Чем нейтрализовать нитрат серебра
Что такое азотнокислое серебро? Свойства, получение и применение азотнокислого серебра
Компонент эликсира бессмертия. Ян Батист Ван-Гельмонт утверждал, что создал чудесный напиток еще в 16-ом веке. Основой эликсира стало азотнокислое серебро. Собственно, Ян Батист его и получил.
Этот бельгиец совмещал должности химика, физиолога и врача. Полученное Батистом вещество назвали ляписом инферналисом. Переводится термин как «адский камень». Он оказался неудачным компонентом эликсира бессмертия, оправдав свое название. Как? Расскажем далее.
Что такое азотнокислое серебро?
Формула азотнокислого серебра
Свойства азотнокислого серебра
У ромбических кристаллов героя статьи высокая плотность – 4,3 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения, у большинства минералов показатель не доходит до 4-ех, держась в диапазоне 2,4-3,6 граммов на кубический сантиметр.
Диссоциирует она и в этаноле, метаноле, но в меньших масштабах. В 100 граммах метанола растворяются лишь 3,6 грамма нитрата. В этаноле распадаются 2,2 грамма азотнокислого соединения.
При нагреве до 209-ти по шкале Цельсия нитрат серебра начинает плавиться. Повысив температуру еще на 90 градусов можно увидеть разложение соли. Впрочем, при нагреве распадаются все нитраты.
Внешний вид азотнокислого серебра
Что же касается разложения ими кожи, оно может пойти во благо. В малых количествах и в малой концентрации азотнокислое серебро не разъедает покровы, а лишь обеззараживает, убивая болезнетворные бактерии.
Из нитрата серебра можно получить и чистый металл. Драгоценность выделяется электролизом. В раствор азотнокислого металла помещают катод и анод.
Получение азотнокислого серебра
Применение азотнокислого серебра
Малая процентовка героя статьи в растворе позволяет использовать жидкость как вяжущее средство. Его действие направлено на коагуляциею белков на поверхности клеток.
Образуются плотные альбуминаты, то есть пленки из простых, растворимых в воде белков. Стенки из них прикрывают нервные окончания. Не получая импульсов, последние не передают в мозг сигналы о болях.
Получается, под вяжущими подразумеваются обезболивающие средства. Одно из них активно рекламируется, это «Альбумин». Он показан при ожогах, травматических шоках, нефритах.
Азотнокислое серебро в аптеке покупали раньше в качестве средства от болей при гастрите. Современные врачи перестали выписывать рецепт, поскольку появились более действенные и при этом щадящие препараты.
Помните рекламу «Протаргола»? Из нее понятно, что папа ходил за ним долго, а теперь достает в момент. Но, что такое «Протаргол»? Не что иное, как раствор серебра.
Относительным минусом препаратов с азотнокислым серебром становится их краткий срок хранения. Как правило, через месяц после распаковки, лекарства теряют силу.
Производители пользуются этим, делая лишь большие упаковки. Приходиться покупать, переплачивая, но использовать лишь частично. Пока потребители выкидывают просроченные лекарства, фармацевты считают прибыль.
Похоже на ситуацию с некоторыми антибиотиками в форме суспензии. Продают 500-миллиметровую банку, а ее содержимое портится через 3-5 суток после открытия.
Азотнокислое серебро чернит кожу
Добавляют азотнокислое серебро и в фотоэмульсии. Они обеспечивают четкость снимков. Действие реагента основано на светочувствительности всех галогенидов серебра.
Правда, приходиться сенсибилизировать вещества, то есть заставлять чувствовать лучи любых спектров. До процедуры нитрат воспринимает лишь голубой свет и ультрафиолет.
Порой, найти нитрат серебра можно на предприятиях по производству стеклопакетов. Там герой статьи служит реагентом при выявлении содержания оксида кальция в молекулярном сите.
Так именую влагопоглотитель. Его использование при производстве стекол прописано ГОСТом «24866-99». Смотрим пункт «4.2.3». Без молекулярного сита стеклопакеты получаются низкокачественными.
В химической промышленности азотнокислое серебро – катализатор и окислитель в ряде реакций. Раздел, к которому они относятся, именуют аналитической химией. В лабораториях, как правило, азотнокислое серебро изготавливают самостоятельно. Промышленники же часто закупают уже готовый нитрат. Узнаем, почем.
Цена азотнокислого серебра
Фирмы ставят ограничения на отпуск азотнокислого серебра физическим и юридическим лицам. Первые получают в одни руки разово не более 100-та граммов соли. Учитывается степень опасности соединения. Для предприятий рамок нет.
Продают нитрат и меньшими партиями, чем 100 граммов. «Химреактив», к примеру, предлагает химически чистый продукт в фасовке по 10 граммов. Стоят они около 60-ти рублей.
Воздействие на здоровье нитрата серебра
Основные пути воздействия
Предполагается, что абсорбция нитрата серебра идет в основном через дыхательные пути и через пищеварительный тракт.
Дыхательные пути
Исследования лиц, подвергающихся профессиональному воздействию (определение содержания Ag в крови и моче), приводят к выводу, что пыль растворимых солей серебра абсорбируется в большей степени, чем пыль металлического серебра.
В дополнение к альвеолярной абсорбции, абсорбция также возможна через слизистые оболочки носоглотки.
Кожа
Контакт кожи с растворами серебра приводит к местным, в значительной степени необратимым отложениям в тканях.
