Для чего используется серебро
Серебро
Серебро — Ag, минерал класса самородных элементов, кристаллизуется в кубической сингонии, кубически-гексоктаэдрический вид симметрии. Встречается в аргенитах (сульфид) и роговом серебре (хлорид серебра), добывается также как побочный товар очистки купрума и свинца. Серебро было одним из первых металлов, освоенных человеком. Является великолепным проводником тепла и электричества. Главным производителем серебра является Мексика, хотя серебряные руды разбросаны по всему миру.
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура серебра
Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. ЗL 4 4L6 3 6L 2 9РС. Кристаллическая структура. Гранецентрированный куб. Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы очень редки. Встречающиеся формы: <100>, <111>. Двойники по (111). Агрегаты. Встречается иногда в виде типичных «вязаных» перистых дендритов, тонких неправильных пластин и листочков. Характерны также моховидные, волосовидные и проводочные формы. Наиболее распространены зерна неправильной формы и более крупные сплошные скопления — самородки.
СВОЙСТВА
Цвет серебряно-белый, часто с жёлтой, коричневой или черной побежалостью. Серебро с поверхности довольно быстро окисляется на воздухе и тем быстрее, чем больше примесей оно содержит, при этом цвет поверхности изменяется до чёрного с отливом различных оттенков. Блеск металлический до матового, цвет черты серебряно-белый, блестящий. Твердость 2,5 —3. Плотность 9,6 —12. Спайность отсутствует, излом раковистый. Весьма пластичное, гибкое, ковкое. Обладает максимальной среди металлов тепло- и электропроводностью. Является диамагнетиком. Под паяльной трубкой легко плавится. С НСI реагирует, образуя белый творожистый осадок (АgCl). Реакция с Н2S дает чёрное окрашивание.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Серебро на акантите, 2.3 x 1.8 x 1.1 см, Перу, шахта Учукчакуа
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Серебро, ширина 1 см, Марокко, шахта Имитер
Образование самородного серебра в природе во многом аналогично образованию меди. Оно вместе с другими серебросодержащими минералами встречается в гидротермальных жильных месторождениях в ассоциации с аргентитом (Ag2S) и кальцитом (месторождение Конгсберг в Норвегии), иногда в ассоциации со сложными сернистыми, мышьяковистыми, сурьмянистыми соединениями разных металлов, в том числе никеля и кобальта.
В экзогенных условиях оно, так же как и самородная медь, встречается в зонах окисления месторождений сернистых и мышьяково-сурьмянистых руд, являясь продуктом их разложения и восстановления из поверхностных растворов различными органическими соединениями. Образующееся в этих условиях самородное серебро нередко имеет вид дендритов, пластинок, моховидных, проволочных, волосовидных форм и др. Экспериментально доказано, что тончайшие нитевидные и дендритовые образования, иногда в виде красивых узоров, образуются на кусочках угля из раствора, особенно в присутствии растворимых органических соединений.
В поверхностных условиях самородное серебро менее устойчиво, чем золото. Оно часто покрывается пленками и примазками черного цвета. В местностях с жарким, сухим климатом с поверхности нередко переходит в устойчивые галоидные соединения (AgCl и др.).
ПРИМЕНЕНИЕ
Серебро применяется главным образом в сплавах с медью для выделки серебряных изделий, монет и др. Чистое серебро употребляется для филигранных работ, изготовления тиглей для плавления щелочей, для серебрения, для получения химических соединений и других целей. Главная масса серебра (около 80%) добывается не в самородном виде, а в качестве побочного продукта из богатых серебром свинцово-цинковых, золотых и медных месторождений.
Области применения серебра постоянно расширяются, и его применение — это не только сплавы, но и химические соединения. Определённое количество серебра постоянно расходуется для производства серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.
Преимущества и применение серебра
Серебро и золото во многом похожи. Оба являются драгоценными металлами. Но серебро имеет некоторые преимущества по сравнению с золотом, благодаря которым серебро может иметь важное значение в будущем и находит более широкое применение.
Врагом золота является само золото. Добытое из недр золото не имеет слишком широкого применения. В основном оно используется для производства ювелирных изделий, а также применяется в сфере инвестиций. Но в случае роста цены на золото, оно может быть легко возвращено на рынок из этих областей.
