Глава VIII. Лунный металл - серебро

Исторические сведения

В столбце периодической системы Д. И. Менделеева, двигаясь сверху вниз, под символом меди мы заметим символ Ag - это формула серебра. Названия серебра на различных языках так или иначе связаны с белизной, светлым блеском, действительно составляющим характерный и привлекательный признак этого металла, знакомого человеку уже за 5 тыс. лет до н. э. Латинское название "аргентум", по-видимому, произошло от древнегреческого "аргирос", в свою очередь произведенного от "аргос", что значит белый. Происхождение слова "серебро" не вполне выяснено - его сопоставляют со словом "серп" (серп Луны) или ассирийский "Сарпу" - белый металл. Древнеегипетское название этого металла "хад" тоже означает "белый".

Несмотря на свой почтенный "возраст", серебро все же моложе золота; в известные периоды истории (около 2 тыс. лет до н. э.) серебро ценилось даже больше, чем "царь металлов",. В древнем Египте, куда серебро привозили из Сирии, оно служило для изготовления украшений и для чеканки монет, В Европу этот металл попал позже (приблизительно за тысячу лет до нашей эры) и применялся для тех же целей. Светлый блеск серебра несколько напоминает свет Луны - серебро в алхимический период развития химии часто связывали с Луной и обозначали знаком Луны. Предполагалось, что серебро представляет собой продукт превращения металлов на пути их "трансмутации" в золото.

Мы уже упоминали о причинах, по которым металлы побочной подгруппы - медь, серебро и золото - известны с древних времен. Действительно, серебро химически еще менее активно, чем медь. Не требуется больших усилий, чтобы выделить его из соединений, а полученный металл хорошо сохраняется и не подвергается действию воздуха и влаги в такой мере, в какой это относится ко многим другим металлам, в частности к железу. Правда, не всегда удавалось отделить серебро от золота. По этой причине древние сплавы золота с серебром долгое время считали особым металлом - он назывался у греков "электрон", а у египтян - "асем".

Природное состояние и получение. Финикияне открыли месторождения серебряных руд в Испании, Армении, на Кипре и в Сардинии. Серебро в рудах находилось в соединении с мышьяком, серой, хлором, а также и в виде самородного серебра. Самородный металл, конечно, стал известен раньше, чем научились извлекать его из соединений. Уже за 3 тыс. лет до н. э. в Китае, Персии и Египте знали его свойства. Самородное серебро иногда встречается в виде очень больших масс; самый крупный самородок серебра весил 13,5 т.

Самородное серебро образует минералы кюстелит, конгсберит, анимикит. Это не вполне чистый металл, в минералах всегда имеется некоторое количество примесей (например, в кюстелите - золото, конгсберите - ртуть), но тем не менее основную массу минерала составляет металлическое серебро.

В виде соединений серебро находится в минералах: аргентите (сульфид серебра Ag₂S), прустите (Ag₃AsS₃), кераргирите (AgCl), бромаргирите (AgBr), иодаргирите (Agl) и др. Считается, что уже при содержание серебра в руде 0,02 %-ная руда имеет промышленное значение - ее целесообразно перерабатывать для получения серебра. Основная масса серебра получается при переработке свинцово-цинковых, золотых и медных руд в качестве побочного продукта.

Получение серебра. Несмотря на то что многие руды казалось бы дают нам чуть ли не чистое серебро и остается только сплавить его и применять по назначению, в действительности получить металл, не содержащий примесей, довольно трудно. В зависимости от того, что представляет собой исходный продукт - соответствующий минерал - серебряную руду или свинцовый и медный концентрат, пользуются различными приемами. Если сырьем является серебряная руда (самородное серебро или хлориды серебра), то применяют метод цианирования, основанный на склонности серебра образовывать сложные комплексные соединения с цианидами - солями цианистоводородной кислоты HCN. К иону серебра легко присоединяются два отрицательно заряженных иона CN^-, и получается комплексный ион: [Ag(CN)₂]^-, несущий один избыточный отрицательный заряд. Поэтому при взаимодействии, например, хлорида серебра с цианидом натрия происходит реакция:

Аналогичная реакция протекает и при взаимодействии цианида натрия, например, с сульфидом серебра Ag₂S. В рудах, содержащих самородное серебро, имеются примеси как пустой породы, так и других минералов, от которых серебро желательно отделить. Метод цианирования применим и в этом случае. На минерал действуют цианидом и кислородом воздуха. Соединенные усилия этих двух факторов приносят успех - серебро растворяется в цианиде, образуя тот же комплекс.

Дело в том, что само по себе серебро с кислородом практически не реагирует. Оно лишь медленно покрывается тонкой устойчивой пленкой оксида темного цвета (цвет "старого" серебра). Если же в водной среде присутствует цианид, то оксид немедленно растворяется. Образуется комплексный ион, отличающийся тем, что он исключительно плохо диссоциирует в растворе практически не остается ионов серебра, и процесс растворения продолжается.

Реакция выражается следующим общим (балансовым) уравнением:

Выделение серебра из раствора комплексной соли производят, действуя на раствор цинком или алюминием. Эти металлы, будучи погружены в водные растворы цианидов, приобретают отрицательный заряд: их ионы покидают металл, а электроны, оставаясь на металле, заряжают его отрицательно. Потенциал пластинок цинка или алюминия настолько велик, что ионы Ag⁺ разряжаются на поверхности Zn или А1 и серебро выделяется в чистом виде:

После этой операции осадок серебра сплавляют и, если надо, подвергают еще дополнительной очистке электрохимическими методами.

В тех случаях, когда сырьем является свинцовый и медный концентраты, применяют пирометаллургический метод. Производство серебра этим методом выгодно, потому что дорогостоящий металл является примесью к свинцу и меди и выделение его, конечно, удешевляет производство, в значительной мере окупая затраты по добыче менее дорогих металлов. Из меди примесь серебра выделяется в процессе электрохимической очистки. Аноды из "сырой" меди (т. е. меди с большим процентом примесей) погружают в электролитические ванны и проводят электролиз. Медь растворяется на аноде и оседает на тонком медном катоде, а серебро оседает на дно ванны, образуя так называемый "шлам", из которого его и выделяют.

Сырой свинец ("веркблей") для извлечения из него примеси серебра обрабатывают цинком. Процесс ведется при высокой температуре (450 °С). Серебро лучше растворимо в расплавленном цинке, чем в свинце, и потому переходит в верхний цинковый слой. Расплав, таким образом, расслаивается, и, отделив цинковый слой, захвативший серебро (в виде соединения Ag₂Zn₃), мы получаем возможность сконцентрировать ценный металл. Свинец отжимают и остаток перегоняют из графитовой реторты при 1250 °С. Цинк улетучивается при этой температуре и в остатке получается серебро, содержащее все-таки примеси свинца, мышьяка и других веществ. Обработка кислородом (воздухом) при 1000 °С переводит свинец в оксид (глет), который образуется в жидком состоянии и в наклонном желобе стекает с поверхности серебра. Окончательный продукт требует еще дополнительной очистки электрохимическим методом, аналогичной применяемой при получении меди.

После этого перед нами будет действительно чистое серебро и можно заняться более подробным изучением свойств этого металла.