Пищеварительный тракт
Согласно результатам экспериментов на животных, 1-10% растворимых солей серебра (в зависимости от содержания Ag) абсорбируются.
Что касается нитрат-ионов, токсикокинетические исследования на подопытных животных, частично также на людях, показали хорошее всасывание через желудочно-кишечный тракт.
Основные способы воздействия
Острая токсичность
Пыль и растворы(в зависимости от концентрации) оказывают раздражающее или сильно разъедающее действие на слизистые оболочки и кожу.
Кристаллы, попадающие в глаза, могут вызвать сильное воспаление и глубокое повреждение окружающих тканей. 5-50% растворы нитрата серебра вызвали серьезные повреждения глаз, в некоторых случаях, стойкое помутнение роговицы. Типичная картина — быстрое набухание конъюнктивы и век с кровянистыми выделениями из конъюнктивального мешка.
Даже в низких концентрациях нитрат серебра оказывает сильное местное едкое действие на кожу. Он используется в качестве местного травильного агента при различных кожных заболеваниях. Контактные точки сначала имеют белый цвет, затем под воздействием света становятся серо-черными.
В прошлом 0,5% растворы часто использовались в терапевтических целях как дезинфицирующее и вяжущее средство. Острых местных или системных эффектов не наблюдалось.
Нет свидетельств заметного сенсибилизирующего потенциала.
Вдыхаемая пыль может вызвать острое раздражение дыхательных путей и, возможно, повреждение легких. Однако было подсчитано, что требуемые для этого концентрации намного выше тех, которые вызывают быстрое изменение цвета глаз и слизистых оболочек носа и горла.
В литературе сообщается об интоксикациях в результате случайного или суицидального проглатывания высоких доз нитрата серебра. Наблюдались раздражающие и разъедающие эффекты в желудочно-кишечном тракте (гастроэнтерит с рвотой, диареей), а также сердечно-сосудистые реакции и нервные расстройства (головокружение, потеря сознания, а также кома, судороги).
Доза примерно 10 г обычно приводили к летальному исходу.
Хроническая токсичность
В случае профессионального воздействия, у работников часто можно увидеть коричневатые пятна (аргирия / аргироз).
При длительном воздействии аэрозолей локальный аргироз может возникать в результате проникновения и накопления мелких частиц в контактирующей ткани. Генерализованный аргироз требует последовательного приема высоких доз. Это часто наблюдалось после длительного приема растворов нитрата серебра (для лечения язвы).
Воздействие нитрата и хлорида серебра в концентрациях 0,001-0,31 мг Ag / м3 в течение от 3 до 20 лет привело к локальному аргирозу у 8 из 23 человек. Поражались глаза (слезные чешуйки, конъюнктивальный мешок нижнего века), слизистые оболочки рта и носа, в единичных случаях — кожа шеи.
Во время производства нитрата и оксида серебра аргироз был обнаружен у 20 из 30 сотрудников при уровне воздействия 0,039–0,378 мг Ag / м3 и в среднем на протяжении 5 лет воздействия. Из них у 6 человек, подвергавшихся воздействию в течение 10 лет, выявлен генерализованный аргироз.
Кроме того, в этом исследовании сообщалось о желудочно-кишечных жалобах и раздражении верхних дыхательных путей.
Существенные системные эффекты были описаны только в отдельных случаях после длительного терапевтического приема нитрата серебра (нарушения ЦНС после приема общей дозы 124 г в течение 9 лет — в этом случае обнаруживались отложения серебра в головном мозге).
Репродуктивная токсичность, мутагенность, канцерогенность
Репродуктивная токсичность
Для нитрата серебра имеется лишь очень немного экспериментальных данных на животных, которых недостаточно для проведения оценки.
Мутагенность
Некоторые данные доступны для нитрата серебра и других солей серебра, но их недостаточно для проведения оценки.
Канцерогенность
Исследования по конкретным веществам отсутствуют.
Нет доказательств канцерогенных свойств при длительном терапевтическом использовании нитрата серебра.
Метаболизм и выведение
Согласно кинетическим исследованиям, серебро при вдыхании или при попадании в желудочно-кишечный тракт, сначала накапливается, особенно в печени. Выводится медленно, в основном с калом, в небольших количествах с мочой. Большая часть остается в организме.
Серебро частично связывается в тканях в виде хлорида или фосфата, но может снова высвобождаться из этих солей и иммобилизоваться за счет образования сульфида серебра, который вызывает необратимое изменение цвета тканей.
Более крупные части удерживаемого количества связываются в виде альбумината серебра, распределяются с током крови и лимфы и также превращаются в сульфид серебра в тканях.
Хранение в органах ограничивается соединительной тканью, клетки конкретных органов не затрагиваются.
Серебро не является необходимым элементом для человеческого организма. Оно снижает активность меди и селена, которые необходимы для обмена веществ. Указывается на возможность нарушений здоровья в случае недостаточного поступления этих микроэлементов и воздействия растворимых солей серебра.
Первая помощь
Глаза
Промыть глаза под проточной водой в течение 10 минут с широко открытыми веками, защищая неповрежденный глаз. Затем как можно скорее доставить к врачу.
Кожа
Удалить щеткой пыль, которая видна на коже. Затем тщательно промыть кожу большим количеством воды с мылом.
После попадания растворов: снять влажную одежду, промыть пораженные участки кожи под проточной водой не менее 10-20 минут. Обратиться за медицинской помощью.
