Способы применения серебра и по каким свойствам
Серебро – один из драгоценных металлов, химический элемент, который известен человечеству с древних времён. Серебро очень долгое время применялось в качестве сырья для изготовления посуды, украшений, оружия, оформлении предметов интерьера (в частности, мебели и зеркал). Серебро до сих пор используется для чеканки монет, а также производства ювелирных украшений. Применение серебра в различных отраслях обуславливает, в частности, динамику рыночных цен на этот драгоценный металл. Чтобы понимать специфику изменения последних, необходимо знать, какие современные сферы народного хозяйствования нуждаются в серебре. Об этом мы и поговорим в этой статье.
Как уже было отмечено выше, сфера применения серебра довольно разнообразна. К современным сферам применения этого драгоценного металла относят:
- химическая промышленность;
- производство контактов для различных электротехнических изделий (как правило, реле и конденсаторов);
- производство аккумуляторных батарей;
- ювелирная отрасль;
- фотография;
- изготовление медалей и других наград;
- чеканка монет;
- изготовление зеркал;
- медицина и другие.
Далее мы раскроем основные из современных сфер применения серебра более подробно.
Химическая промышленность
Сферы применения серебра постоянно расширяются. Формами данного драгоценного металла являются не только сплавы, но и различного рода химические соединения. Некоторое количество добываемого серебра регулярно потребляется сферой производства аккумуляторных батарей.
А знаете ли Вы, что именно серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторные батареи обладают очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью, а также обладают способностью выдавать в нагрузку очень большие токи при наличии малого внутреннего сопротивления.
Одной из сфер применения серебра является изготовление лабораторной посуды
Если говорить о непосредственных сферах применения серебра в химической промышленности, то стоит, безусловно, отметить следующие аспекты:
- в химической промышленности повсеместно применяются специальные аппараты из серебра, которые направлены на получение ледяной уксусной кислоты и фенола;
- для нужд химической промышленности изготавливается серебряная лабораторная посуда, а именно тигли или лодочки, которые используют при проведении экспериментов плавления щелочей или солей щелочных металлов;
- серебро в чистом виде, а также его соединения являются уникальными катализаторами, которые используют в таких реакциях обмена как водород-дейтерий; детонация смеси воздуха с ацетиленом; сжигание окиси углерода; окисление спиртов в альдегиды кислоты и многие другие.
Фотография
Роль серебра в современной фотографии нельзя недооценивать
Ещё до изобретения фотографии немецкий учёный И. Шульце при проведении опытов обнаружил уникальную светочувствительность серебра. Произошло это в середине XVIII века. Лишь спустя 100 лет, а именно 19 августа 1839 года в Парижской академии наук заявили о том, что получен способ получения изображения, который впоследствии получил название «дагерротип». Сущность данного способа получения фотоснимков заключалась в том, что изображение получали путём обработки парами ртути экспонированного слоя AgI, который был нанесён на отполированную пластину серебра.
Уникальность данного способа заключалась в том, что такая серебряная пластина в местах воздействия на неё света образовывала серебряную амальгаму, рассеивающую свет. После того, как удалялся избыток AgI и обнажалась зеркальная поверхность, появлялась возможность наблюдать изображение, держа пластину под определённым углом.
Конечно, современные технологии фотографии – намного прогрессивнее, однако роль серебра в них из-за этого не уменьшилась. Сегодня основным светочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидов серебра.
Сочетание в таких кристаллах различных физико-химических свойств серебра позволило разработать оптимальный способ получения фотографии в относительно сжатые сроки.
Это интересно! Практическая фотография существенно опередила теоретическое обоснование полученных в результате проведённых исследований результатов, но сегодня этот разрыв быстро сокращается.
Однако, широкое применение фотографии ведёт к истощению мировых запасов серебра и, как следствие, к удорожанию этого драгоценного металла.
Другие сферы применения
Как уже отмечалось выше, сфера применения серебра – обширна. Охарактеризуем вкратце некоторые из них.
Так, серебро, в частности, применяется в пищевой промышленности в виде серебряных аппаратов, которые служат для приготовления фруктовых соков и некоторых других напитков.
Многие аппарат, которые используют в пищевой промышленности, имеют в своём составе серебро
В фармацевтической отрасли известно множество препаратов, в состав которых входит коллоидное серебро.
Коллоидное серебро активно используется в медицине
При производстве высококачественных оптических зеркал используют металлическое серебро.
Серебро также используют при производстве оптических зерекал
При производстве аккумуляторов бруски или электролитический порошок серебра используют в качестве положительных электродов в противовес пластинкам из окиси цинка, которые служат отрицательными электродами.
