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Silber ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ag (aus dem lateinischen argentum , abgeleitet von der Proto-Indoeuropäisch h₂erǵ : „glänzend“ oder „weiß“ bezeichnet ) und die Ordnungszahl 47. Ein weiche, weißes, glänzendes Übergangsmetall , es weist die höchste elektrische Leitfähigkeit , Wärmeleitfähigkeit und Reflektivität eines Metalls . [ Bearbeiten ] Das Metall wird in der Erdkruste in der reinen, freien elementaren Form ( „native Silber“), als gefunden Legierung mit Goldund andere Metalle sowie Mineralien wie Argentit und Chlorargyrit . Das meiste Silber entsteht als Nebenprodukt bei der Raffination von Kupfer , Gold, Blei und Zink .

Silber wird seit langem als Edelmetall geschätzt . Silbermetall wird in vielen Anlagemünzen verwendet , manchmal neben Gold : [4] Während es häufiger als Gold vorkommt, ist es als einheimisches Metall viel weniger häufig . [5] Seine Reinheit wird typischerweise pro Mille gemessen . Eine 94% ige reine Legierung wird als "0,940 fein" beschrieben. Als eines der sieben Metalle der Antike hat Silber in den meisten menschlichen Kulturen eine dauerhafte Rolle gespielt.

Anders als in Währung und als Anlagemedium ( Münzen und Barren ), Silber wird in verwendet Sonnenkollektoren , Wasserfiltration , Schmuck , Schmuck, hochwertiges Tafelgeschirr und Besteck (daher der Begriff „ Tafelsilber “), in elektrischen Kontakten und Leitern , in spezialisierten Spiegeln, Fensterbeschichtungen, in der Katalyse chemischer Reaktionen, als Farbstoff in Glasmalereien und in spezialisierten Süßwaren. Seine Verbindungen werden in Foto- und Röntgenfilmen verwendet . Verdünnte Lösungen vonSilbernitrat und andere Silberverbindungen werden als Desinfektionsmittel und Mikrobiozide ( oligodynamischer Effekt ) verwendet, die Bandagen und Wundauflagen, Kathetern und anderen medizinischen Instrumenten zugesetzt werden .

Eigenschaften

Silber ist extrem duktil und kann in einen ein Atom breiten Draht gezogen werden. [6]

Silber ähnelt in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften seinen beiden vertikalen Nachbarn in Gruppe 11 des Periodensystems , Kupfer und Gold . Seine 47 Elektronen sind in der Konfiguration [Kr] 4d 10 5s 1 ähnlich wie Kupfer ([Ar] 3d 10 4s 1 ) und Gold ([Xe] 4f 14 5d 10 6s 1 ) angeordnet; Gruppe 11 ist eine der wenigen Gruppen im d-Block, die einen vollständig konsistenten Satz von Elektronenkonfigurationen aufweist. [7]Diese charakteristische Elektronenkonfiguration mit einem einzelnen Elektron in der höchsten besetzten s-Unterschale über einer gefüllten d-Unterschale erklärt viele der singulären Eigenschaften von metallischem Silber. [8]

Silber ist ein relativ weiches und extrem duktiles und formbares Übergangsmetall , obwohl es etwas weniger formbar ist als Gold. Silber kristallisiert in einem flächenzentrierten kubischen Gitter mit der Volumenkoordinationsnummer 12, in dem ähnlich wie Kupfer und Gold nur das einzelne 5s-Elektron delokalisiert ist. [9] Im Gegensatz zu Metallen mit unvollständigen d-Schalen haben metallische Bindungen in Silber keinen kovalenten Charakter und sind relativ schwach. Diese Beobachtung erklärt die geringe Härte und hohe Duktilität von Einkristallen aus Silber. [10]

