Химия серебра и его соединений с основами биогеохимии

Ацетатный буфер

рН 4 - 6; 1 M KNO₃

По току восстановления реактива на Hg - капельном электроде при - 0,25В

Металлический индий

Этилксантогенат натрия

Смесь аммиачнотартратного раствора с KNO₃, рН 7-9

По току восстановления Ag на вращающемся Pt-электроде при - 0,5В

Растворы серебра в присутствии свинца

Тиомочевина

0,2-1 М HNO₃

По току окисления реактива на вращающем Pt - электроде при 1,0-1,1В

Титрованию не мешают 10 г./л Zn и Cd, 5 г/л Fe(III), 1 г/л глицерина, CH₃CHO, HCHO

Растворы серебра в присутствии 250г/л меди

Тиомочевина

1 М HNO₃

То же при 0,1В

Определению не мешают 200 - кратные количества Cu. Анодная волна реактива образуется также на фоне 0,01 М растворов HCl, HNO₃, H₂SO₄ и 0,1 М раствора KCl

Сплавы Cu - Ag, Растворы серебра в присутствии ртути

Гуанилтиомочевина

Раствор, рН 2,5-7,0

То же при 0,95-1,0В

Титрованию не мешают 1000-кратный избыток Zn, 100-кратный Pb, Ni, Cd, Fe и Al. В присутствии Hg сначала титруют сумму Hg и Ag, а затем осаждают Ag в виде AgCl и титруют Hg. Содержание Ag находят по разности. Мешают Bi и Sb.

Производственные материалы

Аскорбиновая кислота

Аммиачный раствор, рН 6,5-7,0

Биамперометрическая система с двумя Pt - электродами и поляризуемым напряжением 50 МВ

Титрование Tl(III) проводят на фоне 0,1 - 1,0 N H₂SO₄, а затем при рН 6,5 - 7 титруют Ag

Растворы серебра в присутствии таллия(III)

Вывод: В этой главе были рассмотрены основные качественные и количественные методы определения серебра и его соединений. К качественным методам можно отнести: Микрокристаллоскопические реакции, Хроматографические методы, Каталитическое действие серебра, Восстановление до металла, Люминесцентные реакции и многое другое. В свою очередь к количественным методам относится: Гравиметрический метод, Определение в виде сульфида серебра, Титриметрические методы, Комплексонометрическое титрование и т.д. (подробнее см.выше).



5. Применение серебра и его соединений

Ещё за 2500 лет до нашей эры египетские воины использовали серебро для лечения боевых ран: накладывали на них тонкие серебряные пластины, и раны быстро заживали. В русской же православной церкви святую воду для прихожан всегда выдерживали в серебряных сосудах. Существуют много историй о том как серебряные сосуды спасали жизни, хранившим в них воду. Также существует мнение, что серебро придает силу, носящему его.

? Так как обладает наибольшей электропроводностью, теплопроводностью и стойкостью к окислению кислородом при обычных условиях, применяется для контактов электротехнических изделий, например, контакты реле, ламели, а также многослойных керамических конденсаторов.

? В составе припоев: медносеребряный припой ПСР-45 используется для пайки медных котлов, чем выше процент серебра, тем выше качество;

иногда также, добавляя его к свинцу в количестве 5%, им заменяют оловянный припой.

? В составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов (батареек).

? Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле (обычно в сплаве с медью, иногда с никелем и другими металлами).

? Используется при чеканке монет, наград -- орденов и медалей.

? Йодистое серебро применяется для управления климатом ("разгон облаков").

? Из-за высочайшей электропроводности и стойкости к окислению применяется:

? в электротехнике и электронике как покрытие ответственных контактов;

? в СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов

? Используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью (в обычных зеркалах используется алюминий). Определяющую роль его в этом вопросе сыграла его высокая отражательная способность и пластичность: из серебра можно получить пластинки толщиной всего лишь 0,25 мкм.

? Часто используется как катализатор в реакциях окисления, например при производстве формальдегида из метанола.

