"Химия (углублённый уровень)", Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др./Под ред. Лунина В.В.
Серебро Ag — благородный металл с атомным номером 47, известный блеском и высокой электропроводностью. Оно нужно в электротехнике, ювелирном деле и химическом анализе. При обычных условиях серебро не реагирует с водой и кислородом, но темнеет от соединений серы и растворяется в окислительных кислотах. Большинство его соединений содержит ион Ag⁺: среди них растворимый нитрат AgNO₃ и малорастворимый хлорид AgCl.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Серебро — химический элемент Ag с атомным номером 47 и простое вещество, относящееся к благородным металлам. Номер показывает, что в ядре атома 47 протонов, а символ Ag используют в формулах и уравнениях реакций. Благородство означает сравнительную устойчивость металла, но не полное отсутствие химических реакций.
Проба серебра — числовая характеристика содержания чистого серебра в сплаве, выраженная количеством его частей на 1000 частей сплава. Например, проба 925 означает, что в 1000 г сплава содержится 925 г серебра. По пробе можно оценить состав и качество ювелирного изделия.
Ион серебра(I) — катион Ag⁺, характерный для большинства растворимых соединений серебра. Римская цифра I указывает степень окисления серебра +1, а заряд плюс означает потерю одного электрона по сравнению с нейтральным атомом. Обозначение Ag⁺ помогает составлять формулы солей и сокращённые ионные уравнения.
Нитрат серебра — растворимая соль AgNO₃, применяемая для получения других соединений серебра и обнаружения хлорид-ионов. В воде соль распадается на ионы Ag⁺ и NO₃⁻, поэтому катион серебра может вступать в реакции обмена. Раствор AgNO₃ удобен в анализе, поскольку с хлорид-ионами образует заметный осадок.
Серебро находится в 11-й группе периодической системы; его электронную конфигурацию записывают как [Kr] 4d¹⁰5s¹. Внешний электрон сравнительно легко участвует в образовании катиона, поэтому для соединений серебра особенно характерна степень окисления +1. Заполненный d-подуровень делает другие степени окисления менее обычными, а подвижные электроны в металле обеспечивают металлические свойства.
Чистое серебро блестящее, мягкое, пластичное и ковкое: его можно прокатывать в тонкие листы и вытягивать в проволоку. Электроны в металлической решётке легко перемещаются, поэтому серебро хорошо проводит электрический ток и тепло. Мягкость ограничивает применение чистого металла в изделиях, которые должны выдерживать механическую нагрузку, а высокая проводимость ценна для электротехники.
При обычных условиях вода и кислород воздуха не окисляют серебро заметным образом, поэтому оно не покрывается обычной ржавчиной. Однако соединения серы, особенно сероводород, реагируют с поверхностью и образуют тёмный сульфид серебра Ag₂S. Тонкая плёнка этого вещества и вызывает потемнение украшений, даже если само серебро в целом устойчиво к окружающей среде.
С азотной кислотой серебро реагирует, потому что кислота выступает окислителем: атомы Ag отдают электроны и превращаются в Ag⁺, а азот в кислоте восстанавливается. Для разбавленной кислоты уравнение имеет вид 3Ag + 4HNO₃ → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O; для концентрированной обычно образуется NO₂. Водород при этом не выделяется, поскольку окислителем служит не ион водорода, а азотная кислота.
Соединения серебра(I) отличаются растворимостью и химическим поведением. AgCl — белый малорастворимый осадок, который темнеет на свету; Ag₂O при нагревании разлагается по уравнению 2Ag₂O → 4Ag + O₂. Растворимый AgNO₃ даёт реакции обмена, а при добавлении аммиака соединения серебра могут образовывать растворимый комплекс [Ag(NH₃)₂]⁺, что помогает распознавать ионы и разделять вещества.
В таблице сопоставлены металлическое серебро, его основные соединения и сплавы. При решении задач сначала выбирайте нужное вещество по формуле и свойствам, а затем сверяйте реакцию или применение. Обратите внимание: растворимость AgNO₃ и AgCl различается, хотя оба вещества содержат серебро.
| Вещество | Формула | Основные свойства и реакции | Применение или значение |
|---|---|---|---|
| Серебро | Ag | Металл с высокой электро- и теплопроводностью; реагирует с окислительными кислотами. | Электротехника, украшения, получение соединений серебра. |
| Оксид серебра(I) | Ag₂O | При нагревании разлагается: 2Ag₂O → 4Ag + O₂. | Соединение серебра для изучения свойств и получения металла. |
| Нитрат серебра | AgNO₃ | Растворимая соль; с Cl⁻ образует AgCl↓. | Реактив для получения соединений и обнаружения хлорид-ионов. |
| Хлорид серебра | AgCl | Белый малорастворимый осадок, темнеющий на свету. | Качественная реакция на хлорид-ионы. |
| Комплексное соединение серебра с аммиаком | [Ag(NH₃)₂]⁺ | Образуется при связывании Ag⁺ молекулами аммиака; комплекс растворим. | Пример комплексообразования и способ растворения осадка AgCl в аммиаке. |
| Сплавы серебра и проба | Ag с другими металлами | Сплавы прочнее чистого серебра; проба задаёт число частей Ag на 1000 частей сплава. | Ювелирные изделия и контроль содержания серебра. |
Медную пластинку массой 6,4 г помещают в избыток раствора AgNO₃. Нужно найти массу выделившегося серебра; избыток соли означает, что ограничивающим реагентом будет медь. Медь вытесняет серебро из раствора, поскольку в реакции медь окисляется, а Ag⁺ восстанавливается до металла.