С серебром ситуация обстоит совсем иначе. Большая часть добываемого ежегодно серебра используется в промышленности, преимущественно в электронике. Таким образом, большое количество серебра навсегда потеряно и не может быть при необходимости возвращено на рынок.
Большая же часть золота хранится в сейфах центральных банков, но в них вы не найдёте серебра. Это связано с долгосрочным дефицитом серебра в 80-х годах, который был вызван неэффективной добычей на рудниках. Поэтому государствам приходилось систематически покрывать этот дефицит из своих запасов, и на сегодняшний момент эти запасы истощены.
Применение серебра
Серебро является особенным металлом благодаря своим физическим свойствам. Серебро лучше всех металлов проводит электрический ток и тепло. Поэтому серебро находит широкое применение во многих областях. Многие люди даже не догадываются, в каких предметах вокруг нас используется серебро. Компьютеры, телевидение, мобильные телефоны, автомобили, холодильники — почти все электрические приборы содержат в большей или меньшей степени серебро. Серебро также применяется в медицине, химии, в производстве ювелирных изделий и так далее. Много серебра используется в военной промышленности: в ракетах, торпедах, на подводных лодках.
Серебро имеет большой потенциал для применения в будущих технологиях: производство солнечных батарей, нано-технологии, а также в новых батареях из цинка и серебра, которые должны заменить литий-ионовые батареи. Новые батареи на серебре будут работать в два раза дольше, не будет опасности взрыва, нет токсичности. В будущем на основе этих батарей появятся ноутбуки.
Новой сферой применения серебра является текстильная промышленность. Невероятные 1200 тонн серебра используются ежегодно в производстве одежды из полистирола с микроскопическими вставками из серебра.
Серебро является дезинфицирующим средством, так как оно обладает антибактериальными свойствами. Причиной запаха пота являются бактерии, которые возникают на поверхности кожи. Если уничтожить эти бактерии серебром, то исчезнет и запах, и не будет больше потребности в дезодоранте.
За последние несколько лет выросла роль серебра в качестве инвестиционного актива. Дальновидные инвесторы уже давно осознали перспективы серебра и потихоньку накапливают его, пока цена ещё низкая. Инвестиционное применение серебра имеет большие перспективы.
Откуда берётся серебро?
Основным источником серебра является естественно его добыча в рудниках. Возможно, вы подумаете, что спад промышленного производства из-за кризиса вызовет падение спроса на серебро, и это приведёт к падению цены на серебро? Это действительно так. Однако, 2/3 добываемого серебра являются побочным продуктом при добыче основных металлов: цинка, никеля, меди и свинца. Из-за резкого падения спроса на основные металлы были закрыты многие рудники. Сокращение добычи основных металлов по логике стало причиной падения производства серебра. Падение добычи серебра составило намного больше, чем падение спроса на него в промышленности.
Другим источником серебра является вторичная переработка. Но она является технологически настолько сложным процессом, что её эффективность по затратам очень низкая.
Поэтому по логике можно ожидать, что экономический кризис повлияет не только на спрос, но и на поставку серебра. Важно также понять, что серебро не используется в тяжёлой промышленности, которая сильнее всего пострадала из-за кризиса. Серебро в основном используется в лёгкой промышленности и в новых технологичных сферах, которые могут лучше всего противостоять кризису. Поэтому с долгосрочной точки зрения можно ожидать значительного роста спроса на серебро.
Как уже было сказано выше, серебро используется практически повсюду, но в очень малых количествах. Поэтому цена на серебро не сильно влияет на стоимость конечного продукта, в котором есть серебро. Даже если серебро подорожает во много раз, производители всё равно не будут пытаться найти его заменитель, так как серебра в конечном продукте очень мало. Если цена на серебро начнёт резко расти, производители будут даже наращивать свои запасы серебра, чтобы гарантировать бесперебойное производство.
