Синтез комплексного соединения серебра

ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский Федеральный Университет»

Институт живых систем

Кафедра химии

 

 

 

 

Курсовая работа.

На тему:

«Синтез комплексного соединения серебра»

 

 

 

Выполнила: студентка 2 курса

02010062

Направление «химия»

Группа Х-111

Саенко Ю.А.

Проверила: доцент,

кхн

Сокульская Н.Н.

 

 

 

Ставрополь-2012

Содержание

Введение……………………………………………………..…………………….2

I.Теоретическая часть…………………………………………………………….………………….4

I.1.Характеристика серебра как простого вещества…………………………….4

I.1.1.Краткие исторические сведения.………………………………………....4-6

I.1.2.Распространение в природе. Получение……………………………..….6-7

I.1.3.Физические свойства серебра, как простого вещества…........................7-8

I.1.4.Химические свойства серебра, как простого вещества…......................9-11

I.1.5.Применение серебра и его соединений……………….…....................11-13

I.2. Соединения серебра……………………………………………………...….14

I.2.1. Оксиды серебра………………………………………………………...14-15

I.2.2. Гидроксид серебра ……………………………………………………15-16

I.2.3.Комплексные соединения серебра……………………………………16-20

II.Практическая часть…………………………………………………………..21

Заключение………………………………………………………………………22

Список литературы………………………………………………………………23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Большинство простых соединений одновалентного серебра с неорганическими и  органическими реагентами образуют координационные соединения. 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.

Одновалентное серебро проявляет  координационное число, равное 2, для  него характерны комплексы с такими лигандами как хлорид-, сульфид-, тиосульфат-анионы: [AgCl₂]^-, [AgS₂]^3-, [Ag(S₂O₃)₂]^3-, [Ag(NH₃)₂]⁺.

Известны многочисленные координационные  соединения у которых вокруг центрального иона серебра скоординированы нейтральные  молекулы аммиака или аминов (моно- или диметиламин, пиридин, этилендиампн. анилин и т.д.).

Цель данной работы: получение комплексного соединения серебра для этого необходимо было решить задачи: подобрать литературу по выбранной теме, ее переработать и проанализировать, необходимо изучить материал о химическом строении веществ, некоторых исторических сведениях, нахождении в природе, методах получения чистого серебра и его соединений.  Рассмотреть физические и химические свойства, как чистого серебра  так и его соединений, подобрать методику синтеза комплексного соединения серебра, получить в лабораторных условиях комплексное соединение серебра.

Для написания работы  использовались материалы книг и пособий по общей и неорганической химии, информация некоторых периодических изданий.

В ходе проведения данной работы особое внимание будет уделено  изучению свойств и получение серебра; оксида, гидроксида  и солей серебра. Изучению их химических и физических свойств, нахождение в природе и рациональные методы получения в лабораторных и промышленных масштабах .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I.Теоретическая часть

I.1.Характеристика серебра как простого вещества

Серебро - элемент побочной подгруппы первой  группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, атомный номер 47, атомная масса 107,8682. Обозначается символом относится Ag (от лат. Argentum).   Простое вещество серебро - белый блестящий металл, в тонких пленках и проходящем свете - голубого цвета, относится к благородным металлам. Природное серебро состоит из двух стабильных изотопов: ¹⁰⁷Ag (51,35%) и ¹⁰⁹Ag (48,65%). Конфигурация внешних электронных оболочек атома 4s²4p⁶4d¹⁰5s¹.

I.1.1.Краткие исторические сведения

Обычно, при описании элемента периодической  таблицы Д. И. Менделеева принято  указывать его первооткрывателя и обстоятельства, при которых  был открыт тот или иной элемент. К сожалению, такими данными об элементе № 47 мы не обладаем. Ни одно светило  мировой науки не может приписать  честь открытия серебра себе. Все  потому, что известен этот металл был  еще в те времена, когда не было ученых.

В странах Древнего Востока (Египет, Персия), а позднее в Греции и  Риме серебро было широко распространенным денежным металлом наряду с золотом  и медью. В Вавилоне и Ассирии  серебро считалось священным  металлом, что связано с культом  почитания Луны, символом которой  был этот металл.

Благодаря работе археологов и историков  можно утверждать, что до середины II тысячелетия до н. э. серебро было большой редкостью. Так, например, древнеегипетские мастера пользовались драгоценным  металлом, доставляемым из Сирии. Культурный слой XVI века до н. э. в районе Двуречья, по утверждению ученых, беден серебряными находками, что вновь подтверждает предположение о редком использовании серебра. Украшения и предметы культа, обнаруженные в странах Древнего Востока, содержат большой процент золота, что может говорить о том, что изготовлялись они из естественных сплавов, таких, как  «электрум» (золото-серебро) и «кюстелит» (серебро-золото).

