Для чего применяется 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.
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.
Коллоидное серебро — польза или вред для организма
Целебные свойства серебра в истории
О целебных свойствах серебра известно с незапамятных времен. Геродот говорил о хранении воды войском персидского царя Кира Великого в серебряных сосудах, что делало ее пригодной для питья в течении длительного времени.
Армии Александра Македонского в одном из походов удалось избежать эпидемии кишечных заболеваний, используя серебряную посуду для хранения воды.
В аюрведической литературе описывают быстрый способ обеззараживания воды путем погружения в нее раскаленного серебра. О способности серебра тормозить размножения патогенных микроорганизмов было известно еще Гиппократу.
Известный древнеримский ученый Гай Плиний старший в своей «Энциклопедии естественных наук» сообщал, что серебряные пластины или монеты, приложенные к ранам, способствуют их скорейшему заживлению. В свое время египетские воины накладывали тонкие пластины серебра на раны, чтобы они быстрее заживали.
Священная река для индусов Ганг в своих верховьях протекает через серебряные месторождения и насыщается ионами и кластерами серебра, что во многом определяет ее «святость». Концентрация серебра в определенных местах омовения паломников довольно значительна — около 0,4 мг/л.
Индийцы лечили заболевания желудочно-кишечного тракта, проглатывая небольшие комочки сусального серебра.
Использование серебряной посуды и атрибутов культа в христианстве также во многом связаны с антисептическим действием серебра и его солей.
Серебро в медицине
В средневековье алхимики и врачеватели широко использовали в своих снадобьях препараты серебра, в частности, «адский камень» (азотнокислое серебро). Выдающийся врач Филипп Теофаст фон Гогенгейм (Парацельс 1493 — 1541 гг.) успешно лечил многие заболевания, включая желтуху и эпилепсию., снадобьями, содержащими серебро.
В рецептурах восточной медицины — тибетской, китайской, индийской, тайской — также использовали соли серебра и металлическое серебро.
В XIX веке Джозеф Листер ввел в хирургическую практику метод антисептической обработки ран и слизистых оболочек нитратом серебра. В 1881 г. выдающийся немецкий акушер-гинеколог Карл Креде предложил способ применения глазных капель на основе 1-2% водного раствора нитрата серебра для профилактики бленнореи новорожденных. Через несколько лет Бене Креде ввел в практику обработку инфицированных ран растворами и мазями на основе лактата и цитрата серебра, обладавшими меньшим раздражающим действием, чем ляпис.
В 1894 г. Шеринг создал препарат Аргентамин, содержащий комплексную соль фосфата серебра, которую использовали для лечения гонореи.
В начале XX века серебро получило одобрение как антибактериальный противомикробный агент. Врачи использовали его как капли при воспалении глаз, различных инфекциях. Иногда внутренне при таких болезнях как простуда, трофическая афта, эпилепсия и гонорея.
В 1939 году Холм и Поллсбери перечисляли 94 рецепта приготовления растворов солей серебра в качестве антисептических и антибактериальных препаратов.
Однако появление в конце 30-х годов антибиотиков надолго отодвинуло серебро в небытие. Только в 1960-х годах Мойер восстановил интерес к нитрата серебра, как эффективного антисептического средства.
Что такое коллоидное серебро?
Коллоидное серебро — это мелкие, размером от 1 нм до нескольких микрон частицы металлического серебра, образующие коллоидный раствор (золь) в жидко среде. Частицы серебра представляют собой «генератор» ионов серебра. И, чем меньше размер частиц, тем более выражен антимикробный эффект серебра.
Коллоидные растворы серебра неустойчивы, с течением времени частицы серебра слипаются в грозди и выпадают в осадок — коагулируют. Добавление в коллоидный раствор стабилизаторов позволяет получать устойчивые в течение длительного времени (до нескольких лет) коллоидные растворы серебра.
В 1910 году фирма «Гейден» обобщила опыт и методики применения серебра в медицине при лечении абсцессов, брюшного и возвратного тифа, воспаления легких, придаточных пазух носа, среднего уха, гингивита, гонококкового сепсиса, дифтерийной жабы, дизентерии, кератита, конъюнктивита, лепры, мягкого шанкра, мастита, менингита, эпилепсии, пиемии, рожистого воспаления, сибирской язвы, сифилитических язв, спинной сухотки, острого суставного ревматизма, трахомы, фарингита, фурункулеза, цистита, эндокрдита, эндометрита, хореи, эпидидимита, язвы роговой оболочки.
