Серебро вид химической связи. Серебро: химические и физические свойства, сфера применения. Отрицательное влияние серебра

Серебро - Ag, минерал класса самородных элементов, кристаллизуется в кубической сингонии, кубически-гексоктаэдрический вид симметрии. Встречается в аргенитах (сульфид) и роговом серебре (хлорид серебра), добывается также как побочный товар очистки купрума и свинца. Серебро было одним из первых металлов, освоенных человеком. Является великолепным проводником тепла и электричества. Главным производителем серебра является Мексика, хотя серебряные руды разбросаны по всему миру.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. ЗL 4 4L 6 3 6L 2 9РС. Кристаллическая структура. Гранецентрированный куб. Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы очень редки. Встречающиеся формы: {100}, {111}. Двойники по (111). Агрегаты. Встречается иногда в виде типичных «вязаных» перистых дендритов, тонких неправильных пластин и листочков. Характерны также моховидные, волосовидные и проводочные формы. Наиболее распространены зерна неправильной формы и более крупные сплошные скопления — самородки.

СВОЙСТВА

Цвет серебряно-белый, часто с жёлтой, коричневой или черной побежалостью. Серебро с поверхности довольно быстро окисляется на воздухе и тем быстрее, чем больше примесей оно содержит, при этом цвет поверхности изменяется до чёрного с отливом различных оттенков. Блеск металлический до матового, цвет черты серебряно-белый, блестящий. Твердость 2,5 -3. Плотность 9,6 -12. Спайность отсутствует, излом раковистый. Весьма пластичное, гибкое, ковкое. Обладает максимальной среди металлов тепло- и электропроводностью. Является диамагнетиком. Под паяльной трубкой легко плавится. С НСI реагирует, образуя белый творожистый осадок (АgCl). Реакция с Н 2 S дает чёрное окрашивание.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

По СССР крупные месторождения не известны. Самородки серебра в прежнее время находили в Турьинских рудниках на Северном Урале, в ряде свинцово-цинковых месторождений Алтая, Казахстана, Восточной Сибири и в других местах.
Из иностранных месторождений большой известностью пользовались месторождения: Конгсберг(Норвегия), где самородное серебро встречалось до глубины 900 м, Кобальт(Канада), Шнееберг(Германия).
Добыча серебросодержащих руд может производиться подземным или открытым способом. Сначала при помощи специальных приборов геологоразведчики проверяют шахты под землей на предмет содержания полезных ископаемых и драгоценных металлов. После обнаружения богатых серебром участков в соответствующих местах делают отверстия, в которые закладывают взрывчатку. Поднятые взрывом на поверхность шахты осколки серебросодержащей руды измельчают промышленным способом. Из руды драгоценный металл извлекают методами амальгации и цианирования.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Образование самородного серебра в природе во многом аналогично образованию меди. Оно вместе с другими серебросодержащими минералами встречается в гидротермальных жильных месторождениях в ассоциации с аргентитом (Ag2S) и кальцитом (месторождение Конгсберг в Норвегии), иногда в ассоциации со сложными сернистыми, мышьяковистыми, сурьмянистыми соединениями разных металлов, в том числе никеля и кобальта.
В экзогенных условиях оно, так же как и самородная медь, встречается в зонах окисления месторождений сернистых и мышьяково-сурьмянистых руд, являясь продуктом их разложения и восстановления из поверхностных растворов различными органическими соединениями. Образующееся в этих условиях самородное серебро нередко имеет вид дендритов, пластинок, моховидных, проволочных, волосовидных форм и др. Экспериментально доказано, что тончайшие нитевидные и дендритовые образования, иногда в виде красивых узоров, образуются на кусочках угля из раствора, особенно в присутствии растворимых органических соединений.
В поверхностных условиях самородное серебро менее устойчиво, чем золото. Оно часто покрывается пленками и примазками черного цвета. В местностях с жарким, сухим климатом с поверхности нередко переходит в устойчивые галоидные соединения (AgCl и др.).

ПРИМЕНЕНИЕ

Серебро применяется главным образом в сплавах с медью для выделки серебряных изделий, монет и др. Чистое серебро употребляется для филигранных работ, изготовления тиглей для плавления щелочей, для серебрения, для получения химических соединений и других целей. Главная масса серебра (около 80%) добывается не в самородном виде, а в качестве побочного продукта из богатых серебром свинцово-цинковых, золотых и медных месторождений.
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.