Первоначально серебро обращалось в форме слитков. Лишь в 3—4 вв. до н. э. в Древнем Риме начата чеканка  монет из серебра. Древняя Русь освоила  изготовление монет из серебра в 9—10 вв. В Средние века серебро  и его соединения были очень популярны  среди алхимиков. Они даже разработали  свою систему обозначений и названий для металлов, понятных исключительно  посвященным, так серебро, помимо своего латинского наименования argentum, имело множество тайных имен: Luna, terra fidelis, Sidia (id est Luna), terra coelestis и другие. В среде алхимиков этот металл считался результатом трансмутации недрагоценных металлов при участии «белого философского камня», а также промежуточным металлом при получении золота. В 16 веке серебро стало основным денежным металлом в странах Европы. Это связано с недостатком золота и расширенной добычей серебра в Америке (Перу, Мексика).

Внешний вид серебра во многом предопределил  его наименование в различных  странах и культурах. Так в  Древнем Египте серебро называлось «had» или «hat» («хад» или «хат»), что означает «белое». В Месопотамии  серебро имело имя «ku-habbar», что переводится, как «чистое белое» («ku» - «быть чистым», «habbar» - «белый»).  По-гречески серебро — «ἄργυρος», «árgyros», от индоевропейского корня «белый», «блистающий». Отсюда происходит и его латинское название — «argentum». Та же картина и с санскритским названием — arjuna (свет), rajata (белый).

Славянские названия серебра (русское  «серебро», польское «srebro», чешское «стрибро», болгарское «сребро», старо-славянское «сьребро») относятся к праславянскому «*sьrebro». Единогласия среди ученых нет по поводу происхождения славянского «серебра», но большинство придерживается мнения, что это видоизмененное аккадское слово «сарпу» - «очищенное серебро», произошедшее от «sarapu» - «очищать, выплавлять». Что вновь говорит о названии, произошедшем от внешнего вида и свойств металла.

В балтийских и германских языках прослеживается соответствие: литовское  «sidabras», прусское «sirablan», готское «silubr», немецкое «silber», английское «silver», голландское «zilver», шведское «silfer», датское «solf».

Что касается этимологии за пределами  славяно-балто-германского круга  языков, то однозначного мнения нет, предполагается связь с анатолийским «subau-ro» — «блестящий».

I.1.2.Распространение в природе. Получение.

Финикяне открыли месторождения серебряных руд в Испании, Армении, на Кипре и в Сардинии. Серебро в рудах находилось в соединении с мышьяком, серой, хлором, а также и в виде самородного серебра. Самородный металл, конечно, стал известен раньше, чем научились извлекать его из соединений. Самородное серебро иногда встречается в виде очень больших масс; самый крупный самородок серебра весил 13,5 т.

Самородное серебро образует минералы костелит, конгсебирит, анимикит. 

В виде соединений серебро  находиться в минералах: аргентине (сульфид 
серебра Ag₂S), прустите (Ag₃AsS₃), кераргите (AgCl), бромаргерите (AgBr) 
и др. Основная масса серебра получается при переработке 
свинцово-цинковых, золотых и медных руд в качестве побочного продукта.

Все минеральные месторождения  делятся на собственно серебряные руды, в которых содержание серебра  превышает 50%, и комплексные полиметаллические  руды цветных и тяжелых металлов с содержанием серебра не выше 10-15%. Комплексные месторождения  обеспечивают примерно 80% добычи серебра (в качестве побочного продукта переработки  сульфидных руд) в зарубежных странах, причем 40-50% из этого кол-ва серебра  извлекают из цинковых руд, по 15-20%-из кобальтовых и медных, а остальное-из сурьмяных и смешанных руд. Основные месторождения таких руд сосредоточены в Мексике, Канаде, Австралии, Перу, США, Боливии и Японии. На долю указанных стран приходится 70-80% добычи первичного серебра. Общие запасы серебра в развитых и развивающихся странах 505 тыс. т (1986), в т. ч. подтвержденные 360 тыс. т.

Получение.

Большая часть серебра (около 80%) извлекается  попутно из полиметаллических руд, а также из руд золота и меди. При извлечении серебра из серебряных и золотых руд применяют метод цианирования – растворения серебра в щелочном растворе цианида натрия при доступе воздуха:

2Ag + 4NaCN + ½O₂ + H₂O = 2Na[Ag(CN)₂] + 2NaOH.

Из полученных растворов комплексных  цианидов серебро выделяют восстановлением  цинком или алюминием:

2[Ag(CN)₂]^-+ Zn = 2[Zn(CN)₄]^2- + 2Ag.

Из медных руд серебро выплавляют вместе с черновой медью и затем  выделяют его из анодного шлама, образующегося  при электролитической очистке меди. При переработке свинцово-цинковых руд серебро концентрируется в сплавах свинца - черновом свинце, из которого его извлекают добавлением металлического цинка, образующего с серебром нерастворимое в свинце тугоплавкое соединение Ag₂Zn₃, всплывающее на поверхность свинца в виде легко снимающейся пены.

Далее для отделения серебра  от цинка последний отгоняют при 1250 °С. Извлеченное из медных или  свинцово-цинковых руд серебро сплавляют (сплав Доре) и подвергают электролитической  очистке.