Факт состоит в том, что серебро не может быть заменено во многих товарах. Без него этих товаров просто не будет. Если наступит дефицит серебра, то новые рудники не появятся за одну ночь. Чтобы рудник начал работать, нужно десять лет подготовки. В мире не так много рудников с достаточной концентрацией серебра, а рентабельных рудников ещё меньше.
В заключение вывод напрашивается сам собой: серебро в мире уменьшается гораздо быстрее, чем оно добывается или перерабатывается из вторичного сырья. Этот феномен называется «дефицит серебра». Умные и дальновидные инвесторы знают об этом дефиците, который ещё к тому же усиливается инвестиционным спросом на серебро.
Свойства и применение серебра, металл в жизни человека
Серебро — металл белого цвета, ценящийся за декоративную красоту, химическую инертность и электрическую проводимость. В периодической системе Д. И. Менделеева занимает позицию между золотом и медью, а физические и химические свойства являются промежуточными между этими элементами. Его латинское название argentum имеет индоевропейское происхождение и означает «белый, блистающий».
Описание и свойства
Ag является одним из элементов, составляющих нашу планету наряду с железом, оловом, кремнием и множеством разных веществ. Обычно оно играет вторую скрипку в дуэте с другим драгоценным металлом — золотом, но основные свойства серебра заслуживают не меньшего внимания. Например, оно является лучшим среди металлов проводником тепла, электричества, а также отражателем видимого света, поэтому до изобретения технологии производства зеркал из стекла и амальгамы дамы смотрелись в зеркальца из полированного серебра.
Чистое серебро слишком мягкое для таких изделий, как ювелирные украшения и столовая посуда. Передающиеся по наследству вилки, ножи, браслеты и канделябры, скорее всего, изготовлены из сплава с медью в соотношении 92,5 к 7,5% (иногда используются другие металлы). Характеристика серебра согласно Jefferson Lab:
Поскольку чистоте драгоценных металлов уделяется особое внимание, узнать, из чего состоит серебро конкретного изделия, можно по его марке.
Этот параметр обозначает химический состав металла и процентное соотношение различных примесей. На него распространяются государственные требования к стандарту и качеству (ГОСТ).
История добычи и обработки
Человечество давно заметило, что серебро прекрасно выглядит, отлично поддаётся обработке и не подвергается коррозии. Историки отмечают его появление в виде ювелирных изделий и в качестве средства обмена не ранее 4 тыс. лет до нашей эры. Самые древние разработки значительного размера были обнаружены в Кападдокии на территории современной Турции. Сюда металлургия проникла, как составляющая куро-араккской культуры, с Кавказа.
В природе серебро встречается в виде самородков, но чаще всего находится в связанном состоянии в составе медных или свинцовых руд. Человек уже к 2000 году до н. э. наладил его добычу и переработку. Целью было изготовление неочищенного свинцово-серебряного сплава, который затем купелировали (метод окислительного плавления) для получения металла в относительно чистом виде. Самые известные из древних шахт располагались на месторождении Laurium в Греции. Активная добыча здесь велась от 500 года до н. э. до 100 года н. э.
До эпохи Возрождения особых проблем с этим металлом в Европе, Передней Азии и Северной Африке, берберские племена которой до сих пор носят исключительно серебряные украшения, не было. Из него делали не только монеты, ювелирные произведения, но и предметы домашнего обихода. В те времена обычным делом было как запахнуть кафтан на серебряные пуговицы, так и рассчитаться ими при необходимости с кредитором.
Однако самородное серебро стало встречаться всё реже, а богатые руды в месторождениях иссякли. Между тем потребность росла. Положение спасло неожиданное открытие Нового Света.
В XVI веке конкистадорами были обнаружены серебряные рудники в Мексике, Боливии и Перу. Их дальнейшая разработка привела к подъёму благосостояния испанцев и признанию Южной и Центральной Америк крупнейшими регионами в мире по добыче этого металла. Но уже к середине века местные запасы истощились, себестоимость возросла и производство стало приходить в упадок.
Метод патио
Для более качественного извлечения серебра из руды доминиканский богослов Бартоломе до Медина в 1554 г. изобрёл процесс патио. Конструкция приобрела название за схожесть с элементом классического архитектурного стиля. Известно, что этот способ получения благородных металлов был знаком людям ещё во времена античности, но затем утерян (ныне известен под названием амальгамация). В нём применялось смешивание сильно измельчённой руды с солью, водой и ртутью. Смесь помещалась в небольшое пространство, огороженное бортиком.
