская энциклопедия, 1995Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия; Mосква: Изд-во МГУ, 1994
18. Некрасов Б.В. Основы общей химии; Mосква: Химия, 1965
19. Патлах В.В. Энциклопедия Технологий и Методик; 2005
20. Звягинцев О.Е. Аффинаж золота, серебра и металлов платиновой группы; Москва: 1945
21. Лидин Р.А., Молоченко В.А. Справочник Неорганическая химия в реакциях; Москва: Дрофа; 2007