Дыхательная система
Выведите пострадавшего из опасной зоны на свежий воздух. Как можно скорее дайте вдохнуть дозированный аэрозоль с глюкокортикоидами, при затрудненном дыхании дайте кислород. Доставьте пострадавшего в больницу.
При проглатывании
Прополоскать рот, выплюнуть жидкость. Немедленно попросить человека выпить 1 стакан воды (примерно 200 мл). Лучше сразу дать солевой раствор (1 чайную ложку поваренной соли растворить в стакане воды). Если возможно, дайте также выпить стакан молока.
Вероятна самопроизвольная рвота: наклоните голову пострадавшего в положение лежа, чтобы содержимое желудка не попало в трахею.
Доставить пострадавшего в больницу.
Информация для врача
Симптомы острого отравления
Нитрат серебра в виде кристаллической пыли или водного раствора оказывает вяжущее, раздражающее, разъедающее действие на слизистые оболочки и кожу, в зависимости от дозы или концентрации. Наблюдалось раздражение конъюнктивы вплоть до слепоты из-за некроза роговицы, дерматита и неглубоких изъязвлений на коже.
Вдыхаемый нитрат серебра может вызвать различные заболевания: от острого бронхита до химической пневмонии с поражением капилляров.
Пероральный прием вызывает самопроизвольную рвоту. В случае гипохлоргидрии или анацидности возникающая боль в животе становится очень сильной, в то время как в противном случае желудочная кислота быстро превращает нитрат серебра (в зависимости от дозы) в плохо растворимый хлорид серебра, который смягчает разъедающий эффект.
При проглатывании в виде твердого вещества коррозионные эффекты могут быть видны во рту, горле и пищеводе в виде бело-серого, черноватого налета. В дополнение к гастроэнтеритическим симптомам в случае тяжелой оральной интоксикации наблюдались следующие: головокружение, нарушение сердечной деятельности, плоский пульс, а также стойкое бессознательное состояние, иногда кома и судороги.
Серебро в составе нитрата серебра, приобретает токсические свойства. Нитрат серебра это одна из наиболее хорошо растворимых в воде солей серебра. Азотнокислое серебро обладает: вяжущим, прижигающим и антисептическим действием. Нитрат серебра входит в состав медицинского ляписного карандаша и является химическим реактивом, который наиболее часто применяется в химических лабораториях.
Малым количеством серебра, отравится невозможно. Незначительное количество серебра, содержится в тканях человеческого организма. Недостаток серебра как микроэлемента, может вызвать нарушение работы некоторых органов и даже их систем.
Не растворимые в воде химические соединения серебра : оксиды, бромиды, хлориды, йодиды, не являются ядовитыми веществами. Не растворимые в воде соли серебра, частично всасываются желудком в кровь. Другая часть не растворимых солей серебра, реагирует с соляной кислотой желудка и превращается в хлорид серебра – нерастворимую в воде соль.
Первый признак отравления серебром, это усиленная пигментация радужной оболочки глаза. При аргирии, мельчайшие частички серебра откладываются не только в коже, но и на слизистых оболочках, а так же в волосах и во внутренних органах.
Предельно допустимая концентрация серебра в питьевой воде – 50 мкг на один литр воды. Эта почти такая же предельная концентрация серебра, как и у свинца. Серебро это тяжелый металл, который признан санитарной токсикологической службой, как высоко опасное химическое вещество, имеющее второй класс опасности.
Вид молекулы нитрата серебра
На фото имеется изображение нитрата серебра имеющего бесцветный белый цвет.
Свойства нитрата серебра
Формула нитрата серебра: AgNO3
Нитрат серебра получают взаимодействием серебра с азотной кислотой
Нитрат серебра в фармакологии
Какими фармакологическими свойствами обладает нитрат серебра?
1.антисептическим действием
2.бактерицидным действием
3.противовоспалительным действием
4.вяжущим действием
5.прижигающим действием
6.противомикробным действием
Медицинский ляпис
Нитрат серебра используется для изготовления медицинского ляписа. Ляпис это не такое уж безобидное средство как может показаться. При прикосновении к кристаллам серебряной соли на коже появляются черные пятна. А при более длительном контакте с нитратом серебра могут появляться даже глубокие ожоги. Медицинский ляпис это не чистый нитрат серебра, а его сплав с нитратом калия. Он может отливаться в специальные формы в виде палочек ляписного карандаша.
В небольших концентрациях нитрат серебра оказывает противомикробное, вяжущее и противовоспалительное действие. Концентрированные растворы нитрата серебра в виде кристаллов оказывают прижигающее действие на кожу и слизистые оболочки. Свойства ляписа прижигать ткани и вызывать ожоги, известны уже очень давно. Медицинский ляпис используют для прижигания мелких ран, трещин, различных наростов, папиллом, родинок, бородавок и угрей. Нитрат серебра используют так же в гомеопатии как действующее вещество.
На картинке видны появившиеся черные пятна, образовавшиеся при соприкосновении кожи руки с кристаллами нитрата серебра
Другие применения нитрата серебра:
1.Нитрат серебра применяют при эрозии, которая представляет собой дефект слизистой оболочки.
2.Нитратом серебра лечат язвы.
3.Нитрат серебра применяют при избыточных грануляциях, которые представляют собой образование соединительной ткани на месте раневой поверхности.