Электротехническая промышленность является той отраслью, которая потребляет наибольшее количество серебра. Здесь серебро, как правило, используют для серебрения медных проводников, а также при использовании высокочастотных волноводов.
Между тем, серебро используют:
- при производстве радиоэлектронных компонентов (например, транзисторов и микросхем);
- в качестве добавки к свинцу в процессе отливки токоотводов положительных пластин свинцовых аккумуляторов;
- некоторые радарные поверхности покрывают хлоридом серебра, который, кроме того, используется не менее активно в инфракрасной оптике;
- для генерации ультрафиолетового излучения используют монокристаллы фторида серебра;
- в фильтрах противогазов серебро применяют в качестве катализатора;
- карбид (ацетиленид серебра) нечасто применяют в качестве мощного инициирующего взрывчатого вещества при производстве некоторых детонаторов;
- в процессе варки специального стекла, которое используется для дозиметрии излучений, применяют фосфат серебра;
- серебро также является официально зарегистрированной пищевой добавкой, наименование которой E174;
- в приборо- и электромашиностроении также применяется серебро, где нашло применение уникальное свойство серебра, которое характеризует этот драгоценный металл как отличный практически не окисляющийся проводник тока;
- и, конечно же, серебро применяют в ювелирной промышленности, где этот драгоценный металл может выступать как в качестве основного, так и легирующего материала для ювелирных украшений.
Перспективы
В последние несколько лет было произведено несколько открытий, которые позволили выявить кардинально новые области применения драгоценного металла серебро в ювелирной отрасли, медицине и промышленности. Современные учёные отмечают невероятные свойства серебра, которые способствуют применению (использованию) данного драгоценного металла во многих отраслях.
Возможно Вас удивит тот факт, что в мире создан и функционирует Институт серебра, который сегодня рассказывает о перспективах применения серебра.
Калифорнийские учёные, в частности, изобрели новый способ использования драгоценного металла серебро для производства твёрдого материала, соединившего в себе лучшие качества металла и стекла.
Современный высокотехнологический процесс производства при использовании серебра и различных смесей других компонентов позволяет получить уникальный состав «метало-стекло», который можно использовать для производства медицинских имплантатов. Учёные настаивают, что «серебряные» имплантаты значительно превосходят по своим свойствам существующие сегодня аналоги. Вместе с тем, такие уникальные имплантаты способны уменьшить вероятность заражения инфекцией ввиду того, что серебро является уникальным антибактериальным (обеззараживающим) веществом.
В ювелирной отрасли также проводятся разработки, которые позволяют выявить практическое значение уникальных свойств серебра. Так, в частности, уже известен миру сплав таких драгоценных металлов как серебро и платина, который имеет название «Platinaire». Такой сплав включает в себя 92,5% серебра и 5% платины. Данный сплав более устойчив к окислению и в несколько раз твёрже чистого серебра, а его себестоимость намного ниже золота.
Наночастицы, которые изготавливаются из серебра, сегодня широко применяются в качестве сенсоров, определяющих болезнетворные бактерии.
Респираторная маска с частицами серебра, которые способны убивать микроорганизмы также является достоянием современной науки.
Органическое серебро необходимо наносить на рану
Исследователи университета Висконсин изобрели способ нанесения серебра на раны при помощи резиновой печати, что позволяет использовать точное количество серебра и провести полную дезинфекцию раны всего за несколько секунд. Пока данная разработка тестируется на животных, однако уже сегодня многие учёные отмечают возможность её применения в медицине в ближайшем будущем.
Для нефтяных компаний на заметку! С помощью серебра можно ликвидировать разливы нефти. Для этого необходимо изготовить специальный раствор на основе серебра.
Серебро – уникальный драгоценный металл, который, по мнению отдельных экспертов и учёных, сегодня недооценён человечеством. Серебро имеет большой потенциал применения в различных сферах жизнедеятельности человека. Если, по крайней мере, какая-то часть из этих сфер обретёт популярность, стоимость серебра на рынке однозначно существенно возрастёт.
В предыдущей статье мы рассказали о том, почему некоторые металлы считаются драгоценными. Оказалось, этому есть простое объяснение: они обладают уникальными химическими, физическими и эстетическими свойствами.
Каждый металл уникален по-своему, но в нашей компании с особым уважением относятся к благородному серебру. Оно стало основой ассортимента торгового дома, является одним из главных металлов ювелирного дела и очень широко востребовано в лёгкой и тяжёлой промышленности. С серебром связаны удивительные факты и несколько мифов — некоторые мы подтвердим, другие развеем, и всё это будет интересно.