Серебро (англ. Silver) — Ag

КЛАССИФИКАЦИЯ

Hey’s CIM Ref1.2

Strunz (8-ое издание) 1/A.01-20
Nickel-Strunz (10-ое издание) 1.AA.05
Dana (7-ое издание) 1.1.1.2
Dana (8-ое издание) 1.1.1.2

Быстрый поиск по тексту

Благородный металл белого цвета

Серебро относится к группе древнейших металлов. Человечеству оно знакомо уже около 6 тысяч лет. Тогда оно было найдено на территории Передней Азии. Такое раннее знакомство человека с серебром обусловлено нахождением серебра в виде самородков, иногда достаточно крупного размера. Его не приходилось добывать из руды.

Существует легенда о первом обнаружении металла. Во время охоты егерь, что служил при королевском дворе привязал коня и надолго его оставил одного. Конь долгое время бил копытом по одному и тому же месту. В итоге, раскопал небольшую яму из которой виднелся белый кусок непонятного происхождения. События происходили 968 году, при короле Оттоне 1 Великом, который на том месте заложил первый рудник.

Долгое время считалось, что белый металл дороже золота. Самым древним местом добычи серебра считается Сардиния, где металл был известен с эпохи энеолита.

Латинское название металла – аргентум происходит от индоевропейского корня.

Химический состав

В периодической системе Менделеева имеет название Argentum (Ag), атомный номер – 47, атомная масса – 107,8682, состоит из двух изотопов: 107Ag, 109Ag, период – 5, группа – 11.

Аргентум не растворяется и не реагирует с другими элементами. Исключение составляют:

  • азотная кислота;
  • хлорное железо;
  • ртуть (с образованием амальгамы);

В соляной и серной кислотах серебро не растворяется, однако, при определенных условиях это может произойти. Серебро может раствориться в концентрате серной кислоты под воздействием высоких температур. А также в условиях присутствия свободного кислорода в соляной кислоте.

Серебро не поддается воздействию кислорода.

Структура кристаллической решетки серебра – кубическая гранецентрированная. Параметры – 486 Å.

Физические свойства серебра

Серебро обладает высокой пластичностью, что позволяет раскатать его до толщины в 0,00025 мм. За счет своего цвета и блеска имеет хорошую склонность к полировке.

Основные физические свойства аргентума:

– ρ = 10,491 г/см3;

  • Температура плавления – 961,93 ᵒС;
  • Температура кипения – 2167 ᵒС;
  • Теплопроводность – 407,79 Вт/м×К;
  • Твердость по шкале Мооса – 2,5-3

Серебро широко применяется во многих сферах промышленности благодаря своей электрической и теплопроводности.

Его применение незаменимо в изготовлении контактов для электротехники, для спаивания различных металлов.

Среди предметов, без которых современный человек не может обойтись – аккумуляторы для различных устройств. Они также изготавливаются при помощи аргентума с добавлением цинка и кадмия.

Металл используется как напыление различных поверхностей. Например, при изготовлении зеркал.

В промышленности применяется как катализатор, например, при изготовлении формальдегида метанола. Также как катализатор используется для противогазовых фильтров.

Йодид аргентума – инструмента управления погодой, если нужно «раздвинуть тучи».

Хлорид аргентума необходим для производства инфракрасной оптики.

Кроме того, металл имеет большой спрос в медицине, в изготовлении монет, в ювелирном деле.

Добыча серебра

Ученые сходятся во мнении, что добыча белого драгоценного металла в России началась при Петре I. Добыча велась на Урале и на Алтае.

Сегодня добывают драгоценный металл более, чем в 20 регионах нашей страны. Наибольшие запасы находятся в Магаданской области (19,4 тыс. тонн), в Красноярском крае (16,2 тыс. тонн), в Читинской области (16 тыс. тонн), в Республике Саха (10,1 тыс. тонн), в Республике Бурятия (9 тыс. тонн).

Примерно 80% от добытого серебра использует промышленность, остальное – ювелирная. Наиболее популярными методами добычи, которые используют по всему миру являются цианирование и амальгамирование.

По примерным подсчетам общее количество серебра в мире составляет 512 тонн. Лидерами по запасам являются:

  • Перу;
  • Чили;
  • Польша;
  • Австралия.

Искусственное серебро

Запасы аргентума на Земле, которые доступны для добычи не так богаты, поэтому есть смысл искусственно синтезировать этот драгоценный металл. В отличие от , существуют как лабораторные способы, так и способы домашнего синтеза кристаллов аргентума.

Серебро можно синтезировать, вырастив кристалл аргентума. Такой металл будет аналогом настоящего. Вырастить кристалл можно методом электролиза. В результате, получится чистое серебро. По своим физическим свойствам металл, полученный таким способом практически идентичен природному.