Несколько недель компоненты прогревались на открытом солнце и перемешивались при помощи мулов. В результате сложной реакции получались амальгама, ртуть и пустая порода. Это позволило исключить применявшееся ранее плавление и значительно расширить добычу драгоценных металлов в Новом Свете. Технология сохраняла ведущую роль до 20-х годов XX века пока не была вытеснена более прогрессивным электрохимическим методом. Её основные недостатки:
Существует мнение, согласно которому американское серебро, привезённое испанцами в Европу, спровоцировало высокую инфляцию XVI—XVII вв. Не вызывает сомнений его роль в становлении новой экономической формации, а также в развитии торговых отношений с Азией и Индией.
В середине XIX в. большое месторождение серебра было обнаружено в штате Невада. Благодаря этому Соединённые Штаты на несколько десятков лет стали крупнейшим производителем Ag в мире. Сейчас по показателям добычи лидируют Мексика, Китай, Перу, Австралия и Россия.
Русское серебро
Получилось так, что на территории Русской равнины залежей серебра оказалось очень мало. Спрос на него удовлетворялся в основном за счёт переплавки иноземных монет. Активные поиски месторождений начинаются в XV в. одновременно со становлением централизованного государства и ростом торговли. К началу XVIII в. дефицит металлов привёл к уменьшению веса монет, а потребности бюджета требовали увеличения денежной массы в два раза.
Привозной металл не покрывал нужды экономики и Пётр I законами и привилегиями всячески стимулировал население на поиски и разработку месторождений. Результаты его усилий стали ощутимы в первые десятилетия XVIII века. К этому времени Нерчинские месторождения дали 2 тыс. кг драгоценного металла. Историческим свидетельством важности этой работы является медаль с надписью «из серебра домашнего», выпущенная в 1721 г. в честь Ништадтского мира.
С тех пор на территории страны было открыто более 100 месторождений. Самое значительное из них — Дукатское находится в Магаданской области. Кроме этого региона, к основным районам добычи в России относятся:
Сферы применения
За тысячелетия использования в разных сферах жизни серебро не только не утратило прежних позиций, но и приобрело новые. В нынешнее время более половины произведённого Argentum используется в промышленности. Области его применения распространяются на электронику, медицину, химическое производство различных направлений и другие отрасли.
Использование в электронике
Непревзойдённая тепловая и электрическая проводимость не позволяет заменить серебро более дешёвыми металлами. Например, оно используется в очень малых количествах в качестве контактов в электрических переключателях. Включается ли свет в помещении с помощью обычного выключателя или запускается микроволновая печь посредством переключателя мембраны — ток проходит только по соединённым контактам.
Все автомобили и роботы на конвейерной сборке наполнены контактами, управляющими электронными функциями.
Растворение чистого Ag в азотной кислоте приводит к образованию нитрата серебра, который формируется в виде порошка, хлопьев или пасты. Такая паста применяется для прокладки электрических цепей на платах электроприборов, в том числе многослойных керамических конденсаторов. Перспективно её использование в фотогальванических элементах для производства солнечной энергии.
Наносеребро, размер частиц которого чрезвычайно мал (1 нм = 10 −9 метра), обеспечило новый рубеж для технологических инноваций. Технология требует гораздо меньшего количества металла, а области её применения расширяются с каждым годом:
Ag и его сплав с цинком применяется в лёгких батареях с большой ёмкостью, работающих при высокой температуре.
Их используют для питания камер и часов, а также в аэрокосмической и оборонной промышленности. Такие устройства выступают альтернативой литиевым батареям для портативных компьютеров и электромобилей. Argentum часто используется в составе управляющих стержней для захвата нейтронов и замедления скорости деления в ядерных реакторах.