? Используется как дезинфицирующее вещество, в основном для обеззараживания воды. Некоторое время назад для лечения простуды использовали раствор протаргол и колларгол, которые представляли собой коллоидное серебро.

Области применения серебра постоянно расширяются и его применение -- это не только сплавы, но и химические соединения. Определённое количество серебра постоянно расходуется для производства серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.

В химической промышленности применяются аппараты из серебра (для получения ледяной уксусной кислоты, фенола), лабораторная посуда (тигли или лодочки, в которых плавятся чистые щелочи или соли щелочных металлов, оказывающие разъедающее действие на большинство других металлов), лабораторные инструменты (шпатели, щипцы, сита и др.). Серебро и его соединения применяются в качестве катализаторов в реакциях обмена водород - дейтерий, детонации смеси воздух - ацетилен, при сжигании окиси углерода, окислении спиртов в альдегиды кислоты и др.

В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты в которых приготовляют фруктовые соки и другие напитки. В медицине известен ряд фармацевтических препаратов, содержащих коллоидное серебро.

Металлическое серебро служит для изготовления высококачественных оптических зеркал путем термического испарения. Бруски (или электролитический порошок) серебра служат положительными электродами в аккумуляторах, в которых отрицательными электродами являются пластинки из окиси цинка, электролит - едкое кали.

Существенную долю серебра потребляет электротехническая промышленность для серебрения медных проводников и при использовании высокочастотных волноводов. Серебро используется при производстве транзисторов, микросхем и других радиоэлектронных компонентов.

Серебро используется в качестве добавки (0,1--0,4%) к свинцу для отливки токоотводов положительных пластин специальных свинцовых аккумуляторов (очень большой срок службы (до 10--12 лет) и малое внутреннее сопротивление).

Хлорид серебра используется в хлор-серебряно-цинковых батареях, а также для покрытий некоторых радарных поверхностей. Кроме того, хлорид серебра, прозрачный в инфракрасной области спектра, используется в инфракрасной оптике.

Монокристаллы фторида серебра используются для генерации лазерного излучения с длиной волны 0,193 мкм (ультрафиолетовое излучение).

Серебро используется в качестве катализатора в фильтрах противогазов.

Ацетиленид серебра (карбид) изредка применяется как мощное инициирующее взрывчатое вещество (детонаторы).

Фосфат серебра используется для варки специального стекла, используемого для дозиметрии излучений. Примерный состав такого стекла: фосфат алюминия -- 42%, фосфат бария -- 25%, фосфат калия -- 25%, фосфат серебра -- 8%.

Перманганат серебра, кристаллический тёмно-фиолетовый порошок, растворимый в воде; используется в противогазах. В некоторых специальных случаях серебро так же используется в сухих гальванических элементах следующих систем: хлор-серебряный элемент, бром-серебряный элемент, йод-серебряный элемент.

Серебро зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е174.

Применение серебра в фотографии:

В 1737 г. немецкий ученый И. Шульце впервые обнаружил светочувствительность нитрата серебра. Однако лишь через 100 лет после этого открытия появилась первая фотография (19 августа 1839 г.) В этот день в Парижской академии наук было сделано сообщение о способе получения изображения. Такой метод фотографии впоследствии был назван дагеротипом. Изображение получали обработкой парами ртути экспонированного слоя AgI, нанесенного на отполированную серебряную пластину. На пластине в местах действия света образуется серебряная амальгама, рассеивающая свет. После удаления избытка AgI и обнажения зеркальной поверхности изображение можно наблюдать, держа пластину под определенным углом.

С тех пор коренным образом изменилась технология получения фотографического изображения. Однако и сейчас основным светочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидов серебра. Удивительно удачное сочетание в них различных физико-химических свойств позволило в относительно короткий срок разработать оптимальный способ получения фотографического изображения. Причем практическая фотография значительно определила теоретическое объяснение достигнутых результатов. Правда, в настоящее время этот разрыв довольно быстро сокращается. Но широкое применение фотографии ведет к истощению мировых запасов серебра и его удорожанию.

