Взаимодействие с неметаллами

Взаимодействие с неметаллами.

Часто мы можем наблюдать почернение серебрянных предметов – это результат образования на их поверхности соединения серебра и серы – сульфида серебра AgS2. Это происходит под влиянием содержащегося в воздухе сероводорода.

Сероводород в присутствие кислорода воздуха и воды взаимодействует с металлическим серебром при комнатной температуре по уравнению: 2Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Сульфид серебра мало растворим в воде, аммиаке, тиосульфатах щелочных металлов, Ag2S растворяется в азотной кислоте и растворах цианидов щелочных металлов.

Ag2S растворяется в тетрацианоцинкате натрия по реакции: Ag2S + Na2(Zn(CN)4) = 2Na(Ag(CN)2) + ZnS В природе сульфид серебра находиться в минерале аргентиде. Серебро из аргентида добывается методом цианирования : Ag2S + 5NaCN + H2O + ½ O2 = 2Na(Ag(CN) 2) + 2NaOH + NaSCN Сульфат серебра Ag2SO4 представляет собой диамагнитные орторобические мелкие кристаллы белого цвета. Сульфат серебра растворяется в воде, его можно восстановить до металлического серебра водородом, медью, цинком, железом.

Сульфат серебра получают взаимодействием серебра, оксида серебра, нитрата или карбоната серебра с серной кислотой. Тиосульфат серебра Ag2S2O3 представляет собой порошок белого цвета, он мало растворим в воде и растворяется в аммиаке и растворах тиосульфатов щелочных металлов с образованием координационных соединений. Получают тиосульфат серебра взаимодействием ацетата или фторида серебра с тиосульфатом натрия. Наибольшее практическое значение имеет азотнокислое серебро или нитрат серебра AgNO3. Нитрат серебра получают при взаимодействии азотной кислота с металлическим серебром (непосредственно азот не взаимодействует с серебром): 3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O Нитрат серебра это хорошо растворимая в воде бесцветная соль, которая является обычным исходным веществом при изучении различных реакций ионов серебра.

Кроме воды нитрат серебра растворим в метаноле, этаноле, ацетоне, пиридине. Нитрат серебра применяется в производстве фотоматериалов, при изготовлении зеркал, в гальванотехнике, в производстве несмываемых чернил и красителей для хлопчатобумажных тканей.

В медицине раствор нитрата серебра называют ляписом и применяется при лечение различных поражений кожи. Расплавленный нитрат серебра может служить средой для криоскопии (криоскопическая константа 26,5 град/моль). Термическое разложение данной соли наступает при температуре выше 350 С. Из нитрата серебра металлическое серебро можно осадить сульфатом железа, металлическим цинком, фармальдегидом в аммиачной среде или нитратом марганца в щелочной: 3AgNO3 + 3FeSO4 = 3Ag + Fe(NО3)3 + Fe2(SO4)3 2AgNO3 + Zn = 2Ag + Zn(NО3)2 2(AgNН3)2)OH + HCHO = 2Ag + 3NH3 + HCOONH4 + Н2О 2AgNO3 + Mn(NO3)2 + 4NaOH = 2Ag + MnO2 + 4NaNО3 + 2Н2О Цианид серебра AgCN представляет собой бесцветные ромбоэдрические кристаллы с плотностью 3,95 г/см3 и температурои плавления +320…350 ºС. Он плохо растворим в воде, растворяется в амммиаке или растворах солей аммония, цианидов и тиосульфатов щелочных металлов с образованием координационных соединений: AgCN + 2NH4OH = (Ag(NH3)2CN +2H2O AgCN + KCN = K(Ag(CN)2) Цианид серебра применяют при гальваническом серебрении, в производстве нитрилов и изонитрилов. Оксалат серебра Ag2C2O4 представляет собой моноклинные кристаллы белого цвета с плотностью 5,029 г/см3, он плохо растворим в воде, чувствителен к свету, разлагается при нагревании до +100ºС. При температуре +140 ºС Ag2C2O4 разлагается со взрывом.

Получают оксалат серебра путем взаимодействия нитрата серебра с щавелевой кислотой или оксалатом щелочного металла.

Ортофосфат серебра Ag 3PO4 представляет собой кубические кристаллы желтого цвета, плотностью 6,37 г/см3 .Он мало растворим в воде и чувствителен к свету.

Растворяется ортофосфат серебра в аммиаке и минеральных кислотах Получают Ag 3PO4 взаимодействием нитрата серебра с подкисленным раствором ортофосфата натрия и применяют для изготовления светочувствительной бумаги и эмульсий.