Серебро (англ. Silver, франц. Argent, нем. Silber) стало известно значительно позднее золота, хотя и оно тоже встречается иногда в самородном состоянии. В Египте археологами найдены серебряные украшения, относящиеся еще к додинастическому периоду (5000 -- 3400 до н. э.). Однако до середины II тысячелетия до н. э. серебро было большой редкостью и ценилось дороже золота. Предполагают, что древнеегипетское серебро было привозным из Сирии. Древнейшие серебряные предметы в Египте и других странах Западной Азии, как правило, содержат в себе золото (от 1 до 38%); их, вероятно, изготовляли из естественных сплавов, так же как и знаменитый золото-серебряный сплав "электрон" (греч. азем). Может быть, это обстоятельство дало повод называть серебро "белым золотом". Древнеегипетское название серебра "хад" (had или hat) означает "белое". В Месопотамии серебряные украшения зарегистрированы в находках, относящихся к 2500 г. до н. э. Серебряные предметы здесь также редки до XVI в. до н. э., когда серебро стало использоваться в гораздо больших масштабах. В древнем Уре (около 2000 л. до н. э.) серебро называлось ку-баб-бар (ku-habbar) от ку (быть чистым) и баббар (белый). Серебряные предметы, относящиеся ко II тысячелетию до н. з., найдены и в других странах (Эгейский архипелаг, Троя). В рукописях тех времен встречается греческое название серебра -- от слова (белый, блистающий, сверкающий). С древнейших времен серебро применялось в качестве монетного сплава (900 частей серебра и 100 частей меди). Европейские народы познакомились с серебром около 1000 г. до н. э. Еще в эллинистическом Египте, а вероятно, и раньше серебро часто называли луной (стр. 39) и обозначали знаком луны (чаще - растущей после новолуния). В алхимический период это название серебра было широко распространенным. Наряду с ним и с обычным лат. algentum существовали и тайные названия, например Sidia (id est Luna), terra fidelis, terra coelestis и т. д. Алхимики иногда считали серебро конечным продуктом трансмутации неблагородных металлов, осуществляемым с помощью "белого философского камня" (белого порошка), а иногда - промежуточным продуктом при получении искусственного золота. Внешний вид и цвет металла объясняют то, что его называли серебром не только на древнеегипетском, ассирийском, древнегреческом, армянском (аркат или аргат) и латинском языках, но и на некоторых новых языках. Филологи полагают, что романские названия серебра произошли от греч. (корень арг по-санскритски означает пылать, быть светлым), тоже связанного с санскритским arjuna (свет), rajata (белый). Труднее объяснить происхождение англ. Silver (древнеангл. Seolfor), нем. Silber и схожих с ними названий - готского Silubr, голландского zilver, шведского silfer, датского solf. Полагают, что все эти названия произошли от ассирийского Сарпу (sarpu), точнее Si-rа-pi-im (серафим?), означающего "белый металл", "серебро". Что касается происхождения славянских названий сидабрас, сиребро (чешск, стрибро) и древнеславянского (древнерусского) сребро (сьребро, съребро, серебро), то большинство филологов связывает их с германским Silber, т. е. с ассирийским Сарпу. Возможно, однако, и другое сопоставление со словом "серп" (лунный) - по-древнеславянски "сьрп". Так, в Новгородской первой летописи под 6907 г. имеется выражение "солнце погибе и явися серпь на небесе". Существуют многочисленные и своеобразные, имеющие разное происхождение названия серебра на языках неславянских народов СССР.

Серебро – довольно редкий химический элемент. Но сфера его применения не становится от этого менее обширной: медицина и кинематографические отрасли, машиностроение и радиотехническое производство, ювелирная промышленность и продукты питания. Это одни из немногих направлений, где широко используется серебро.

Химия серебра представлена его латинским названием Ag и порядковым номером 47 в таблице Менделеева. Полное наименование металла «argentum», что в переводе с латинского языка обозначает блестящий и белый.

Серебро – относительно мягкий металл. Одного его грамма достаточно, чтобы изготовить тончайшую проволоку длиной два километра.

Несмотря на пластичность, серебро – это очень тяжелый металл. По этому критерию он немногим легче свинца.

Серебро обладает повышенной электро- и теплопроводностью. В этом отношении ему нет равных. Поэтому серебряная ложка, опущенная в стакан с горячим чаем, моментально становится раскаленной.

Работать с серебром довольно легко. Температура его плавления составляет 962 градуса. Именно поэтому оно получило широкое распространение в ювелирной промышленности и применяется при изготовлении очень тонких и красивых элементов.