4.Нитрат серебра назначают для лечения трещин.
5.Нитрат серебра используют для лечения воспалительного процесса в области наружной оболочки глаза при остром конъюнктивите.
6.Нитрат серебра используют для лечения трахомы инфекция, которой может приводить к слепоте.
7.При хроническом гиперпластическом ларингите, когда хронический воспалительный процесс в гортани сопровождается образованием воспалительных валиков и складок.
Способы применения нитрата серебра:
1.2-10 процентный раствор или 1-2 процентная мазь используется наружно для смазывания и прижигания кожи.
2. 0,25-2 процентный раствор назначается для смазывания слизистой оболочки.
Как применяли нитрат серебра раньше?
Раньше нитрат серебра применяли для лечения хронического гастрита и язвенной болезни желудка. Нитрат серебра в качестве противовоспалительного средства назначали внутрь виде 0,05 процентного раствора по 10-20 мл (0,005-0,01 г) взрослым за 15 мин до еды. Ранее для профилактики бленнореи у новорожденных с острым гнойным воспалением наружной оболочки глаза, широко использовался 2 процентный раствор нитрата серебра. После рождения ребенка, веки его глаз обрабатывали 2 процентным раствором нитрата серебра.
Нитрат серебра 2 процентной концентрации так же использовали для закапывания глаз новорожденным. Для того чтобы правильно закапать глаза необходимо нижнюю часть века оттягивают вниз, а верхнее веко слегка приподнять и стерильной пипеткой на конъюнктиву, т.е. на наружную оболочку глаза выпустить по одной капле 2 процентного раствора серебра нитрата. После того как закапали глаза, промывать их потом уже не нужно. Пред тем как закапывать глаза следует убедиться в том, чтобы раствор нитрата серебра был свежим (однодневным) и не имел осадка. В настоящее время вместо нитрата серебра для лечения глаз применяют раствор сульфацила-натрия или используют другие антибактериальные препараты. Перед тем как пользоваться нитратом серебра следует проконсультироваться у своего лечащего врача.
Применение нитрата серебра в стоматологии
Для предотвращения дальнейшего развития кариеса на пораженный зуб наносят 30 процентный раствор нитрат серебра. На поверхности зуба образуется защитная пленка приостанавливающая процесс развития кариеса. Для чего нужно проводить серебрение зубов? Серебрение позволяет на некоторое время отложить лечение кариеса с применением бормашины. Нитрат серебра, попадая на зуб, создает на нем тонкий слой из нерастворимых солей. Эти соли в течении длительного времени способны уничтожать болезнетворные бактерии и тем самым предотвращать развитее кариеса. Развитие кариеса приостанавливается.
Нитрат серебра можно наносить только на молочные зубы, потому что другие окрашиваются в темный цвет. Соль серебра наносится только исключительно на молочные зубы, потому что они могут еще выпасть, а на их месте вырастут другие. Серебрение зубов это очень простая медицинская процедура и по времени выполнения она может занять всего лишь несколько минут. Процедуру серебрения зубов можно проводить несколько раз в год.
Хранение нитрата серебра
Как изготовить нитрат серебра в домашних условиях?
Нитрат серебра это очень дорогой химический реактив. Медицинский ляпис приобрести в торговой сети практически не возможно. Поэтому есть очень простой способ, как получить нитрат серебра в домашних условиях. Для этого нам потребуется серебро желательно высокопробное и азотная кислота. Известно, что серебро хорошо растворяется в кислородосодержащей азотной кислоте. Поэтому это свойство растворимости серебра можно использовать для получения основной соли серебра-нитрата серебра.
Для получения нитрата серебра можно взять любое серебряное изделие (кольцо, цепочку, браслет). Опустим серебряное изделие в раствор азотной кислоты. Серебро сразу начинает вступать в химическую реакцию с кислотой. Сначала реакция между серебром и азотной кислотой будет идти не очень бурно. В процессе этой реакции будет выделяться ядовитый и бурый газ оксид азота, очень опасный для здоровья. Для того чтобы ускорить химическую реакцию емкость с серебром и азотной кислотой нужно поставить в теплую воду. Оксид азота станет выделяться еще интенсивней. При работе следует соблюдать технику безопасности. Реакцию следует проводить под вытяжным шкафом или на свежем воздухе на улице. После того как газ перестанет, выделятся нужно поставить емкость с будущим нитратом серебра примерно на 30-40 минут в холодильник для того чтобы нитрат серебра выпал в виде белых кристаллов. Потом полученные кристаллы нитрата серебра необходимо положить на салфетку, чтобы они смогли впитать в себя различные примеси и просушиться. После чего твердые кристаллы нитрата серебра готовы к применению.
Нитрат серебра в токсикологии
Извлечение серебра из лабораторных отходов
Международная Интернет-конференция школьников естественно-научного образовательного портала
«Юниор-Старт в Науку»
ИЗ ЛАБОРАТОРНЫХ ОТХОДОВ
Гимназия №3, 11в класс
заведующий кафедрой химии
Оренбургского государственного университета
1.5 Серебро и медицина________________________________________________7
2.1. Аналитические сведения____________________________________________7
2.2 Характеристика метода Мора_________________________________________8
3. Экспериментальная часть ____________________________________________10
3.1. Приготовление растворов___________________________________________10
3.3 Разработка методов утилизачии серебросодержащих отходов____________13
Серебро (Ag) (англ. Silver, франц. Argent, нем. Silber) стало известно человечеству очень давно, так как в природе встречается иногда в самородном состоянии. Этот элемент находится в Периодической таблице химических элементов в побочной подгруппе первой группы под №47 (атомный вес 107,88). Удельный вес 10,5 г/см3, температура его плавления 960,5оС, кипения – 1980оС. Серебро, подобно золоту, долгое время считалось бесполезным металлом, и лишь в последний век, век электричества, оптики и атома, его свойства и применение существенно повлияли на развитие техники.