Silber hat einen glänzenden weißen metallischen Glanz, der ein hohes nehmen polnischen , [11] und die so charakteristisch ist , dass der Name des Metalls selbst eine gewordenen Farbname . [8] Im Gegensatz zu Kupfer und Gold ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron vom gefüllten d-Band zum sp-Leitungsband in Silber anzuregen, groß genug (etwa 385 kJ / mol), dass es nicht mehr der Absorption im sichtbaren Bereich des Silberbandes entspricht Spektrum, sondern im ultravioletten ; Daher ist Silber kein farbiges Metall. [8] Geschütztes Silber hat bei allen Wellenlängen über ~ 450 nm ein höheres optisches Reflexionsvermögen als Aluminium . [12]Bei Wellenlängen unter 450 nm ist das Reflexionsvermögen von Silber dem von Aluminium unterlegen und fällt nahe 310 nm auf Null. [13]

Sehr hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit ist den Elementen in Gruppe 11 gemeinsam, da ihr einzelnes s-Elektron frei ist und nicht mit der gefüllten d-Unterschale interagiert, da solche Wechselwirkungen (die in den vorhergehenden Übergangsmetallen auftreten) die Elektronenmobilität verringern. [14] Die Wärmeleitfähigkeit von Silber gehört zu den höchsten aller Materialien, obwohl die Wärmeleitfähigkeit von Kohlenstoff (im Diamant- Allotrop ) und Superfluid Helium-4 noch höher ist. [7] Die elektrische Leitfähigkeit von Silber ist die höchste aller Metalle und sogar höher als die von Kupfer. Silber hat auch den niedrigsten Kontaktwiderstand aller Metalle.[7] Silber wird aufgrund seiner hohen Kosten selten wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit verwendet, obwohl eine Ausnahme in der Hochfrequenztechnik besteht , insbesondere bei UKW und höheren Frequenzen, bei denen die Versilberung die elektrische Leitfähigkeit verbessert, da diese Ströme dazu neigen, auf der Oberfläche von Leitern zu fließen eher als durch den Innenraum. Während des Zweiten Weltkriegs in den USA wurden 13540 Tonnen Silber für die Elektromagnete in Calutrons zur Anreicherung von Uran verwendet , hauptsächlich wegen des Kupfermangels während des Krieges . [15] [16] [17]

Silber bildet leicht Legierungen mit Kupfer und Gold sowie Zink . Zink-Silber-Legierungen mit niedriger Zinkkonzentration können als flächenzentrierte kubische feste Lösungen von Zink in Silber betrachtet werden, da die Struktur des Silbers weitgehend unverändert bleibt, während die Elektronenkonzentration steigt, wenn mehr Zink zugesetzt wird. Eine weitere Erhöhung der Elektronenkonzentration führt zu körperzentrierten kubischen (Elektronenkonzentration 1,5), komplexen kubischen (1,615) und hexagonalen dicht gepackten Phasen (1,75). [9]

Isotope

Natürlich vorkommendes Silber besteht aus zwei stabilen Isotopen , 107 Ag und 109 Ag, wobei 107 Ag etwas häufiger vorkommt (51,839% natürliche Häufigkeit ). Diese fast gleiche Häufigkeit ist im Periodensystem selten. Das Atomgewicht beträgt 107,8682 (2) u ; [18] [19] Dieser Wert ist sehr wichtig, da Silberverbindungen, insbesondere Halogenide, für die gravimetrische Analyse von Bedeutung sind . [18] Beide Silberisotope werden in Sternen über den s-Prozess (langsamer Neutroneneinfang) sowie in Supernovas über den r-Prozess hergestellt(schnelle Neutroneneinfangung). [20]