Также серебро просто соединяется с другими металлами, в зависимости, от количества которых в примесях меняется и состав серебра. Например, медь увеличивает твердость серебра. Сплавы из серебра и меди чаще всего используются при изготовлении бытовых предметов, а цвет соединения приобретает благородный светлый оттенок.

Химические свойства серебра

Они представлены следующими особенностями благородного металла:

  • Для серебра или Аргентума (по таблице Менделеева) характерна степень окисления +1 в большей части соединений. Иногда можно встретить соединения, где серебро проявляет степень окисления +2 или +3.
  • По химическим свойствам серебро проявляет мало активности. Для него присущ следующий оптимальный электродный потенциал протекающих реакций: Ag - e ** Ag +фо = 0,799 В. В ряду напряжений серебро стоит намного дальше от водорода. Оно не реагирует на такие кислоты, как серная и соляная. Растворить серебро может только азотная кислота.
  • Атмосфера чистого и сухого воздуха на серебро не оказывает никакого влияния. Многочисленные исследования и опыты доказали, что, взаимодействуя с кислородом, поверхность серебра покрывается тонкой пленкой из оксида. Если атмосфера прогреется до 250-400 градусов, пленка станет толще. А ее цвет приобретет темный оттенок. Под воздействием более высоких температур и повышенной влажности воздуха, серебро способно окислиться полностью.
  • Твердая структура серебра не может растворять кислород в отличие от его жидкой фракции. Именно поэтому, твердеющее серебро выбрасывает кислород. Это проявляется в виде разбрызгивания металла.
  • Водород может растворяться в любом состоянии серебра – жидком или твердом. Повышение температуры оказывает ускоренное действие на химическую реакцию, и водород в серебре начинает растворяться быстрее. Он вступает в реакцию с кислородом, находящимся в жидком серебре и в некоторой степени восстанавливает оксиды, выходящие из разных примесей, в связи с чем внутри кипящего металла образуется водяной пар. Этот пар является причиной «водородной» болезни серебра и проявляется в виде трещин и пор.
  • Азот невозможно растворить в серебре ни в каком из его видов – жидком или твердом. В промышленности очень важное значение имеет нитрат серебра или соль азотной кислоты. Она широко применяется в производстве материалов для фото печати как в черно-белом, так и цветном изображениях и других светочувствительных элементов. Как раз нитрат серебра отлично растворяется в воде. Так, при температуре воды в 20 градусов в количестве жидкости 100 мг можно растворить 222 г нитрата серебра. А если температуру увеличить до 100 градусов, то в таком же количестве жидкости можно растворить 925 г нитрата. Однако, в воде очень трудно растворяется азид серебра (или AgNs), который взрывается при сильном нагревании или ударе.
  • Если добавить ионы CN к растворам, в которых содержатся соли серебра, то цианид серебра выпадет в виде белого осадка. А вот в воде и мало концентрированных кислотах он не растворяется. Среди галогенидов наиболее растворим фторид серебра. Остальные галогениды растворить в воде невозможно.
  • Если сероводород пропустить через растворы солей серебра, то сульфид серебра Ag2 S выпадет в виде черного осадка. Это самая труднорастворимая из всех солей серебра, теплота образования которой составляет ДЯ0вр = 27,49 кДж/моль.
  • Вступая в реакцию с сероводородом серебро тускнеет за счет образования сернистого серебра. Скорость с которой тускнеет металл прямо пропорциональна повышению влажности воздуха. То есть, чем выше влажность – тем быстрее образуется оксидная пленка, и тем сильнее тускнеет металл. Пленку можно удалить, если отполировать металл или разогреть его до температуры 400 градусов. Однако, под воздействием такой высокой температуры происходит разложение сульфида серебра. Чтобы металл не потускнел, верхний его слой можно покрыть лаком.
  • Серебро – один из немногих химических элементов, который обладает высокой стойкостью к образованию коррозии в паре с такими металлами, как хром, алюминий, нержавеющая сталь.
  • В соединениях с золотом серебро образует растворы твердой субстанции. То же самое происходит в сплавах серебра с палладием. Если температура понижается, то происходит выделение Pd3 Ag 2 и PdAg.
  • Сплав медь – серебро под воздействием температуры 779 градусов и 40% атмосферного давления образует эвтектику.
  • Серебро не взаимодействует с такими элементами химической таблицы, как ванадий, вольфрам, железо, иридий.

Основная часть данного металла (примерно 80 % от всего получаемого объема) достается из полиметаллических руд, а также золотых и медных. Извлечение серебра из медных и золотых руд основано на методе цианирования, когда серебро растворяют в растворе цианида натрия (щелочном) с повышенным притоком воздуха:

2Ag + 4NaCN + ½O2 + H2O = 2Na + 2NaOH.