Серебро является благородным металлом, оно практически не изменяется на воздухе, обладает очень большой электропроводностью и теплопроводностью, оно легко полируется, вытягивается в проволоку. Поэтому его широко применяют для изготовления украшений, различных поделок, в электроиндустрии, для изготовления химической посуды, в производстве медицинских инструментов и т. д.
И по «звонкости» серебро заметно выделяется среди других металлов. Недаром во многих сказках фигурируют серебряные колокольчики. Колокольных дел мастера издавна добавляли серебро в бронзу «для малинового звона». В наше время струны некоторых музыкальных инструментов делают из сплава, в котором 90% серебра.
Важнейшей солью серебра является нитрат. В большинстве случаев он служит в качестве исходного продукта для приготовления других соединений серебра. В химических лабораториях нитрат серебра используется в качественном и количественном анализе для обнаружения и определения галогенид-ионов. Галогениды серебра обладают светочувствительностью, поэтому в больших масштабах применяются в фотопромышленности. Образующиеся отработанные растворы содержат нерастворимый осадок галогенидов серебра, их не выбрасывают, а сливают в отдельную посуду для последующей переработки, так как серебро имеет высокую стоимость. Поэтому переработка таких отходов весьма актуальна.
Целью нашей работы явилась отработка метода анализа и разработка способа утилизации лабораторных отходов, содержащих осадки хлорида серебра, с получением ценного химического реагента – нитрата серебра.
1. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ СЕРЕБРА
1.1. Химические свойства
В своих нормальных соединениях серебро проявляет степень окисления +1. Однако при действии восстановителей, даже при небольшом нагревании все соединения серебра легко разлагаются с выделением металлического серебра. Этот элемент вполне устойчив на воздухе и с кислородом не соединяется. Оксид серебра Ag2O получается косвенным путём из гидроксидов и кислородных соединений.
Очень велико сродство серебра к сере, при действии влажного сероводорода серебро чернеет вследствие образования Ag2S. C этим связано потемнение серебряных предметов, окладов икон и т. д. при продолжительном хранении. В природе также серебро содержится в медно-никелевых, свинцово-цинковых и других сульфидных рудах. Галогены соединяются с серебром медленно при комнатной температуре и довольно быстро при нагревании и в присутствии паров воды. Водные растворы бескислородных кислот в отсутствии окислителей или без доступа воздуха не действуют на серебро. Однако оно легко растворяется окисляющими кислотами (азотной и концентрированной серной).
Щелочные растворы и даже расплавы почти не действуют на металлическое серебро, но в присутствии окислителей (селитра) оно заметно растворяется. При доступе воздуха серебро легко растворяется в цианидных щелочных растворах с образованием довольно устойчивых комплексов.
Из соединений серебра в большом количестве используются хорошо растворимый нитрат. Многими органическими соединениями нитрат легко восстанавливается до металла, это используется для получения зеркал. Белок коагулирует под действием нитрата серебра, на этом основано его дезинфицирующее действие, используемое в медицине («ляпис»). Ионы серебра обладают антибактериальным действием даже в чрезвычайно разбавленных растворах (примерно до 2*10-11 моль/л), что используется как в религиозных («святая вода»), так и в медицинских целях.
Из галогенидов лишь фторид серебра растворим, остальные труднорастворимы. Они выпадают в виде белых творожистых осадков при взаимодействии нитрата серебра с любыми галогенсодержащими солями. На этом принципе основаны методы титриметрического анализа галогенов (и серебра, что использовано нами в работе).
1.2. Серебряные припои
Еще в древности серебро применяли для пайки. Температура плавления серебра не столь уже высока – 960,5°C, ниже, чем золота (1063°C) и меди (1083,2°C). В современных справочниках также есть многочисленные рецепты серебряных припоев. Им паяют судовые трубопроводы, котлы высокого давления, трансформаторы, электрические шины. Такой шов не только прочен и плотен, но и коррозионно устойчив. Чем выше требования к прочности и коррозионной устойчивости паяного шва, тем с большим процентом серебра применяются припои.
1.3. Химически устойчивые покрытия и проводники
В технике весьма распространено серебрение. Тончайшую серебряную пленку наносят не только ради высокой декоративности покрытия, а прежде всего ради химической стойкости и повышенной электропроводности. Кроме того, этому покрытию свойственны эластичность и прекрасное сцепление с основным металлом.
Серебро лучше многих других металлов противостоит действию щелочей. Именно поэтому стенки трубопроводов, автоклавов, реакторов и других аппаратов химической промышленности нередко покрывают серебром как защитным металлом. В электрических аккумуляторах с щелочным электролитом многие детали подвергаются опасности воздействия на них едкого кали или натра высокой концентрации. В то же время детали эти должны обладать высокой электропроводностью. Лучшего материала для них, чем серебро, обладающее устойчивостью к щелочам и замечательной электропроводностью, не найти. Из всех металлов серебро самый электропроводный. Но высокая стоимость элемента №47 во многих случаях заставляет пользоваться не чисто серебряными, а посеребренными деталями. Серебряные покрытия хороши еще и тем, что они прочны и плотны – беспористы. Серебряные проводники незаменимы в приборах высокой точности, когда недопустим риск. Серебро потребовалось авторам «Манхэттенского проекта» по созданию атомной бомбы.
