Химические свойства серебра

Чистое серебро - блестящий металл, поверхность которого кажется иногда почти белой. Он очень красив и легко поддается обработке, так как сравнительно мягок и его можно без большого труда ковать, резать и вытягивать. Плавится серебро при 961СС и обладает исключительно высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. Серебро стоит в электрохимическом ряду после водорода и не может вытеснять его из кислот. Однако металлическое серебро растворимо в тех кислотах, которые проявляют свойства окислителей. Поэтому серебро хорошо реагирует с азотной кислотой:

так же в растворах цианистых солей в присутствии кислорода (см. выше).

Несмотря на видимую пассивность, серебро медленно темнеет на воздухе. Если в воздухе есть примесь сероводорода или озона, то образуется слой сульфида или оксида соответственно:

В присутствии паров воды реакция идет уже при комнатной температуре.

При реакции с сероводородом или с серой образуется соединение Ag₂S - вещество темного цвета, отличающееся почти полной нерастворимостью в воде (его произведение растворимости равно 10^-18).

Отношение серебра к кислороду своеобразно. В обычных условиях (невысокая температура, нормальное давление) взаимодействие между этими двумя элементами практически незаметно. Но расплавленное серебро хорошо растворяет кислород. При охлаждении газ выделяется из металла и иногда происходит разбрызгивание. Тем не менее металлическое серебро все же не безразлично к кислороду. На поверхности металла удалось обнаружить тончайшую пленку оксида - ее толщина всего 1,2 нм, т. е. 0,000 00012 см. Нагревание до 400 °С при повышенном давлении кислорода ведет к развитию реакции окисления и в конце концов серебро все-таки превращается в оксид.

Оксид Ag₂О непрочен - его разложение на элементы становится заметным уже при 182 °С. При окислении серебра озоном О3 получается оксид, простейшая формула которого AgO:

Предполагают, что в действительности формула его должна быть написана в виде Ag^IAg^IIIО₂, это значит, что он содержит один атом серебра в состоянии окисления (I), a другой в состоянии окисления (III).

При обработке озоном растворов солей серебра в кислой среде получается оксид, содержащий двухвалентное серебро (ион серебра Ag²⁺):

Лишь о немногих реакциях известны все их детали, так называемый "механизм". В большинстве случаев удается только в общих чертах, схематически представить себе, как движутся атомы и электроны в процессе превращения веществ. По отношению к этой реакции можно сделать обоснованные предположения.

В первой стадии к иону серебра приближается молекула озона. Озон непрочен и легко отщепляет атом кислорода. Как видно из правой части уравнения, этот атом присоединяется к иону серебра. Может ли атом кислорода удерживаться около положительного иона металла? Так как атом кислорода располагает шестью электронами, а у иона серебра имеется пять пар электронов (d¹⁰-уровень), то вполне возможно присоединение кислородного атома к иону серебра за счет одной из этих пар.

Во второй стадии реакции соединение AgO⁺ реагирует с другим ионом серебра. Сближение ионов серебра, имеющих много электронов, позволяет атому кислорода, который вообще стремится захватить два электрона (т. е. дополнить свою электронную оболочку до восьми - октета - электронов), получить недостающие ему два электрона, оторвав их от ионов серебра. Ионы серебра при этом приобретают заряд, равный двум. Можно было бы допустить, что получится Ag²⁺O^2-, но в растворе, как видно из уравнения (2), присутствуют ионы водорода (кислая среда создана добавлением азотной кислоты) и ион кислорода соединяется с ионами водорода, образуя прочное соединение - воду. В результате получается соль Ag(NO₃)₂. Это одна из самых важных солей. Она растворима в воде и ее раствор - ляпис - обладает бактерицидным действием, благодаря присутствию ионов серебра.

С хлороводородом при нагревании (около 600 °С) реакция идет так:

Хотя эта реакция, на первый взгляд, кажется странной - ведь известно, что серебро (как металл малоактивный) не вытесняет водород из кислот и нерастворимо в соляной кислоте.

Следует обратить внимание на то, что реакции протекают в газообразной среде, получающийся водород имеет возможность удаляться. При этом равновесие сдвигается вправо и образуется хлорид серебра. При проведении реакции в атмосфере хлороводорода так, чтобы водород не уходил из сферы реакции, устанавливается равновесие (при 600 °С), в смеси накапливается 7,2 % водорода. Если же повысить концентрацию водорода, добавив в смесь газов водород, то реакция пойдет преимущественно в сторону образования металлического серебра, т. е. справа налево. Такие реакции называются, как известно, обратимыми - их направление определяется относительными концентрациями (или давлениями, если речь идет о газах) веществ, участвующих в реакции.

Серебро способно замещать атомы водорода и в углеводородах. При пропускании газа ацетилена С₂Н₂ получается взрывчатый ацетиленид серебра C₂Ag₂. Ни органические кислоты, ни растворы щелочей или солей щелочных металлов на серебро не действуют. В концентрированной H₂SO₄ оно растворяется при нагревании: