Серебро

9 заданий

Серебро и его галогениды

Серебро лучше всех металлов проводит тепло и электричество и отражает видимый свет. В азотной и горячей концентрированной серной кислотах оно растворяется. Одно из важных соединений серебра — нитрат серебра, известный как «ляпис», или адский камень. Его применяют для прижигания бородавок; чёрные пятна на коже после такого прижигания образованы восстановленным серебром. При добавлении щёлочи к раствору нитрата серебра выпадает бурый оксид серебра.

Для распознавания и разделения соединений серебра особенно важны галогениды серебра. Фторид серебра растворим в воде, а хлорид, бромид и иодид образуют осадки разного цвета. Их растворимость сравнивают по произведению растворимости: чем меньше его значение, тем хуже растворяется соль.

Соль	Цвет	\(K_s\)	В \(\ce{NH3}\)	В \(\ce{Na2S2O3}\)
AgF	—	растворима	—	—
AgCl	белый	\(1{,}8\cdot10^{-10}\)	растворяется	растворяется
AgBr	светло-жёлтый	\(5{,}0\cdot10^{-13}\)	частично, в концентрированном растворе	растворяется
AgI	жёлтый	\(8{,}3\cdot10^{-17}\)	не растворяется	частично

Аммиак, тиосульфат и цианид связывают ионы серебра в комплексы. Поэтому некоторые осадки галогенидов серебра растворяются в присутствии этих веществ. Если к раствору аммиачного комплекса серебра добавить азотную кислоту, комплекс разрушается и хлорид серебра выпадает вновь.

scienceРеакции серебра и его соединений

\(\ce{Ag + 2HNO3(конц.) -> AgNO3 + NO2 ^ + H2O}\) — при растворении серебра в концентрированной азотной кислоте выделяется диоксид азота.
\(\ce{2AgNO3 + 2NaOH -> Ag2O v + 2NaNO3 + H2O}\) — при добавлении щёлочи к нитрату серебра выпадает бурый осадок оксида серебра.
\(\ce{AgCl + 2NH3 -> [Ag(NH3)2]Cl}\); \(\ce{[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 -> AgCl v + 2NH4NO3}\) — в растворе аммиака хлорид серебра образует комплексное соединение, а при добавлении азотной кислоты снова выпадает в осадок.
\(\ce{AgBr + 2Na2S2O3 -> Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr}\) — бромид серебра растворяется вследствие образования тиосульфатного комплекса.
\(\ce{AgI + 2KCN -> K[Ag(CN)2] + KI}\) — иодид серебра растворяется вследствие образования цианидного комплекса.

boltРастворимость в присутствии комплексообразователя

При растворении галогенида серебра в аммиаке одновременно происходят переход ионов из осадка в раствор и образование комплекса: \(\ce{AgX + 2NH3 <=> [Ag(NH3)2]+ + X-}\). Константа этого равновесия равна \(K = K_s\beta_2\), где \(\beta_2\) характеризует образование комплекса. Если \(K \approx 10^{-3}\) (AgCl), растворение заметно; при \(10^{-5}\) (AgBr) оно слабое, а при \(10^{-9}\) (AgI) практически не происходит. Различие в поведении осадков используют для разделения галогенидов при анализе.

Фотография и потемнение серебра

Светочувствительность бромида серебра лежит в основе фотографического процесса. При освещении кристалликов AgBr в желатине свет выбивает электрон из бромид-иона. Этот электрон восстанавливает ион серебра, после чего в освещённых кристаллах возникают скопления из нескольких атомов серебра. Так образуется скрытое изображение. Проявитель — гидрохинон — восстанавливает до металла те кристаллы, в которых появились такие скопления, и тем самым усиливает изображение в миллионы раз. Затем фиксаж, тиосульфат натрия, растворяет оставшийся AgBr. Луи Дагер в 1839 году закреплял изображение на посеребрённых пластинках, а Уильям Генри Фокс Тальбот придумал негатив.

Серебряные ложки темнеют по другой причине: на их поверхности образуется сульфид \(\ce{Ag2S}\). Серебро реагирует со следами сероводорода, присутствующего в воздухе и выделяющегося из некоторых материалов и продуктов, в том числе из резины и яиц. Для очистки ложку кладут на алюминиевую фольгу в горячий раствор соды. При контакте с алюминием серебро в составе сульфида восстанавливается.