1.4. Атомная служба серебра
Серебро проявляет высокую радиоактивность под действием бомбардировки нейтронами, период полураспада образующегося при этом излучателя не превышал 2 минут. Именно поэтому серебро стало рабочим материалом в дальнейших исследованиях Ферми, при которых было открыто такое практически важное явление, как замедление нейтронов.
Позже этой особенностью серебра воспользовались для создания индикаторов нейтронного излучения, а в 1952 г. серебро «прикоснулось» и к проблемам термоядерного синтеза: первый залп нейтронов из плазменного «шнура» был зафиксирован с помощью погруженных в парафин серебряных пластин.
1.5. Серебро и медицина
В клинической медицине применяют многочисленные препараты, содержащие серебро. Это органические соединения, преимущественно белковые, в которые введено до 25% серебра. А известное лекарство колларгол содержит его даже 78%. Любопытно, что в препаратах сильного действия (протаргол, протаргентум) серебра меньше, чем в препаратах мягкого действия (аргин, соларгеитум, аргирол и другие), но в раствор они отдают его значительно легче.
2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРЕБРА
2.1. Аналитические сведения
Характерным для серебра является способность осаждаться из растворов его простых солей под действием соляной кислоты в виде белого творожистого хлорида серебра, растворимого в водном растворе аммиака. Кроме того, характерна его легкая восстанавливаемость до металла, например при нагревании его солей на угле с содой при помощи паяльной трубки. Блестящие белые ковкие серебряные зерна удается легко перевести в раствор нагреванием с разбавленной азотной кислотой. Помимо указанного белого осадка с соляной кислотой, раствор солей серебра дает черный осадок с сероводородом (сульфид серебра), а после предварительной нейтрализации дает красно-коричневый осадок с хроматом калия (хромат серебра Ag2CrO4) и желтый осадок с кислым фосфатом натрия (фосфат серебра Ag3PO4).
Для микроаналитических определений, помимо хромата серебра, очень подходит хлорид серебра, кристаллизующийся в характерных формах при упаривании его аммиачного раствора (граница чувствительности 0,1 мкг Ag). Еще чувствительнее предложенная Фишером реакция с дифенилтиокарбазоном (дитизоном) С6Н5-N=N-CS-NH-NH-C6H5, однако она не применима в присутствии солей ртути и благородных металлов.
В весовом анализе серебро осаждают либо как хлорид, либо электролитически в виде металла и взвешивают. Для осаждения из растворов, в которых оно присутствует в виде комплекса, иногда применяют восстановление серебра до металла дитионатом натрия. Часто определение серебра производят титриметрически.
При титровании по методу Мора нейтральный раствор нитрата серебра прикапывают к нейтральному раствору хлорида натрия (известного содержания, если требуется определить содержание серебра в растворе), а в качестве индикатора для установления конца реакции используют хромат калия. Более растворимый, чем хлорид серебра, красный осадок хромата серебра образуется только после того, как все ионы хлора будут удалены.
По методу Фольгарда титрование ведут роданидом аммония или роданидом калия и в качестве индикатора используют раствор соли железа(III). В исследуемом pacтворе роданид серебра образуется до тех пор, пока в нем имеются еще ионы Ag+. Как только они исчезнут, появляется красное окрашивание вследствие образования роданида железа(III).
По данным Яндера, небольшие количества серебра удается определить кондуктометрическим титрованием раствором хлорида натрия даже в присутствии большого избытка солей свинца.
2.2. Характеристика метода Мора
Аргентометрический метод объемного анализа основан на применении в качестве осадителя стандартного раствора, содержащего ионы серебра, им пользуются главным образом для количественного определения галогенид-ионов и ионов серебра.
Стандартные растворы. В качестве стандартных растворов для определения анионов (An = Cl-, Br-, I-) применяют нитрат серебра; для определения катионов серебра — хлорид натрия.
Определение конечной точки титрования. В методе аргентометрии применяют как индикаторные, так и безындикаторные способы определения точки эквивалентности.
Индикаторный способ. В качестве индикатора применяют раствор хромата калия.
Применяемый в методе осаждения индикатор не должен изменять цвет до тех пор, пока определяемые ионы полностью не перейдут в осадок. Очевидно, этому условию может удовлетворять такой индикатор, который образует с ионами титрованного раствора окрашенный осадок, отличающийся большей растворимостью, чем растворимость основного осаждаемого вещества. Индикатор должен быть достаточно чувствительным по отношению к ничтожно малому избытку AgNO3. Таким условиям более или менее удовлетворяют хроматы и арсенаты щелочных металлов.
Наиболее широко в аналитической практике применяют хромат калия. Требуемую концентрацию индикатора вычисляют следующим образом. Например, при титровании хлоридов стандартным раствором AgNO3 в момент, когда начинает осаждаться хромат, концентрация серебра равна: [Ag+] =ПРAgCl/[Cl-]
[Ag+] = 
Подставляя значение [Cl-] = 
в приведённое выше уравнение, получим: 
откуда [CrO4—] = (1,7*10-10) : (1,44*10-8) ≈ 10-2 моль/л.