Achtundzwanzig Radioisotopen sind charakterisiert worden, die stabilste ist 105 Ag mit einer Halbwertszeit von 41,29 Tagen, 111 Ag mit einer Halbwertszeit von 7,45 Tagen und 112 Ag mit einer Halbwertszeit von 3,13 Stunden. Silber hat zahlreiche Kernisomere , wobei das stabilste 108 m Ag ( t 1/2 = 418 Jahre), 110 m Ag ( t 1/2 = 249,79 Tage) und 106 m Ag ( t 1/2 = 8,28 Tage) ist. Alle verbleibenden radioaktivIsotope haben eine Halbwertszeit von weniger als einer Stunde, und die meisten von ihnen haben eine Halbwertszeit von weniger als drei Minuten. [21]

Isotope von Silber haben eine relative Atommasse von 92,950 u ( 93 Ag) bis 129,950 u ( 130 Ag); [22] Der primäre Zerfallsmodus vor dem am häufigsten vorkommenden stabilen Isotop, 107 Ag, ist das Einfangen von Elektronen und der primäre Modus nach dem Beta-Zerfall . Die primären Zerfallsprodukte vor 107 Ag sind Palladium (Element 46) -Isotope, und die primären Produkte danach sind Cadmium (Element 48) -Isotope. [21]

Der Palladium - Isotop 107 Pd zerfällt durch Beta - Emission auf 107 Ag mit einer Halbwertszeit von 6.500.000 Jahren. Eisenmeteoriten sind die einzigen Objekte mit einem ausreichend hohen Palladium-Silber-Verhältnis, um messbare Variationen der 107- Ag-Häufigkeit zu erzielen . Radiogenes 107 Ag wurde erstmals 1978 im Santa Clara- Meteoriten entdeckt. [23] 107 Pd– 107 Ag-Korrelationen, die in Körpern beobachtet wurden, die seit der Akkretion des Sonnensystems eindeutig geschmolzen sind, müssen das Vorhandensein instabiler Nuklide im frühen Sonnensystem widerspiegeln . [24]

Chemie

Silber ist ein eher unreaktives Metall. Dies liegt daran, dass seine gefüllte 4d-Schale die elektrostatischen Anziehungskräfte vom Kern zum äußersten 5s-Elektron nicht sehr effektiv abschirmt und daher Silber nahe dem Boden der elektrochemischen Reihe liegt ( E 0 (Ag + / Ag) = +0,799 V). [8] In Gruppe 11 hat Silber die niedrigste erste Ionisierungsenergie (zeigt die Instabilität des 5s-Orbitals), aber höhere zweite und dritte Ionisierungsenergien als Kupfer und Gold (zeigt die Stabilität der 4d-Orbitale), so dass die Chemie von Silber ist vorwiegend die des Oxidationszustands +1, was den zunehmend begrenzten Bereich der Oxidationsstufen entlang der Übergangsreihe widerspiegelt, wenn sich die d-Orbitale füllen und stabilisieren.[26] Im Gegensatz zu Kupfer, bei dem die größere Hydratationsenergie von Cu 2+ im Vergleich zu Cu + der Grund dafür ist, dass erstere in wässriger Lösung und Feststoffen stabiler ist, obwohl die stabile gefüllte d-Unterschale der letzteren mit Silber fehlt Dieser Effekt wird durch seine größere zweite Ionisierungsenergie überschwemmt. Daher ist Ag + die stabile Spezies in wässriger Lösung und Feststoffen, wobei Ag 2+ viel weniger stabil ist, da es Wasser oxidiert. [26]

Die meisten Silberverbindungen haben aufgrund der geringen Größe und der hohen ersten Ionisierungsenergie (730,8 kJ / mol) von Silber einen signifikanten kovalenten Charakter. [8] Darüber hinaus ist die Pauling- Elektronegativität von Silber mit 1,93 höher als die von Blei (1,87) und die Elektronenaffinität von 125,6 kJ / mol viel höher als die von Wasserstoff (72,8 kJ / mol) und nicht viel niedriger als die von Sauerstoff (141,0 kJ / mol). [27] Aufgrund seiner vollständigen d-Unterschale weist Silber in seiner Hauptoxidationsstufe +1 relativ wenige Eigenschaften der Übergangsmetalle der Gruppen 4 bis 10 auf und bildet ziemlich instabile metallorganische Verbindungen, bilden lineare Komplexe mit sehr niedrigen Koordinationszahlen wie 2 und bilden ein amphoteres Oxid [28] sowie Zintl-Phasen wie die Metalle nach dem Übergang . [29] Im Gegensatz zu den vorhergehenden Übergangsmetallen ist die Oxidationsstufe +1 von Silber auch ohne π-Akzeptorliganden stabil . [26]