Пайка и химическое производство
Благодаря высокой прочности на разрыв и пластичности серебро используют для соединения двух металлических деталей. Такая пайка происходит при температуре выше 600 °C (традиционная не превышает 600°С). Процесс не требует очень чистого металла поэтому может быть использован серебряный лом. В результате получаются плотные и надёжные соединения любого назначения. Антибактериальные свойства и нетоксичность материала делают его предпочтительным для сочленения водопроводных труб.
Металл действует как катализатор для получения двух важных химических веществ: окиси этилена и формальдегида. Первое используют для производства формованных пластмасс: пластиковые ручки, гибкие пластики (полиэстер). Он также является основным ингредиентом в антифризе. Формальдегид нужен для изготовления твёрдых пластмасс, смол и в качестве защитного покрытия. Он является дезинфицирующим средством и бальзамирующим веществом.
Применение в медицине
Антибактериальные свойства Ag были известны с древности. Недаром состоятельные люди в любые времена предпочитали аксессуары и столовую посуду из благородных металлов, а доктора оборачивали раны серебряной фольгой ещё до изобретения антибиотиков. Наука обнаружила, что ионы серебра поглощают кислород, бактерии не могут дышать и погибают.
Элемент используют в коллоидных растворах и в белковых комплексах внутренне и местно. Его включают в состав глазных капель, назальных спреев и средств для гигиены полости рта. В последнее время появление устойчивых к антибиотикам супербактерий увеличивает спрос на препараты серебра в больницах:
Опасные характеристики
Хотя Ag не считается токсичным, но всё же серебро — тяжёлый металл и длительный его приём даже в небольших количествах может привести к неприятным последствиям. Наиболее опасным бывает профессиональный контакт с растворимыми соединениями металла или его пылью. Чрезмерным их воздействием вызывается состояние аргирии. Наиболее неприятным его симптомом является изменение цвета кожных покровов. Они приобретают фиолетовый или фиолетово-серый оттенок. Состояние может быть общим или местным, затрагивать слизистые оболочки и конъюнктивы.
У животных и человека постоянное употребление продуктов серебра обычно приводит к постепенному накоплению его соединений в различных частях тела.
Известны случаи изменения цвета лица после применения капель для носа или глаз с коллоидным серебром. Как правило, косметический дефект сохраняется многие годы.
Серебро — металл, свойства которого играют огромную роль в прошлом, настоящем и будущем цивилизации. Благодаря своей универсальности он всегда будет занимать значительное место в повседневной жизни и промышленном производстве. Его длинная история в монетах, ювелирных и антикварных изделиях останется напоминанием о том, какой яркий путь прошёл этот благородный металл.
Сферы применения серебра в современном мире
Как уже было отмечено выше, сфера применения серебра довольно разнообразна. К современным сферам применения этого драгоценного металла относят:
Далее мы раскроем основные из современных сфер применения серебра более подробно.
Химическая промышленность
Сферы применения серебра постоянно расширяются. Формами данного драгоценного металла являются не только сплавы, но и различного рода химические соединения. Некоторое количество добываемого серебра регулярно потребляется сферой производства аккумуляторных батарей.
А знаете ли Вы, что именно серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторные батареи обладают очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью, а также обладают способностью выдавать в нагрузку очень большие токи при наличии малого внутреннего сопротивления.
Если говорить о непосредственных сферах применения серебра в химической промышленности, то стоит, безусловно, отметить следующие аспекты:
Фотография
Ещё до изобретения фотографии немецкий учёный И. Шульце при проведении опытов обнаружил уникальную светочувствительность серебра. Произошло это в середине XVIII века. Лишь спустя 100 лет, а именно 19 августа 1839 года в Парижской академии наук заявили о том, что получен способ получения изображения, который впоследствии получил название «дагерротип». Сущность данного способа получения фотоснимков заключалась в том, что изображение получали путём обработки парами ртути экспонированного слоя AgI, который был нанесён на отполированную пластину серебра.
Уникальность данного способа заключалась в том, что такая серебряная пластина в местах воздействия на неё света образовывала серебряную амальгаму, рассеивающую свет. После того, как удалялся избыток AgI и обнажалась зеркальная поверхность, появлялась возможность наблюдать изображение, держа пластину под определённым углом.
Конечно, современные технологии фотографии – намного прогрессивнее, однако роль серебра в них из-за этого не уменьшилась. Сегодня основным светочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидов серебра.