Карбонат серебра Ag2 CО3 представляет собой ромбоэдрические кристаллы желтовато-белого цвета, плотностью 3,95 г/см3 .Он мало растворим в воде и растворяется в аммиаке или растворах цианидов и тиосульфатов щелочных металлов. Разлагается при кипячении с большим количеством воды или нагревание на воздухе. Получают карбонат серебра при взаимодействие нитрата серебра с карбонатом или гидрокарбонатом натрия. 2AgNO3 + Na2CO3 = Ag2CO3 + 2NaNO3 Селен, теллур, фосфор, мышьяк и углерод реагируют с металлическим серебром при нагревании с образованием Ag 2Se, Ag 2Te, Ag 3P, Ag 3As, Ag 4C. 2.6 Положение серебра в ряду напряжений металлов.

В ряду напряжений серебро стоит после водорода и относится к малоактивным металлам, имеющим положительные значения стандартного электродного потенциала 0,799 В. Уравнение электродного процесса для Ag+ следующее: Ag+ + e- = Ag Принципиально окисляться водой могут те металлы, стандартные электродные потенциалы которых ниже потенциала ионов водорода в воде, а стандартный электродный потенциал серебра выше потенциала водорода, следовательно металлическое серебро не реагирует с водой и водородом.

В ряду напряжений мы рассматриваем окислительно-восстановительную способность электрохимической системы «металл – ион металла» в строго определенных условиях: приведенные в нем величины относятся к водному раствору, температуре 25°С и еденичной концентрации (активности) ионов металла. В других условиях: щелочная среда, наличие других ионов и молекул, более прочно связывающих окисленную форму металла в виде комплексного соединения, осадка и т. п. будут иметь место другие соотношения восстановительной активности серебра. 2.7 Комплексные соединения.

Большинство простых соединений одновалентного серебра с неорганическими и органическими реагентами образуют комплексные (координационные) соединения. Многие нерастворимые в воде соединения серебра, например оксид серебра (I) и хлорид серебра, легко растворяются в водном растворе аммиака.

Причина растворения заключается в образовании комплексных ионов [Ag(NH3 )2] +. Благодаря образованию координационных соединений многие, плохо растворимые в воде соединения серебра, превращаются в легко растворимые. Серебро может иметь координационные числа 2,3,4 и 6. Известны многочисленные координационные соединения у которых вокруг центрального иона серебра скоординированны нейтральные малекулы аммиака или аминов (моно- или диметиламин, пиридин, анилин и т.д.). При действие аммиака или различных органических аминов на оксид, гидрооксид, нитрат, сульфат, карбонат серебра образуются соединения с комплексным катионом, например [Ag(NH3)2]+, [AgEnK]+, [AgEn2]+, [AgPy]+, [AgPy2].При растворении галогенидов серебра (AgCl,AgBr,AgI) в растворах галогенидов, псевдогалогенидов или тиосульфатов щелочных металлов образуются растворимые в воде координационные соединения, содержащие комплексные анионы, например [AgCl2] [AgCl3]2 [AgCl4] 3 [AgBr 3]2- и т.д. Примером получения комплексного соединения может служить реакция между бромидом серебра и тиосульфатом натрия.

Эта реакция используется в фотографии при закреплении (фиксировании) изображения.

AgBr + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr Еще одним примером комплексообразования может служить реакция между хлоридом серебра и аммиаком : AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl При взаимодействие хлорида серебра с цианидом натри происходит следующий процес : к иону серебра легко присоединются два отрицательно заряженных иона CN, и получается комплексный ион [Ag(CN)2], несущий один избыточный отрицательный заряд: AgCl + 2NaCn = [Ag(CN)2] + 2Na+ + Cl- Комплексные цианистые соединения серебра применяются для гальванического серебрения.

Так как при электролизе растворов этих солей на поверхности изделий осаждается плотный слой мелкокристаллического серебра. При пропускание тока через раствор K[Ag(CN)2] серебро выделяется на катоде за счет незначительного количества ионов серебра, которое получается вследствие диссоциации комплексного аниона: [Ag(CN)2] - = Ag+ + 2CN- Выделение серебра из растворов комплексной соли производят действием на раствор цинком или алюминием.

Эти металлы, будучи погруженными 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 Al и серебро выделяется в чистом виде: Zn+ + [Ag(Cn)2] = Zn(CN)2 + Ag+ После этой операции осадок серебра сплавляют и, если надо, подвергают дополнительной очистке электрохимическими методами. 2.7