Silber reagiert auch bei roter Hitze nicht mit Luft und wurde daher von Alchemisten zusammen mit Gold als Edelmetall angesehen . Seine Reaktivität liegt zwischen der von Kupfer (das beim Erhitzen in Luft auf rote Hitze Kupfer (I) oxid bildet ) und Gold. Silber reagiert wie Kupfer mit Schwefel und seinen Verbindungen; In ihrer Gegenwart läuft Silber an der Luft an und bildet das schwarze Silbersulfid (Kupfer bildet stattdessen das grüne Sulfat , während Gold nicht reagiert). Im Gegensatz zu Kupfer reagiert Silber nicht mit den Halogenen, mit Ausnahme von Fluorgas , mit dem es das Difluorid bildet. Während Silber nicht von nicht oxidierenden Säuren angegriffen wird, löst sich das Metall leicht in heißer konzentrierter Schwefelsäure sowie verdünnter oder konzentrierter Salpetersäure . In Gegenwart von Luft und insbesondere in Gegenwart von Wasserstoffperoxid löst sich Silber leicht in wässrigen Cyanidlösungen . [25]

Die drei Hauptformen der Verschlechterung historischer Silberartefakte sind Anlaufen, Bildung von Silberchlorid durch langfristiges Eintauchen in Salzwasser sowie Reaktion mit Nitrationen oder Sauerstoff. Frisches Silberchlorid ist hellgelb und wird bei Lichteinwirkung violett. es ragt leicht aus der Oberfläche des Artefakts oder der Münze heraus. Die Ausfällung von Kupfer in altem Silber kann verwendet werden, um Artefakte zu datieren, da Kupfer fast immer Bestandteil von Silberlegierungen ist. [30]

Silbermetall wird von starken Oxidationsmitteln wie Kaliumpermanganat ( KMnO) angegriffen
4
) und Kaliumdichromat ( K.
2
Cr
2
Ö
7
) und in Gegenwart von Kaliumbromid ( KBr ). Diese Verbindungen werden in der Fotografie verwendet, um Silberbilder zu bleichen und sie in Silberbromid umzuwandeln, das entweder mit Thiosulfat fixiert oder neu entwickelt werden kann, um das Originalbild zu intensivieren . Silber bildet Cyanidkomplexe ( Silbercyanid ), die in Gegenwart eines Überschusses an Cyanidionen wasserlöslich sind. Silbercyanidlösungen werden beim Galvanisieren von Silber verwendet. [31]

Die üblichen Oxidationsstufen von Silber sind (in der Reihenfolge ihrer Gemeinsamkeit): +1 (der stabilste Zustand; zum Beispiel Silbernitrat , AgNO 3 ); +2 (stark oxidierend; zum Beispiel Silber (II) fluorid , AgF 2 ); und sogar sehr selten +3 (extrem oxidierend; zum Beispiel Kaliumtetrafluorargentat (III), KAgF 4 ). [32] Um den + 3-Zustand zu erreichen, sind sehr starke Oxidationsmittel wie Fluor oder Peroxodisulfat erforderlich , und einige Silber (III) -Verbindungen reagieren mit Luftfeuchtigkeit und greifen Glas an. [33]In der Tat wird Silber (III) -fluorid üblicherweise durch Umsetzen von Silber oder Silbermonofluorid mit dem stärksten bekannten Oxidationsmittel, Krypton-Difluorid, erhalten . [34]