В настоящее время в официальной фармакопее США коллоидное серебро не указано как средство, разрешенное к применению. Однако в 1990-х годах несколько компаний возобновили производство коллоидного серебра, пользуясь тем, что оно попало в раздел «пищевых добавок», не требующих утверждения в Департаменте по безопасности пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA). Свое мнение FDA подтвердил и в 1999 г. издав циркуляр, предупреждающий о потенциальной токсичности продуктов, содержащих серебро, и ложности утверждений об их полной безопасности.
Действие серебра
Серебро уникально тем, что убивает около 650 различных патогенов всех основных типов:
К серебру чувствительны 95% штаммов вируса герпеса.
Широкий спектр противомикробного действия серебра, отсутствия устойчивости к нему у большинства патогенных микроорганизмов, низкая токсичность, отсутствие аллергенности, хорошая переносимость способствуют повышенному интересу к его применению.
Основоположником изучения механизма действия серебра на микробную клетку является швейцарский ботаник Карл Негели, который в 80-е годы XIX века установил, что гибель микробных клеток вызывают ионы серебра. Он доказал, что серебро проявляет токсическое действие только в ионизированном виде. В последующем его данные были подтверждены и другими исследователями.
Немецкий ученый Винцент установил, что наиболее сильным бактерицидным действием обладает серебро, меньшим — медь и золото. Дифтерийная палочка погибла на серебряной пластине через 3 дня, на медной — через 6 дней, на золотой — через 8 дней. Стафилококк погибал на серебре через 2 дня, на меди — 3 дня, на золоте — через 9 дней. Тифозная палочка на серебре и меди погибла через 18 часов, на золоте — через 6-7 дней.
Бактерицидный эффект серебра в 1750 раз сильнее карболовой кислоты и в 3,5 раза сильнее сулемы и хлорной извести. Бактерицидное действие серебра значительно шире многих антибиотиков и сульфаниламидов. В.С. Брызгунов выявил, что серебро обладает более мощным антимикробным эффектом, чем пенициллин, биомицин и другие антибиотики, и оказывает действие на устойчивые к антибиотикам штаммы бактерий.
На золотистый стафилококк, протей, синегнойную и кишечную палочки ионы серебра оказывают разное действие — от бактериостатического (торможения размножения) до бактерицидного (убийство микробов). В отношении золотистого стафилококка и многих кокков оно иногда значительно превосходит действие антибиотиков.
Установлено, что ионы серебра обладают выраженной способностью инактивировать вирусы оспавакцины, гриппа штаммов А1, В, некоторых энтеро- и аденовирусов, а также блокировать ВИЧ и оказывают хороший терапевтический эффект при лечении вирусного заболевания Марбург, вирусного энтерита и чумы у собак. При этом выявлено преимущество терапии коллоидным серебром по сравнению со стандартное терапией.
Для полной инактивации бактериофага кишечной палочки № 163, вируса Коксаки серотипов А5, А7, А14 необходима более высокая концентрация серебра (500-5000 мкг/л), чем для эшерихий, сальмонелл, шигелл и других кишечных бактерий (100-200 мкг/л).
Серебро в форме внутривенного введения с успехом применялось при лечении септических артритов, ревматизма, ревматических эндокардитов, ревматоидного артрита, бронхиальной астмы, гриппа, острых респираторных заболеваний, бронхита, пневмонии, гнойных септических заболеваний, бруцеллеза, внутрь — при лечении гастритов, анастомозитов, гастродуоденальных язв, наружно — при лечении венерических заболеваний, гнойных ран и ожогов.
Патогенная микрофлора более чувствительна к ионам серебра, чем непатогенная.. Основываясь на этом факте, Ю.П. Мироненко еще в 1971 году разработал способ лечения дисбактериоза раствором серебра (концентрация 500 мкг/л).
Во всех случаях бактерицидный эффект серебра тем больше, чем выше концентрация ионов серебра.
Механизм бактерицидного действия серебра
Среди теорий, объясняющих механизм действия серебра на микроорганизмы, наиболее популярной является адсорбционная, согласно которой клетка теряет жизнеспособность в результате взаимодействия между положительно заряженными ионами серебра и клетками бактерий, имеющих отрицательный заряд, и при адсорбции серебра бактериальной клеткой.
Возможно, происходит окисление протоплазмы бактерий и ее разрушение кислородом, растворенным в воде, причем серебро играет роль катализатора.