Дисклеймер: мы не стремимся рассказать всё, а хотим дать вам общее понимание тех вещей, которые будут полезны при выборе украшений. Мы же ювелирная компания. Если вы хотите глубоко разобраться в этих вопросах, стоит подумать о специальном образовании.
Физика
Серебро — драгоценный металл белого цвета. Его плотность 10,5 г/см³, температура правления 960,5°С, температура кипения 2210°С, твёрдость по методу Бринелля в отожжённом состоянии (после отжига) 25 кгс/мм². Неспециалисту эти цифры говорят мало, но они очень важны для тех, кто занимается обработкой материала. В зависимости от этих показателей к металлу прикладываются разные силы и методы, чтобы придать готовым изделиям желаемые свойства.
Отжиг — это высокотемпературная обработка для придания металлу более устойчивого состояния, устранения неоднородностей, снятия напряжений из-за деформации. Сплавы серебра отжигаются при температуре 600–650°С с выдержкой до десяти минут в зависимости от массы и с резким охлаждением. Отжигу подвергаются практически все ювелирные украшения из серебра.
Серебро хорошо полируется, имеет высокую отражательную способность, обладает хорошей ковкостью и самыми высокими из всех металлов тепло- и электропроводностью.
Химия
Серебро в Периодической системе химических элементов
Серебро устойчиво в воде, практически не реагирует с кислородом воздуха при комнатной температуре, но из-за наличия в воздухе сероводорода со временем покрывается тончайшим тёмным налётом сульфида серебра. Также серебро реагирует с озоном, образуя налёт оксида серебра. Вот то самое потемнение, которое считают главным недостатком этого металла.
Медь, которая является наиболее распространённой лигатурой сплавов серебра, тоже образует налёт — из сульфида меди. Чем больше содержание меди в сплаве, тем быстрее потемнеет изделие, а чем меньше, тем менее сплав подвержен потускнению, поэтому наиболее устойчивыми считаются сплавы от 875 до 960 пробы.
Лигатура — сплав из двух и более компонентов, который добавляется к драгоценному металлу для доведения ювелирного сплава до определённой пробы, изменения цвета сплава, а также придания различных полезных свойств. Процесс добавления лигатуры называют легированием.
Серебро растворяется в азотной и горячей концентрированной серной кислоте. Как и золото, оно взаимодействует со щёлочными растворами цианидов. Вероятно, с этими вещами вы никогда не столкнётесь. А если столкнётесь, будьте очень осторожны.
Сплавы серебра
Чистое серебро — тяжёлый (легче свинца, но тяжелее меди и твёрже золота), необычайно пластичный серебристо-белый металл с коэффициентом отражения света около 100%, поэтому в чистом виде серебро обычно используют только для покрытия украшений из сплавов серебра, из недрагоценных металлов, как компонент золотых и серебряных лигатур и припоев.
В изготовлении ювелирных украшений, чтобы повысить твёрдость и прочность материала, серебро обрабатывают в сплавах с другими металлами. Чаще всего это двухкомпонентные сплавы серебра с медью в различном процентном соотношении и с незначительным количеством примесей.
Серебряные сплавы слегка различаются по оттенкам и обладают приблизительно одинаковыми механическими свойствами. Из сплавов с низким содержанием серебра изготавливают предметы сервировки стола, декоративные настольные украшения. Для производства ювелирных изделий используют сплавы высокой пробы. Они достаточно пластичны, хорошо сочетаются с цветными камнями, жемчугом и эмалью.
Пробы серебра
В Российской Федерации принята метрическая система проб. Метрическая проба — это количество миллиграммов основного благородного металла, не менее которого содержит один грамм сплава.
Например, в серебряном сплаве 925 пробы на грамм приходится 925 миллиграммов серебра. Для простоты можно считать, что при 925 пробе в сплаве 92,5% серебра.
- 800. Сплав с высоким содержанием меди, из-за чего имеет желтоватый оттенок. Подходит для столовых приборов.
- 830. Свойства идентичны 800-й пробе. Применяется для декоративных украшений.
- 875. Используется при промышленном изготовлении ювелирных и бытовых изделий — например, ручек.
- 916. Применяется для производства предметов столовой сервировки с покрытием эмалью.
- 925. По цвету и антикоррозийным свойствам не отличается от чистого серебра. Этот сплав широко применяется для изготовления ювелирных украшений.
- 960. Применяется для изготовления филигранных изделий.