I.1.3.Физические свойства серебра, как простого вещества

Чистое серебро — довольно тяжёлый (легче свинца, но тяжелее меди), необычайно пластичный серебристо-белый металл (коэффициент отражения света близок к 100 %). Тонкая серебряная фольга в проходящем свете имеет фиолетовый цвет. C течением времени металл тускнеет, реагируя с содержащимися в воздухе следами сероводорода и образуя налёт сульфида, чья тонкая пленка придает тогда металлу характерную розоватую окраску. Обладает высокой теплопроводностью. При комнатной температуре имеет самую высокую электропроводность среди всех известных металлов (удельное электрическое сопротивление 1,59·10⁻⁸ Ом·м при температуре 20 °C).

Металлическое серебро обладает кубической гранецентрированной решеткой с  плотностью 10,50 г/см³ при +20°C, температура плавления +960,5°C, температура кипения +2177°C (пары желтовато-синие); оно диамагнитно, является очень хорошим проводником тепла и электричества (удельное сопротивление при +20°C равно 1,59 мком/см). В числе физико-механических свойств следует отметить пластичность, относительную мягкость (твердость 2,5-3 балла  по шкале Мооса), ковкость и тягучесть (легко протягивается и прокатывается), малую прочность.

I.1.4. Химические свойства серебра, как простого вещества

Серебро — малоактивный металл. В воздушной атмосфере  оно не окисляется кислородом ни при  комнатной температуре, ни при нагревании. Однако в виде тонких плёнок может  быть окислено кислородной плазмой (при 170 °C его поверхность покрывается  пленкой Ag₂O) или озоном при облучении ультрафиолетом (озон окисляет серебро до высших оксидов AgO или Ag₂O₃). Весьма распространено явление — почернение серебра — результат образования на поверхности черного сульфида серебра Ag₂S. Причиной такого процесса является наличие (даже самое малое) во влажном воздухе двухвалентной серы — сероводород, тиосульфаты, резина, а также при взаимодействии серебряных предметов с пищевыми продуктами, содержащими соединения серы:

 

4Ag + 2H₂S + O₂ = 2Ag₂S + 2H₂O

 

В сухом воздухе серебро  практически не окисляется, с водой  не взаимодействует, является инертным металлом, сохраняет металлический  блеск при действии воздуха, влаги  и углекислого газа.

При обычных условиях реагирует  с серой, образуя сульфид серебра (I):

2Ag + S = Ag₂S,

при нагревании с галогенами образуются галогениды серебра (I):

2Ag + Br₂ = 2AgBr.

Серебро не реагирует с  кислородом, водородом, азотом, углеродом  и кремнием.

При высоких температурах реагирует с хлороводородом:

2Ag + 2HCl = 2AgCl + H₂.

В электрохимическом ряду напряжений металлов серебро расположено  после водорода, поэтому оно не взаимодействует с растворами разбавленной соляной и серной кислот и щелочей.

Растворяется в разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата серебра (I) и оксида азота (II):

3Ag + 4HNO₃ = 3AgNO₃ + NO + 2H₂O.

Будучи благородным металлом, серебро характеризуется низкой реакционной способностью, поэтому  соляная и разбавленная серная кислоты  на него не действуют. Для его растворения  требуется окислительная среда: азотная кислота, горячая концентрированная  серная кислота, а также соляная  кислота с примесью свободного кислорода. Обычно серебро растворяют в азотной  кислоте:

 

Ag + 2HNO₃ = AgNO₃ + NO₂↑ + H₂O

Реагирует с концентрированным  раствором серной кислоты с образованием солей серебра (I) и продуктом восстановления кислот:

2Ag + 2H₂SO₄ = Ag₂SO₄ + SO₂ + 2H₂O;

В растворе цианида натрия в присутствии кислорода воздуха  серебро растворяется с образованием дицианоаргентата (I) натрия:

4Ag + 8NaCN + O₂ + 2H₂O = 4Na[Ag(CN)₂] + 4NaOH

 

При травлении серебро  растворяется в хлорном железе:

 

Ag + FeCl₃ = AgCl + FeCl₂

 

Серебро также легко растворяется в ртути, образуя амальгаму (жидкий сплав ртути и серебра).

При действии щелочей на растворы солей серебра следовало  бы ожидать получения AgOH, однако, вместо него выпадает бурый осадок оксида серебра (I) или закись серебра — Ag₂O:

 

2AgNO₃ + 2NaOH = Ag₂O + 2NaNO₃ + H₂O

I.1.5.Применение серебра и его соединений

Сферы применения серебра: Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле; Используется при чеканке монеты (в особенности в прошлом); Галогениды серебра и нитрат серебра используются в фотографии, так как обладают высокой светочувствительностью; Из-за высочайшей электропроводности применяется в электротехнике и электронике для особенно ответственных соединений; Используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью (в обычных зеркалах используется алюминий); 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.