Кроме кинофотопромышленности, серебро употребляется в приборостроении и электромашиностроении, где используются его свойства отличного малоокисляющегося проводника тока. Химическая промышленность использует серебро для производства предметов лабораторного оборудования, стойких к действию щелочных растворов. Серебро так же идет на изготовление медицинских препаратов (колларгол, протаргол). Значительная доля серебра употребляется ювелирной промышленностью для изготовления драгоценных украшений, серебряной посуды и т.п.

Использование серебряной посуды:

Столовое серебро не только признак благополучия или богатства, но и средство профилактики и здоровья.

Из истории: известно, что за 2500 лет до Рождества Христова египетские воины использовали серебро для лечения своих ран - накладывали на них очень тонкие серебряные пластины, и раны быстро заживали.

Персидский царь Кир, по свидетельству Геродота, во время длительных походов хранил воду только в серебряных бочках. Таким образом ему удалось избежать множества заболеваний, распространенных в то время. В конце XIX столетия швейцарский ботаник Карл Негели установил, что под влиянием серебра, введенного в воду, в ней гибнут все вредные микроорганизмы. Ионы серебра препятствуют размножению болезнетворных бактерий, вирусов и грибков.

Войско великого Александра Македонского двигалось с боями по странам Азии (IV века до нашей эры). После того как войска вступили на территорию Индии, среди воинов начались тяжелые желудочно-кишечные заболевания.

После ряда кровопролитных сражений и пышно отпразднованных побед весной 326 года Александр Македонский вышел к берегам Инда. Однако победить главного своего врага - болезнь - "непобедимое" войско Александра не могло. Воины, истощенные и обессиленные, отказались идти вперед к берегам Ганга, куда влекла Александра жажда завоеваний. Осенью 326 года войска Александра начали отступление. Сохранившиеся описания истории походов Александра Македонского показывают, что рядовые воины болели чаще, чем военачальники, хотя последние находились в походе в одинаковых условиях с рядовыми воинами и в равной степени делили с ними все неудобства и лишения походной жизни. Только через 2250 лет причина различной заболеваемости воинов Александра Македонского была найдена. Она заключалась в разности снаряжения: рядовому воину полагался оловянный бокал, а военачальнику - серебряный.

Кроме того, столовое серебро на протяжении многих веков считалось символом достатка и респектабельности. Известен факт, что в семье графа Орлова, одного из фаворитов Екатерины II, в обиходе был сервиз, состоявший из 3275 серебряных предметов, на изготовление которых ушло более 2 тонн серебра.

Антибактериальные свойства серебра:

На всех космических шаттлах при подготовке к употреблению вода обогащается серебром; на авиалайнерах используются серебряные водяные фильтры. Все чаще при очистке воды в бассейнах применяется серебро - оно не раздражает слизистые оболочки и более эффективно как антисептик. В Японии с помощью серебра очищается воздух. В Швейцарии широко применяют серебряные фильтры в домах и офисах.

Основоположником научного изучения механизма действия серебра на микробную клетку является швейцарский ботаник Карл Нигели, который в 80-е годы ХIХ века установил, что взаимодействие не самого металла, а его ионов с клетками микроорганизмов вызывает их гибель. Это явление он назвал олигодинамией (от греч. «олигос» - малый, следовый, и «динамос» - действие, т.е. действие следов). Ученый доказал, что серебро проявляет олигодинамическое действие только в растворенном (ионизированном) виде.

Немецкий ученый Винцент, сравнивая активность некоторых металлов, установил, что наиболее сильным бактерицидным действием обладает серебро, меньшим - медь и золото.

Большой вклад в изучение антимикробных свойств серебряной воды, ее применения для обеззараживания питьевой воды и пищевых продуктов внесен академиком Л.А. Кульским. Его экспериментами, а позднее и работами других исследователей доказано, что именно ионы металлов и их диссоциированные соединения (вещества, способные распадаться на ионы) вызывают гибель микроорганизмов. Медико-биологическими исследованиями установлено, что бактерицидные свойства серебра объясняются уникальной способностью его ионов блокировать ферменты болезнетворных микроорганизмов, что приводит к их гибели. При этом микроорганизмы, необходимые для жизнедеятельности человека, сохраняются.