Зная, чему равняется [Ag+] в точке эквивалентности, можно также вычислить [CrO4—] по формуле: [Ag+]2*[CrO4—] = ПР(Ag2CrO4), откуда [CrO4—] = ПР(Ag2CrO4) / [Ag+]2.
Так как [Ag+]2 = [Cl-]2 = ПРAgCl, то, подставляя значение ПРAgCl = 1,7*10-10, получим [CrO4—] = 2*10-12 / 1,7*10-10 ≈ 10-2 моль/л.
Следовательно, теоретически осадок хромата серебра в точке эквивалентности образуется только в том случае, если концентрация индикатора будет равна 0,02 М. В действительности, для того чтобы заметить окраску хромата серебра, необходим некоторый избыток индикатора («холостой» опыт).
Метод Мора имеет ряд существенных недостатков:
Этот метод применим только для определения хлоридов и бромидов и не применим для определения иодидов и роданидов, титрование которых сопровождается образованием коллоидных систем и адсорбцией, затрудняющих установление конечной точки титрования. Метод нельзя применять в кислых и сильнощелочных средах. В кислых средах хромат переходит в бихромат, который образует с Ag+ осадок, растворимый в кислоте. В сильнощелочном растворе образуется окись и гидроокись серебра. Потому pH раствора должен быть не меньше 6,5 и не больше 10. В присутствии солей аммония pH раствора должен быть равен 6,5-7,2. Ионы, образующие с ионами индикатора осадки хроматов (Hg++, Pb++, Ba++ и другие), мешают титрованию по методу Мора. Это можно заключить на сравнении растворимости соответствующих хроматов : P(Ag3CrO4) = 1.4*10-8 моль/литр.
4. По методу Мора нельзя титровать окрашенные растворы, маскирующие окраску хромата серебра в точке эквивалентности.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Приготовление растворов
Приготовление 0,1 н. раствора нитрата серебра. 0,1 н. раствор нитрата серебра получают растворением рассчитанного количества химически чистого кристаллического AgNO3 в определенном объеме воды (от 0,5 до 1 л) или растворением определенной навески химически чистого серебра в химически чистой азотной кислоте.
Стандартные растворы нитрата серебра, приготовленные из продажных препаратов AgNО3, содержащих некоторое количество примесей, устанавливают по химически чистому хлориду натрия. Приготовленный раствор AgNO3 изменяется при длительном хранении. Под влиянием света разложение ускоряется. Поэтому раствор хранят в склянках оранжевого стекла или в посуде, обернутой черной бумагой или покрытой черным асфальтовым лаком.
Учитывая, что М(AgNO3) = 169,875, для приготовления 0,5 л 0,1 н. раствора нитрата серебра необходимо взять 169.9*0.1*500 : 1000 = 8,495 г AgNO3
Отвешивают на технических весах во взвешенном предварительно бюксе рассчитанное количество нитрата серебра. Осторожно переносят навеску через воронку в склянку емкостью 1 л из темного стекла, туда же наливают мерным цилиндром определенный объем дистиллированной воды, часть которой расходуют на промывание бюкса и воронки. Содержимое склянки тщательно перемешивают и затем приступают к установке титра полученного раствора.
Приготовление стандартного раствора хлорида натрия. Стандартный раствор хлорида натрия получают растворением точно известного количества химически чистого хлорида натрия в определенном объёме воды. Хлорид натрия высушивают, рассчитанную навеску, предварительно взвешенную на технических весах, взвешивают на аналитических весах и растворяют в мерной колбе емкостью 0,5 или 1 л. Установка титра AgNO3 по NaCI может быть проведена различными методами.
3.2. Установка титра 0.1 н. раствора нитрата серебра
по точной навеске хлорида натрия
Установка титра методом отдельных навесок. Для того чтобы на титрование пошло не более 25 мл раствора, необходимо взять навеску: m(NaCl) = 58,443*0,1*V : 1000, где V — объем титранта; 58,443 — масса 1 моль NaCl.
Высушенный хлорид натрия помещают во взвешенный бюкс; отвешивают на технических весах рассчитанное количество этой соли, затем навеску точно взвешивают на аналитических весах. Отвешенное количество хлорида натрия ссыпают в коническую колбу. Для титрования берут 4-5 навесок.
Титр раствора нитрата серебра по хлориду натрия устанавливают методом пpямoгo титрования в присутствии индикатора — хромата калия.
Для этого приготовленный раствор AgNO3 наливают в бюретку. Предварительно бюретка должна быть тщательно промыта малым количеством того же раствора нитрата серебра. К навеске хлорида натрия, находящийся в конической колбе и растворенной в малом объеме воды, прибавляют 1-2 мл 0,02 М раствора хромата калия и при энергичном перемешивании титруют раствором AgNO3, пока не появится неисчезающее красное окрашивание, сходное с окраской «свидетеля». Расчет результатов титрования проводят точно так же, как это делают при установке титров других растворов.
Установка титра методом пипетирования. Для приготовления 0,5 л 0,1 н. раствора NaCI берут m(NaCl) = 58,443*0,1 : 2 = 2,922 г NaCI.
