Серебро и его характеристики

Общая характеристика серебра

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Серебро – сорок седьмой элемент Периодической таблицы. Обозначение – Ag от латинского «argentum». Расположен в пятом периоде, IB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 47.

Серебро распространено в природе значительно меньше, чем, например, медь; содержание его в земной коре составляет 10^-5% (масс.). В некоторых местах (например, в Канаде) серебро встречается в самородном состоянии, но большую часть серебра из его соединений. Самой важной серебряной рудой является серебряный блеск, или агрентит, Ag₂S.

В качестве примеси серебро присутствует почти во всех медных и особенно свинцовых рудах. Из этих руд получают около 80% всего добываемого серебра.

Чистое серебро – очень мягкий, тягучий металл (рис. 1), оно лучше всех металлов проводит теплоту и электрический ток.

Серебро – малоактивный металл. В атмосфере воздуха оно не окисляется ни при комнатных температурах, ни при нагревании. Часто наблюдаемое почернение серебряных предметов – результат образования на поверхности черного сульфида серебра Ag₂S.

Серебро. Внешний вид и его характеристики

Рис. 1. Серебро. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса серебра

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной молекулярная масса вещества (M_r) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A_r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии серебро существует в виде одноатомных молекул Ag, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 107,8682.

Изотопы серебра

Известно, что в природе серебро может находиться в виде двух стабильных изотопов ¹⁰⁷Ag и ¹⁰⁹Ag. Их массовые числа равны 107 и 109 соответственно. Ядро атома изотопа серебра ¹⁰⁷Ag содержит сорок семь протонов и шестьдесят нейтронов, а изотопа ¹⁰⁹Ag – такое число протонов и шестьдесят два нейтрона.

Существуют искусственные нестабильные изотопы серебра с массовыми числами от 93-х до 130-ти, а также тридцать шесть изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп ¹⁰⁴Ag с периодом полураспада равным 69,2 минуты.

Ионы серебра

На внешнем энергетическом уровне атома серебра имеется один электрон, который является валентным:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d⁹5s².

В результате химического взаимодействия серебро отдает свой валентный электрон, т.е. является его донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Ag⁰ -1e → Ag⁺;

Ag⁰ -2e → Ag²⁺.

Молекула и атом серебра

В свободном состоянии серебро существует в виде одноатомных молекул Ag. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу серебра:

Энергия ионизации атома, кДж/моль	730,5
Относительная электроотрицательность	1,93
Радиус атома, нм	0,144

Сплавы серебра

На практике чистое серебро вследствие мягкости почти не применяется: обычно его сплавляют с большим или меньшим количеством меди. Сплавы серебра служат для изготовления ювелирных и бытовых изделий, монет, лабораторной посуды.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Вычислите массовую долю нитрата серебра в растворе, полученном при растворении соли массой 40 г в воде количеством 20 моль.

Решение

Найдем массу воды (молярная масса 18 г/моль):

m = n × M;

m (H₂O) = n (H₂O)× M (H₂O);

m (H₂O)= 20 × 18 = 360 г.

Рассчитаем массу раствора нитрата серебра:

m_solution(AgNO₃) = m(AgNO₃) + m(H₂O);

m_solution(AgNO₃) = 40 + 360 = 400 г.

Вычислим массовую долю нитрата серебра в растворе:

ω(AgNO₃)=m(AgNO₃) / m_solution(AgNO₃) × 100%;

ω (AgNO₃)=40 / 400 × 100% = 10%.

Ответ

Массовая долю нитрата серебра в растворе равна 10%

ПРИМЕР 2

Задание

При растворении 3 г сплава меди и серебра в концентрированной азотной кислоте получили 7,34 г смеси нитратов. Определите массовые доли металлов в сплаве.

Решение

Запишем уравнения реакций взаимодействия металлов, представляющих собой сплав (медь и серебро), в концентрированной азотной кислоте:

Cu + 4HNO₃= Cu(NO₃)₂+ 2NO₂+ 2H₂O (1);

Ag + 2HNO₃= AgNO₃+ NO₂+ H₂O (2).

В результате реакции образуется смесь, состоящая из нитрата серебра и нитрата меди (II). Пусть количество вещества меди в сплаве составляет х моль, а количество вещества серебра – у моль. Тогда массы этих металлов будут равны (молярная масса меди 64 г/моль, серебра – 108 г/моль):

m = n × M;

m (Cu) = n (Cu) × M (Cu);

m (Cu)= x × 64 = 64x.

m (Ag) = n (Ag) × M (Ag);

m (Ag)= x × 108 = 108y.

Согласно условию задачи, масса сплава равна 3 г, т.е.:

m (Cu) + m (Ag) = 3;

64х + 108у = 3.

По уравнению (1) n(Cu) : n(Cu(NO₃)₂) = 1:1, значит n(Cu(NO₃)₂) = n(Cu) =х. Тогда масса нитрата меди (II) составляет (молярная масса равна 188 г/моль) 188х.

Согласно уравнению (2), n(Ag) : n(AgNO₃) = 1:1, значит n(AgNO₃) = n(Ag) =y. Тогда масса нитрата серебра составляет (молярная масса равна 170 г/моль) 170y.

По условию задачи масса смеси нитратов равна 7,34 г:

m (Cu(NO₃)₂) + m (AgNO₃) =7,34 ;

188 х + 170 у = 7,34.

Получили систему уравнений с двумя неизвестными:

$\begin{cases} 4x + 108y = 3 \\ 188x + 170y = 7,34 \end{cases}$

Выразим из первого уравнения х и подставим это значение во второе уравнение, т.е. решим систему методом подстановки.

y =0,01.

Значит количество вещества серебра равно 0,01 моль. Тогда, масса серебра в сплаве равна:

m (Ag) = n (Ag) × M (Ag) = 0,01 × 108 = 1,08г.

Не вычисляя x можно найти массу меди в сплаве:

m (Cu) = m_alloy– m (Ag) = 3 – 1,08 = 1,92 г.

Определим массовые доли металлов в смеси:

ω(Me)= m(Me) / m_alloy × 100%;

ω (Cu)= 1,92 / 3 × 100% = 64%;

ω (Ag)= 1,08 / 2 × 100% = 36%.