Чтобы выделить серебро из полученного раствора, используют метод его восстановления при помощи алюминия или цинка:

2-+ Zn = 2- + 2Ag.

Извлечение из медных руд серебра начинается с его выплавления в составе черновой меди. Следующим этапом является выделение этого металла из анодного шлама, который образуется вовремя очистки меди электролитическим способом.

После переработки свинцово-цинковых руд серебро достают из свинцовых сплавов путем добавления металлического цинка. Последний образует в свинце соединение из цинка и серебра (Ag2Zn3), которое туго плавится и выходит на поверхность пеной. Ее снимают для дальнейшего выделения серебра.

Чтобы произвести выделение чистого серебра из этой массы, ее разогревают до температуры 1250 градусов при которой серебро отходит от соединения. Далее металл очищают до идеального состояния электролитическим способом.

Формула серебра не напрасно приковывает внимание ученых из-за широкой сферы применения его в различных областях.

Как правило, использование серебра осуществляется только в виде сплавов для чеканки монет, производства ювелирных украшений, столовых приборов. Широкое применение оно получило в разных отраслях промышленности: для покрытия радиодеталей, изготовления контактов. Сфера производства продуктов питания использует аппараты из серебра, где готовят соки и другие фруктовые напитки.

Металл применяется и для очищения питьевой воды своими ионами. А такие соединения, как AgBr, AgCl, AgI, широко распространены в кино- и фото индустрии для изготовления сопутствующих пленочных материалов. Серебряный металл нашел широкое распространение и в медицинской отрасли.

Уникальным остается то явление, что серебро никогда не встречается в местах, где осуществляется добыча золота. Как и золото не найти в месторождениях серебра. Этот факт до сих пор вызывает удивление, но объяснения ему ученые так и не нашли. Кроме этого, внимание привлекают и два других момента, свойственных серебру:

  • Отрицательное воздействие на организм. Несмотря на многие целебные свойства, которые с древних времен приписывают серебру, его концентрация в слишком больших количествах может оказать губительное влияние на человеческий организм. Посредством проведения разных экспериментов ученые доказали, что превышение максимально допустимого количества ионов серебра может снизить иммунитет живых организмов, изменить нормальное естественное течение и функционирований работы нервной и сердечно-сосудистой систем. Наибольшее отрицательное воздействие серебро оказывает на работу печени, почек и щитовидной железы. Интересно! Нередки случаи отравления людей препаратами, в состав которых входит серебро. Основные признаки интоксикации – неожиданные психические расстройства. Приступы удавалось купировать благодаря легкому выведению серебра из организма.
  • Потемнение серебряных изделий. Украшения из серебра, продающиеся в ювелирных магазинах, в составе сплавов, из которых они делаются, содержат медь. Влажный воздух, пот, вода и другие структуры вызывают процессы окисления меди. Это проявляется в потемнении серебряного изделия за счет образовавшегося на его поверхности сульфида серебра, становящегося толще, если не принять своевременные меры по его удалению.

Кроме внешних факторов, потемнение серебра может быть спровоцировано внутренними изменениями в организме. В большей степени это отражается на тех, кто привык носить серебро ежедневно.

Кроме того, что серебро продолжает оставаться на пике моды среди ювелирных украшений, а также используется в различных сферах человеческой деятельности, оно еще является неплохим способом инвестирования. Совокупность этих свойств и определяют ценность благородного металла в современном мире.

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, Ag 2 S.

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 Ag 2 S.

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 107 Ag и 109 Ag. Их массовые числа равны 107 и 109 соответственно. Ядро атома изотопа серебра 107 Ag содержит сорок семь протонов и шестьдесят нейтронов, а изотопа 109 Ag - 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 104 Ag с периодом полураспада равным 69,2 минуты.

Ионы серебра

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

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 9 5s 2 .

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

Ag 0 -1e → Ag + ;

Ag 0 -2e → Ag 2+ .

Молекула и атом серебра

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

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

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 + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O (1);

Ag + 2HNO 3 = AgNO 3 + NO 2 + H 2 O (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 (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(NO 3) 2) = 1:1, значит n(Cu(NO 3) 2) = n(Cu) =х. Тогда масса нитрата меди (II) составляет (молярная масса равна 188 г/моль) 188х.

Согласно уравнению (2), n(Ag) : n(AgNO 3) = 1:1, значит n(AgNO 3) = 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(NO 3) 2) + m (AgNO 3) =7,34 ;

188 х + 170 у = 7,34.

Получили систему уравнений с двумя неизвестными:

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

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%.
Ответ Массовая доля меди в сплаве равна 64%, серебра - 36%.