Во взвешенном бюксе предварительно отвешивают на технических весах рассчитанное количество хлорида натрия, затем точно взвешивают на аналитических весах. Навеску осторожно через воронку переносят в колбу, смывают NaCI с воронки и бюкса дистиллированной водой и растворяют в малом количестве воды. После растворения навески раствор доливают водой до метки, закрывают мерную колбу пробкой и содержимое ее тщательно перемешивают.
Для титрования отбирают из мерной колбы по 25 мл раствора NaCI, переносят их в конические колбы емкостью по 250 мл, добавляют 1-2 мл (всякий раз одинаковое количество) раствора индикатора К2CrO4 и медленно при непрерывном перемешивании титруют приблизительно 0,1 н. раствором AgNO3. Титрование продолжают до тех пор, пока не появится неисчезающее красное окрашивание, сходное с окраской «свидетеля». Определение повторяют до тех пор, пока результаты трех титровании не будут расходиться больше чем на 0,05 мл. Расчет результатов титрования проводят по формулам.
Поправка на индикатор. На практике расходуют на титрование некоторый избыток AgNO3 для того, чтобы стал заметен красный осадок хромата серебра. При титровании сильно разбавленных растворов ошибка, вызываемая перетитрованием, возрастает и достигает недопустимых пределов. Поэтому при титровании сильно разбавленных растворов проводят «холостой» опыт и находят поправку на индикатор. Для этого берут такое же количество раствора индикатора, которое используется при установке титра AgNO3, разбавляют его 50 мл воды и титруют раствором AgNO3 до тех пор, пока не появится неисчезающее красное окрашивание, сходное с окраской, которую принял титруемый раствор определяемого вещества в конце титрования.
Количество стандартного раствора, расходуемое на титрование индикатора в «холостом» опыте, не должно превышать 0,03 мл. Найденную поправку на индикатор вычитают из объема стандартного раствора AgNO3, пошедшего на титрование галогенида.
3.3. Разработка метода утилизации серебросодержащих отходов
Задачей исследования являлась переработка серебросодержащих сливов, накопившихся в лаборатории. Эти сливы образовались при аргентометрическом титровании, они содержали осадок хлорида серебра.
После фильтрования и высушивания масса серебросодержащего осадка составила 14 г. Этот осадок мы тщательно смешали в стакане с порошком цинка (цинковой пылью) в соотношении 1:2 (взято 28 г цинка), залили раствором серной кислоты концентрации 0,1 моль/л и нагревали на плитке в течение 1 часа. При этом серебро восстанавливается до металлического:
2AgCl + Zn → 2Ag + ZnCl2
Избыток цинка растворяется в серной кислоте с образованием сульфата. В стакане образовался черный тяжелый осадок – порошок серебра, загрязнённый примесями. Его масса составила 10,55 г.
Дальнейшей задачей было определение содержания серебра в осадке и его переработка. Для этого осадок помещали в стакан, заливали 100 мл азотной кислоты с концентрацией 1 моль/л и кипятили в течение 1 часа. При этом серебро растворилось:
2Ag + 2HNO3 = 2AgNO3 + H2
Затем раствор отфильтровали через фильтр, остаток на фильтре промыли водой. Раствор нейтрализовали щёлочью до рН 6-7, при этом выпал бурый осадок, в котором содержатся примеси цинка, железа, меди и др. Раствор снова отфильтровали, общий объём полученного раствора составил 125 мл. В нём определяли содержание серебра титрованием с хлоридом натрия по описанной выше методике.
На титрование было взято 2 мл стандартного раствора NaCl с концентрацией 0,1 моль/л. С ним прореагировало до точки эквивалентности 19,4 мл полученного раствора. Можно составить пропорцию:
C(NaCl)*V(NaCl) = C(AgNO3)*V(AgNO3), или 0,1 моль/л * 2 мл = х * 19,4 мл.
Отсюда концентрация AgNO3 в полученном растворе составила:
х = 0,1 моль/л * 2 мл / 19,4 мл = 0,0103 моль/л,
или 0,0103 моль/л * 107,9 г/моль = 1,1114 г серебра в 19,4 мл раствора. Значит, в 125 мл этого раствора содержится 1,1114 * 125 / 19,4 = 7,1609 г серебра. Это количество серебра содержалось в 10,55 г осадка. По этим данным, процентное содержание серебра в осадке составляет 7,1609 * 100 / 10,55 = 67,88%.
Остаток раствора (125 – 19,4 = 105,6 мл) упарили до появления кристаллов на поверхности, охладили. Выпавшие кристаллы AgNO3 отфильтровали, высушили и взвесили, его вес составил 6,2835 г. Рассчитаем выход продукта. Всего в 105,6 мл раствора содержалось 7,1609 * 105,6 / 125 = 6,0495 г серебра. А в выделенном AgNO3 содержится 6,2835 * 107,9 / 169,9 = 3,9905 г серебра. Следовательно, степень извлечения серебра составила 3,9905 * 100% / 6,0495 = 65,96%. Оставшиеся 34,04% серебра содержатся в маточном растворе вместе с частью примесей, его полное выделение нецелесообразно из-за опасности получения загрязнённых кристаллов нитрата серебра.
ВЫВОД
Нами отработана титриметрическая методика анализа серебра в растворах и изучен процесс переработки серебросодержащих отходов, накапливающихся в химической лаборатории. Из осадка хлорида серебра был получен восстановленный продукт, содержащий 67,88 % серебра. Далее из него был получен нитрат серебра – ценный химический реактив с выходом 65,96%, который может быть использован в лаборатории.