Ответ: выделится 21,6 г серебра.
Растворяют 10,8 г Ag в разбавленной HNO₃ и определяют объём NO. Азотная кислота не вытесняет водород: она окисляет серебро, а сама восстанавливается до оксида азота(II). После составления уравнения количество газа связывают с количеством серебра по коэффициентам.
Ответ: образуется примерно 0,75 л NO при нормальных условиях.
В растворе присутствуют Cl⁻ и NO₃⁻; требуется определить, есть ли хлорид-ионы. Добавляют несколько капель раствора AgNO₃: появление белого осадка указывает на образование AgCl. Нитрат-ионы при этом остаются в растворе и такого осадка не дают.
Ответ: добавить AgNO₃; белый осадок AgCl подтверждает наличие хлорид-ионов.
Ошибка — считать серебро полностью инертным и заключать, что оно не реагирует ни с одной кислотой. Так думают, смешивая понятие «благородный металл» с абсолютной нереакционноспособностью; азотная кислота способна окислять Ag. Проверка: выясните, является ли кислота окислителем, и попробуйте составить уравнение с образованием Ag⁺.
При реакции с разбавленной азотной кислотой иногда записывают выделение водорода. Это неверно: HNO₃ выступает окислителем, поэтому азот восстанавливается и образуются оксиды азота, например NO при разбавленной кислоте. Проверить себя можно по продуктам реакции: если кислота окислительная, не переносите на неё автоматически схему взаимодействия металла с обычной кислотой.
AgCl и AgNO₃ путают из-за похожих формул или считают оба вещества растворимыми. В действительности нитрат серебра хорошо растворяется в воде, а хлорид серебра малорастворим и выпадает в виде осадка. Чтобы проверить уравнение, сверяйте формулу с таблицей растворимости и помните: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓.
Пробу иногда считают процентным содержанием серебра, хотя её выражают числом частей чистого металла на 1000 частей сплава. Ошибка возникает потому, что пробу привычно связывают с долей вещества, но число 925 означает 925 частей из тысячи, а не 925 процентов. Проверка проста: значение пробы не может превышать 1000; для перевода в массовую долю разделите его на 1000.
Для изучения серебра пригодятся знания о строении атома и периодическом законе: они помогают объяснить его степень окисления и металлические свойства. Также нужны правила составления уравнений, представления об окислительно-восстановительных процессах, растворимости и ионных реакциях. Эти навыки позволяют понять, почему AgNO₃ обнаруживает Cl⁻ и как образуются комплексные соединения.
Тема связана с качественным анализом ионов, где характерный осадок служит признаком вещества, и с электрохимией, изучающей передачу электронов. Понятие пробы продолжает тему металлических сплавов и их свойств. Реакции серебра также помогают сравнивать активность металлов и выбирать материалы для практического применения.
Почему серебро считают благородным металлом, если оно всё же реагирует с азотной кислотой?
Благородным называют металл, который сравнительно устойчив к окислению и воздействию многих веществ, а не абсолютно инертный элемент. Азотная кислота — окислитель: она может окислить серебро до Ag⁺, поэтому металл растворяется.
Почему серебряные изделия со временем темнеют?
На поверхности серебра образуется тёмный сульфид серебра Ag₂S при взаимодействии с соединениями серы, в том числе с сероводородом из воздуха. Это не обычная ржавчина: причиной служит именно сера.
Чем можно обнаружить ионы Ag⁺ и хлорид-ионы?
Хлорид-ионы обнаруживают раствором AgNO₃: появляется белый осадок AgCl. Для обнаружения Ag⁺ можно добавить раствор, содержащий Cl⁻, и также проверить образование этого осадка.
Почему в ювелирных изделиях используют сплавы, а не чистое серебро?
Чистое серебро мягкое и легко деформируется, поэтому изделие из него было бы недостаточно прочным. Добавление других металлов повышает твёрдость и износостойкость, а проба показывает долю чистого серебра в сплаве.
Как отличить реакцию серебра с разбавленной азотной кислотой от реакции с концентрированной?
В обоих случаях серебро окисляется до Ag⁺, но продукт восстановления азотной кислоты зависит от её концентрации. При разбавленной кислоте обычно образуется NO, а при концентрированной — NO₂; водород не выделяется.
§ 58. Серебро