Ещё одна известная реакция соединений серебра — образование серебряного зеркала. В ней альдегид восстанавливает серебро из реактива Толленса, аммиачного раствора оксида серебра.

scienceРеакции при освещении, потемнении и восстановлении серебра

\(\ce{2AgBr ->[свет] 2Ag + Br2}\) — при освещении бромид серебра разлагается на серебро и бром.
\(\ce{4Ag + 2H2S + O2 -> 2Ag2S + 2H2O}\) — при взаимодействии серебра с сероводородом и кислородом образуется сульфид серебра.
\(\ce{3Ag2S + 2Al + 6H2O -> 6Ag + 2Al(OH)3 + 3H2S ^}\) — при очистке на алюминиевой фольге серебро восстанавливается из сульфида.
\(\ce{2[Ag(NH3)2]OH + RCHO -> 2Ag v + RCOONH4 + 3NH3 + H2O}\) — в реакции серебряного зеркала альдегид восстанавливает ионы серебра до металла.

errorГремучее серебро

Реактив Толленса нельзя хранить: при стоянии, особенно при высыхании остатков, могут образовываться взрывоопасные соединения серебра, в том числе нитрид и амид серебра. Они чувствительны к прикосновению. Поэтому реактив готовят непосредственно перед опытом, а его остатки подкисляют.

Аргентометрия

Осаждение малорастворимых галогенидов серебра используют и для определения количества галогенид-ионов в растворе. Такое титрование называют аргентометрией. Его методы различаются способом определения момента, когда осаждение завершилось.

Метод Мора основан на применении хромата калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида появляется кирпично-красный осадок \(\ce{Ag2CrO4}\). Раствор должен быть нейтральным: в кислой среде хромат превращается в дихромат, а в щелочной выпадает \(\ce{Ag2O}\).
Метод Фольгарда основан на обратном титровании. К кислому раствору добавляют избыток \(\ce{AgNO3}\), а оставшиеся ионы серебра титруют тиоцианатом. Железоаммонийные квасцы служат индикатором: окончание титрования определяют по красной окраске \(\ce{[Fe(SCN)]^2+}\). При определении хлорида осадок хлорида серебра перед обратным титрованием отделяют.
Метод Фаянса основан на применении адсорбционных индикаторов. Например, флуоресцеин меняет цвет на поверхности осадка.

Почему в методе Мора хромат серебра появляется только после осаждения хлорида? Пока в растворе есть хлорид-ионы, они связывают добавляемые ионы серебра в осадок. Вблизи точки эквивалентности концентрацию ионов серебра можно рассчитать по произведению растворимости хлорида серебра.

edit_noteРасчёт концентрации хроматного индикатора

В точке эквивалентности \([\ce{Ag+}] = \sqrt{1{,}8\cdot10^{-10}} = 1{,}3\cdot10^{-5}\) М. Хромат серебра начнёт выпадать при \([\ce{CrO4^2-}] = K_s(\ce{Ag2CrO4})/[\ce{Ag+}]^2 = 1{,}1\cdot10^{-12}/1{,}8\cdot10^{-10} \approx 6\cdot10^{-3}\) М. Поэтому концентрацию индикатора выбирают близкой к рассчитанной: его осадок указывает на завершение осаждения хлорида.

auto_awesomeПротивомикробное действие серебра

Ионы \(\ce{Ag+}\) связываются с тиоловыми группами белков бактерий. Ещё персидские цари использовали серебряные сосуды для хранения воды; сегодня серебро применяют в повязках для ожогов, фильтрах и покрытиях катетеров.

push_pinГлавное

Электронная конфигурация серебра — \(4d^{10}5s^1\). Оно лучше всех металлов проводит тепло и электричество; при \(E^\circ(\ce{Ag+}/\ce{Ag}) = +0{,}80\) В серебро растворяется в \(\ce{HNO3}\) и горячей концентрированной \(\ce{H2SO4}\). Из раствора \(\ce{AgNO3}\), или «ляписа», щёлочь осаждает бурый \(\ce{Ag2O}\). AgF растворим в воде, тогда как AgCl — белый осадок (\(K_s = 1{,}8\cdot10^{-10}\)), AgBr — светло-жёлтый (\(5\cdot10^{-13}\)), а AgI — жёлтый (\(8\cdot10^{-17}\)). В аммиаке, для комплекса с которым \(\beta_2 = 1{,}7\cdot10^7\), AgCl растворяется, AgBr растворяется частично, а AgI практически не растворяется. Тиосульфат растворяет AgBr и служит фотографическим фиксажем; цианид растворяет даже AgI. Разложение галогенидов серебра на свету лежит в основе фотографии. Потемнение серебра связано с образованием \(\ce{Ag2S}\), который можно удалить при контакте с алюминием в растворе соды. Реактив Толленса используют для получения серебряного зеркала, но не хранят из-за опасности образования взрывоопасных соединений серебра.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.