Пробы серебра:

Проба (нем. Probe, от лат. probo - испытываю, оцениваю) благородных металлов, количественное содержание золота, серебра, платины или палладия (то есть благородных металлов) в лигатурном сплаве, из которого изготовляются ювелирные изделия, зубопротезные диски, монеты, медали и другое.

Пробы серебра

Вывод: В этой главе изучены области, в которых применяется серебро и его соединения. Серебро очень широко используется во многих отраслях, таких, как медицина, промышленность, химическая промышленность, изготовления ювелирных изделий и многое другое. Серебро - это очень важный химический элемент в нашей жизни.

6. Биогеохимия серебра и его соединений

Роль серебра и его соединений в жизни растений, микроорганизмов

Серебро - постоянная составная часть растений. В морских растениях его около 0,025 мг%, в наземных - 0,006 мг% (от сухого вещества). Серебро, содержащееся в почве, токсично для растений и поглощается гораздо хуже других тяжелых металлов. Бактерицидное действие серебра объясняется тем, что его ионы проникают внутрь микробной клетки и блокируют ее ферменты. От такого же воздействия погибают и многие простейшие (жгутиковые, ресничные). Ионы серебра могут взаимодействовать с тимином и гуанином в молекуле ДНК (у бактерий это сопровождается нарушением функций ДНК, что тормозит их рост и размножение).

Роль серебра и его соединений в жизни животных и человека

Содержание серебра в организмах морских животных составляет 0,3 - 1,1 мг%, наземных - 0,0001 - 0,01 мг% (от сухого вещества). В организме человека его около 1,0 мкг/кг, причем наибольшее количество содержится в легких, печени, мозге, эритроцитах, радужной оболочке глаза и гипофизе.

В организме серебро образует комплексы с белками (глобулинами крови, гемоглобином и др.), блокирует сульфгидрильные группы (HS^-), входящие в активные центры многих ферментов, тормозя их активность. Под воздействием серебра миозин - основной белок мышечной ткани человека - теряет способность расщеплять АТФ (аденозинтрифосфат - нуклеотид, играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организмах).

В организм серебро попадает в основном с пищей и, в незначительном количестве, с водой. Серебро плохо усваивается и на 90% выводится из организма.

В чистой воде концентрация серебра незначительна: в пресной воде от 0,2-5 мкг/л, а в морской до 0,3-1,0 мкг/л. В загрязненных водах концентрация может достигать десятков мг/л. Туда серебро попадает в основном со сточными водами рудников, металлургических предприятий, фотопроизводств, а также при попадании в воду бактерицидных и альгицидных (уничтожающих водные растения) препаратов. По рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) содержание серебра в питьевой воде должно быть не более 0,1 мг/л, по данным СанПиН (Санитарные правила и нормы) - 50 мкг/л.

Серебро относится ко II классу опасности (высокоопасное вещество). При попадании на кожу соли серебра оставляют черные, трудно удаляемые пятна. При длительном накоплении серебра в организме развиваются воспалительные заболевания желудочно-кишечного тракта и печени, возникают аргироз или аргирия (накопление серебра в коже в виде особых образований). При этом изменяется цвет радужной оболочки глаз, пигментация слизистых, кожи от серовато-голубого до аспидно-серого оттенка. Пигментация проявляется очень медленно, в течение почти 10 лет.

По данным ВОЗ, безвредной для человека является доза 10 г. серебра, которую он может получить за всю жизнь (около 70 лет), токсическая доза - 60 мг, летальная - 1,3-6,2 г. Однако мутагенной и канцерогенной активности серебра не выявлено.

Основные источники поступления в организм: Минеральная вода. Продукты животного происхождения: морепродукты (лосось, сардины, креветки).

Наиболее распространенные соединения:

AgNO₃ - нитрат серебра (I).

Ag₂S - сульфид серебра(I).

Суточное потребление серебра с продуктами питания составляет 0,07 мг.

Нитрат серебра AgNO₃ входит в состав лекарственных препаратов, обладающих вяжущим и прижигающим бактерицидным действием.