Сочетание в таких кристаллах различных физико-химических свойств серебра позволило разработать оптимальный способ получения фотографии в относительно сжатые сроки.
Это интересно! Практическая фотография существенно опередила теоретическое обоснование полученных в результате проведённых исследований результатов, но сегодня этот разрыв быстро сокращается.
Однако, широкое применение фотографии ведёт к истощению мировых запасов серебра и, как следствие, к удорожанию этого драгоценного металла.
Другие сферы применения
Как уже отмечалось выше, сфера применения серебра – обширна. Охарактеризуем вкратце некоторые из них.
Так, серебро, в частности, применяется в пищевой промышленности в виде серебряных аппаратов, которые служат для приготовления фруктовых соков и некоторых других напитков.
Многие аппарат, которые используют в пищевой промышленности, имеют в своём составе серебро
В фармацевтической отрасли известно множество препаратов, в состав которых входит коллоидное серебро.
При производстве высококачественных оптических зеркал используют металлическое серебро.
Серебро также используют при производстве оптических зерекал
При производстве аккумуляторов бруски или электролитический порошок серебра используют в качестве положительных электродов в противовес пластинкам из окиси цинка, которые служат отрицательными электродами.
Электротехническая промышленность является той отраслью, которая потребляет наибольшее количество серебра. Здесь серебро, как правило, используют для серебрения медных проводников, а также при использовании высокочастотных волноводов.
Между тем, серебро используют:
Перспективы
В последние несколько лет было произведено несколько открытий, которые позволили выявить кардинально новые области применения драгоценного металла серебро в ювелирной отрасли, медицине и промышленности. Современные учёные отмечают невероятные свойства серебра, которые способствуют применению (использованию) данного драгоценного металла во многих отраслях.
Возможно Вас удивит тот факт, что в мире создан и функционирует Институт серебра, который сегодня рассказывает о перспективах применения серебра.
Калифорнийские учёные, в частности, изобрели новый способ использования драгоценного металла серебро для производства твёрдого материала, соединившего в себе лучшие качества металла и стекла.
Современный высокотехнологический процесс производства при использовании серебра и различных смесей других компонентов позволяет получить уникальный состав «метало-стекло», который можно использовать для производства медицинских имплантатов. Учёные настаивают, что «серебряные» имплантаты значительно превосходят по своим свойствам существующие сегодня аналоги. Вместе с тем, такие уникальные имплантаты способны уменьшить вероятность заражения инфекцией ввиду того, что серебро является уникальным антибактериальным (обеззараживающим) веществом.
В ювелирной отрасли также проводятся разработки, которые позволяют выявить практическое значение уникальных свойств серебра. Так, в частности, уже известен миру сплав таких драгоценных металлов как серебро и платина, который имеет название «Platinaire». Такой сплав включает в себя 92,5% серебра и 5% платины. Данный сплав более устойчив к окислению и в несколько раз твёрже чистого серебра, а его себестоимость намного ниже золота.
Наночастицы, которые изготавливаются из серебра, сегодня широко применяются в качестве сенсоров, определяющих болезнетворные бактерии.
Респираторная маска с частицами серебра, которые способны убивать микроорганизмы также является достоянием современной науки.
Органическое серебро необходимо наносить на рану
Исследователи университета Висконсин изобрели способ нанесения серебра на раны при помощи резиновой печати, что позволяет использовать точное количество серебра и провести полную дезинфекцию раны всего за несколько секунд. Пока данная разработка тестируется на животных, однако уже сегодня многие учёные отмечают возможность её применения в медицине в ближайшем будущем.
Для нефтяных компаний на заметку! С помощью серебра можно ликвидировать разливы нефти. Для этого необходимо изготовить специальный раствор на основе серебра.
Серебро – уникальный драгоценный металл, который, по мнению отдельных экспертов и учёных, сегодня недооценён человечеством. Серебро имеет большой потенциал применения в различных сферах жизнедеятельности человека. Если, по крайней мере, какая-то часть из этих сфер обретёт популярность, стоимость серебра на рынке однозначно существенно возрастёт.