- 999. Подходит для хранения металла в слитках и серебрения, то есть покрытия украшений тонким слоем серебра для защиты и улучшения декоративных свойств.
В производстве ювелирных украшений наиболее распространены 875 и 925 пробы. Современный российский ГОСТ 30649-99 описывает пять марок сплавов на основе серебра. Во всех лигатурой является медь.
Химический состав сплавов на основе серебра
Покрытия изделий из серебра
В настоящее время наиболее технологичными видами и способами покрытий изделий из серебра являются:
- «Белое» кипячение — кипячение в серной или соляной кислоте для снижения содержания реагирующей с сероводородом меди в тонком поверхностном слое изделия. Поверхность приобретает матовый оттенок.
- Гальваническое покрытие — нанесение тонкого слоя драгоценного металла электрогальваническим методом. В настоящее время гальваника является самым популярным способом защиты и декорирования ювелирных изделий из серебра. В зависимости от металла, выполняющего функцию защитного слоя, используют следующие виды покрытий:
Серебрение — покрытие тонким слоем чистого серебра, которое слабее сплавов реагирует с сероводородом воздуха.
Родирование — покрытие слоем белого, и, реже, чёрного или жёлтого родия. Родий является драгоценным металлом платиновой группы. Он износостоек, не темнеет, обладает красивым зеркальным светло-стальным блеском, поэтому в последние 10–15 лет стал одним из самых популярных покрытий на ювелирном рынке. Родиевое покрытие в случае ремонта при пайке чернеет и трескается. В этом случае старое покрытие приходится снимать и наносить новое.
Золочение — покрытие золотом. Активно применяется для полного или частичного декорирования изделий из серебра.
- Пассивирование (пассивация) — перевод верхнего слоя сплава в пассивное состояние, резко замедляющее коррозийные процессы. Выполняет исключительно защитную функцию.
Оксидирование — разновидность пассивирования, создание на поверхности металла плотной плёнки оксидов, предохраняющих его от коррозии. Является одновременно методом декоративного и защитного покрытия.
- Электорофорезное осаждение — покрытие органическим пенополиуретаном или акрилом путём погружения в водный раствор эпоксидной или акриловой смолы под воздействием напряжения. Выполняет только защитную функцию.
Применение
Из серебра изготавливают украшения, часы, предметы сервировки стола, украшения для интерьера, письменные принадлежности, декоративные элементы оружия. Серебро можно сочетать с золотом, эмалью, чернью, драгоценными и полудрагоценными камнями, жемчугом, кораллами, слоновой костью. Металл широко востребован в химической промышленности, при производстве зеркал, а также как защитное и декоративное покрытие. Высокие тепло- и электропроводность делают серебро полезным при производстве электроники и электротехники.
Мифы о серебре
Чернеет поддельное серебро, а настоящее (старое, качественное) не чернеет
Подделка тоже может чернеть по самым разным причинам, но если вы внимательно прочитали нашу статью, то поняли, что образование тонкого слоя оксида или сульфида серебра нормально для этого металла, это его химическая особенность. А в старых украшениях в качестве лигатур использовали не медь, а палладий и платину. Такой сплав действительно не темнел, зато был намного дороже. Это химия, ничего личного.
Серебро обеззараживает
Это чистая правда, серебро обладает бактериостатическими свойствами, замедляя развитие бактерий, и бактерицидным эффектом, убивая бактерии с помощью ионов серебра. Но это проявляется только в концентрации, которая может оказаться вредной и для нас с вами, ведь серебро — тяжёлый металл, оно откладывается в организме и может вызвать отравление. Носить его безопасно, а вот есть мы не рекомендуем.
А ещё вы можете вытащить ложки, кольца и подвески из воды: в таком случае выделяется так мало ионов серебра, что они не в состоянии ничего обеззаразить. Это также значит, что можно не бояться серебряной посуды и столовых приборов. Если пользоваться специальным ионизатором, эффект будет, но с ним легко превысить допустимую концентрацию и опять же получить отравление.
Если вы читаете на английском, вот отчёт ВОЗ о применении серебра для обеззараживания, который в целом повторяет вышеприведённые выводы и говорит о недостатке информации для далекоидущих выводов в большинстве исследований на эту тему.
Серебро прогоняет нечисть
Этот миф мы предлагаем вам проверить самостоятельно. Найдите вампира и пронзите серебряным мечом, но соблюдайте меры предосторожности: если меч родированный, эффект может разочаровать.
Хотите знать больше о ювелирном деле и украшениях? Подписывайтесь на Серебро в Facebook, Instagram, ВКонтакте и Одноклассниках!