Вораз и Тоферн (1957 год) объяснили антимикробное действие серебра инактивацией ферментов, содержащих SH- и COOH-группы, а Тонли К. и Вилсон Н. — нарушением ее осмотического равновесия. Имеются данные об образовании комплексов нуклеиновых кислот с тяжелыми металлами, вследствие чего нарушается стабильность ДНК и жизнеспособность бактерии. Также считают, что серебро увеличивает число свободных радикалов в клетке, которые нарушают обмен в бактериальной клетке.
Также допускают, что одной из причин широкого противомикробного действия ионов серебра является ингибирование трансмембранного транспорта Na+ и Ca++. Таким образом, механизм действия серебра на микробную клетку заключается в том, что ионы серебра сорбируются клеточной оболочкой бактерии. При этом нарушаются ее некоторые функции, например деление. Если серебро проникает внутрь микробной клетки, оно может подавлять ферменты дыхательной цепи, а также разобщает процессы окисления и окислительного фосфорилирования, в результате чего клетка гибнет (бактерицидное действие).
Влияние серебра на организм человека
Установлено, что наночастицы серебра даже в более высокой дозировке не оказывали негативного влияния на микрофлору кишечника и желудка, более того, было отмечено увеличение популяции молочнокислых бактерий. Другими словами, профилактические и лечебные дозировки коллоидного серебра, достаточные для активного подавления болезнетворных бактерий, не оказывают какого-либо негативного действия на нормальную микрофлору, и даже способствует нормализации микробиоценоза.
Ионы серебра принимают участие в обменных процессах организма. В зависимости от концентрации его катионы могут как стимулировать, так и угнетать активность ряда ферментов. Под влиянием серебра в два раза усиливается интенсивность окислительного фосфорилирования в митохондриях головного мозга, а также увеличивается содержание нуклеиновых кислот, что улучшает функцию головного мозга. При инкубации различных тканей в физиологическом растворе, содержащем 0,001 мкг/л катиона серебра, возрастает поглощение кислорода мозговой тканью на 24%. Повышение концентрации ионов серебра до 0,01 мкг/л снижало степень поглощения кислорода клетками этих органов.
А.А. Масленко показал, что длительное употребление человеком питьевой воды, содержащей 50 мкг/л серебра (уровень ПДК), не вызывает отклонений от нормы функции органов пищеварения. Не было обнаружено в сыворотке крови изменений активности ферментов характеризующих функцию печени. Не выявлено также патологических сдвигов в состоянии других органов и систем человека и при употреблении в течении 15 суток воды с концентрацией 100 мкг/л ионов серебра, то есть, в два раза превышающей допустимые нормы.
Длительное применение серебра может привести к его отложению (в виде сульфида или металлического серебра) в поверхностных слоях кожи — аргирия.
В РФ для серебра в составе солей уровень адекватного потребления составляет 30 мкг, а придельно допустимый уровень — 70 мкг.
Обмен серебра в организме
Серебро относится к группе равномерно распределяющихся биоэлементов, оно не накапливается в значительных количествах во внутренних органах и средах организма ни при однократных, ни при многократных назначениях и не обладает кумулятивным эффектом. Препараты серебра плохо всасываются из ЖКТ (в среднем — около 7%). Выводится серебро преимущественно через ЖКТ, и частично с мочой.
При пероральном поступлении выведение серебра заканчивается на 6-7 сутки. При парентеральном введении (интратрахеально, подкожно, внутримышечно) серебро задерживается в месте введения, создает «депо», всасываясь в малых количествах в кровь, и длительно выводится ЖКТ и почками (до 60 суток). В эксперименте по многократному внутрижелудочному поступлению серебра синхронно с введением нарастает его выведение. После окончания многократного приема серебро полностью выводится через неделю, как и при однократном поступлении.
В настоящее время серебро рассматривается не просто как металл, способный убивать микробы, а как микроэлемент, являющийся необходимой и постоянной составной частью тканей любого животного и растительного организма. По данным А.И. Войнара, в суточном рационе человека в среднем должно содержатся около 90 мкг ионов серебра. В организме животных и человека содержание серебра составляет 20 мкг на 100 г сухого вещества. Наиболее богаты серебром мозг, железы внутренней секреции, печень, почки и кости скелета.
По данным ВОЗ, среднее потребление серебра современным человеком составляет примерно 5-8 мкг в день, в то время как рекомендуемая суточная норма потребления серебра (жизненно необходимая доза) составляет 50-100 мкг.
Таким образом, серебро можно рассматривать не только как средство профилактики и лечения инфекции, но и как биоэлемент, необходимый для нормального функционирования внутренних органов и систем, а также как мощное средство, повышающее иммунитет.