Ионы серебра подавляют развитие бактерий и в очень низкой концентрации стерилизуют питьевую воду.

Амальгама серебра применяется в стоматологии.

Вывод: Как говорилось уже ранее (см. выше) серебро применяется в различных отраслях промышленности. Но это не все его возможности, серебро - это постоянная часть воды, растений, животных и конечно же человека. В человеческом организме серебро содержится в очень важных органах и исполняет свою определённую роль (легких, печени, мозге, радужной оболочке глаза). Всё это только положительные факторы влияния серебра на организмы, но к сожалению есть и отрицательные факторы. Именно это было рассмотрено в разделе «Биогеохимия серебра и его соединений».



Выводы

1. Рассмотрены исторические сведения о серебре и его соединениях.

2. Изучены различные лабораторные и промышленные методы получения серебра и его соединений.

3. Показаны основные физические, химические и физико-химические свойства серебра и его соединений.

4. Рассмотрены качественные и количественные методы определения серебра и его соединений.

5. Проанализированы области, в которых применялось и применяется серебро и его соединения. Серебро очень широко используется во многих отраслях, таких, как медицина, промышленность, химическая промышленность, изготовления ювелирных изделий и многое другое.

6. Рассмотрено биогеохимию серебра и его соединений, а также изучено его влияния на человека, растения, животных.



Список использованной литературы

1. Н.С. Зефиров, Н.Н. Кулов, Химическая энциклопедия, том 4, М., 1995

2. Пятницкий И.В., Сухан В.В., Аналитическая химия серебра, М., 1975, 256 с.

3. http://argentum.name/istorija-ag

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. Для вузов. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. Шк., 1998. - 743 с., ил.

5. Серебро. Малышев В.М., Румянцев Д.В. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1987. 320 с.

6. http://www.chem100.ru

7. http://chemhelper.com

8. Глинка Н.Л. Общая химия. М. Интеграл-Пресс. 2005.

9. http://helprf.com/Uvlikbez/Cerebro/

10. http://www.dissers.info/

11. А.Ю. Антонов, М.О. Сергеев, К.Н. Жаворонкова, А.А. Ревина, О.А. Боева. Размерные эффекты в каталитических свойствах серебра в отношении реакции гомомолекулярного изотопного обмена водорода // Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых по нескольким междисциплинарным направлениям: Сб. труд. победителей отборочного тура, 2011, с. 53-55.

12. М.О. Сергеев, А.Ю. Антонов, А.А. Ревина, О.А. Боева. Зависимость размеров наночастиц серебра, полученных в обратномицеллярных растворах, от коэффициента солюбилизации // «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества»: Сб. труд. второй всерос. школы-семинара. 2011. с. 127-131.

13. Кинетика электродных процессов / Фрумкин А.Н. и др. // М.: МГУ, 1952. -318 с.

Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия / Л.И. Антропов. 4-е изд.

-М.: Высш. шк, 1984. - 519 с.

15. http://helprf.com/Uvlikbez/Cerebro/52.htm

Ясинскене Э.И., Расевичюте Н.И.Ж. аналит. Химия, 458 (1970)

17. Андреасов Л. M., Вайлъ Е.И., Кремер В.А., Шелиховский В.А.Ж. аналит. химии, 657 (1958).

Кульберг Л.М., Леднева А.М.Ж. аналит. Химия, 2, 131 (1947)

Рязанов И.П., Хавова И.П. Сборник научных трудов Магнитогорского горно-металлургического ин-та, вып. 16, 141 (1958)

20. Коренман И.М. Микрокристаллоскопия. М.-Л., Госхимиздат, 1927

21. Бабко А.К., Терлецкая А.В., Дубовенко Л.И.Ж. аналит. химии, 932 (1968).

22. http://www.protown.ru/information/hide/5607.html

23. www.proserebro.com

24. Певцов Г.А., Красильщиков В.З.Ж. аналит. химия, 1100 (1964)

25. Пилипенко А.Т.Ж. аналит. химия, 286 (1953)

26. https://bio.1september.ru/article.php?ID=200801006

Размещено на Allbest.ru