Verbindungen

Oxide und Chalkogenide

Silber (I) sulfid

Silber und Gold haben eher geringe chemische Affinitäten für Sauerstoff als Kupfer, und es wird daher erwartet, dass Silberoxide thermisch ziemlich instabil sind. Lösliche Silber (I) -Salze fällen bei Zugabe von Alkali dunkelbraunes Silber (I) -oxid , Ag 2 O. (Das Hydroxid AgOH liegt nur in Lösung vor, andernfalls zersetzt es sich spontan zum Oxid.) Silber (I) oxid wird sehr leicht zu metallischem Silber reduziert und zersetzt sich oberhalb von 160 ° C zu Silber und Sauerstoff. [35] Diese und andere Silber (I) -Verbindungen können durch das starke Oxidationsmittel Peroxodisulfat zu schwarzem AgO, einem gemischten Silber (I, III) -oxid der Formel Ag I Ag III O , oxidiert werden2 . Einige andere Mischoxide mit Silber in nichtintegralen Oxidationsstufen, nämlich Ag 2 O 3 und Ag 3 O 4 , sind ebenfalls bekannt, ebenso wie Ag 3 O, das sich wie ein metallischer Leiter verhält. [35]

Silber (I) sulfid , Ag 2 S, wird sehr leicht aus seinen Bestandteilen gebildet und ist die Ursache für den schwarzen Anlauf einiger alter Silberobjekte. Es kann auch aus der Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Silbermetall oder wässrigen Ag + -Ionen gebildet werden. Viele nichtstöchiometrische Selenide und Telluride sind bekannt; Insbesondere Agte \ 3 ist ein Niedertemperatur - Supraleiter . [35]

Halogenide

Die drei üblichen Silberhalogenidniederschläge: von links nach rechts Silberiodid , Silberbromid und Silberchlorid .

Das einzige bekannte Silberdhalogenid ist das Difluorid AgF 2 , das aus den Elementen unter Hitze gewonnen werden kann. Silber (II) fluorid ist ein starkes, aber thermisch stabiles und daher sicheres Fluorierungsmittel, das häufig zur Synthese von Fluorkohlenwasserstoffen verwendet wird . [36]

Im krassen Gegensatz dazu sind alle vier Silber (I) -halogenide bekannt. Das Fluorid , Chlorid und Bromid haben die Natriumchloridstruktur, aber das Iodid hat drei bekannte stabile Formen bei verschiedenen Temperaturen; dass bei Raumtemperatur die kubische Zinkblendestruktur ist. Sie können alle durch die direkte Reaktion ihrer jeweiligen Elemente erhalten werden. [36] Mit absteigender Halogengruppe gewinnt das Silberhalogenid immer mehr kovalenten Charakter, die Löslichkeit nimmt ab und die Farbe ändert sich vom weißen Chlorid zum gelben Iodid als Energie, die für den Ligand-Metall-Ladungstransfer (X - Ag +) benötigt wird → XAg) nimmt ab.[36] Das Fluorid ist anomal, da das Fluoridion so klein ist, dass es eine beträchtliche Solvatationsenergie aufweist und daher in hohem Maße wasserlöslich ist und Di- und Tetrahydrate bildet. [36] Die anderen drei Silberhalogenide sind in wässrigen Lösungen hochunlöslich und werden sehr häufig in gravimetrischen Analysemethoden verwendet. [18] Alle vier sind lichtempfindlich (obwohl das Monofluorid nur für ultraviolettes Licht geeignet ist), insbesondere das Bromid und das Iodid, die sich zu Silbermetall photozersetzen, und wurden daher in der traditionellen Fotografie verwendet. [36] Die Reaktion ist: [37]

X - + → X + e - (Anregung des Halogenidions, das sein zusätzliches Elektron in das Leitungsband abgibt)
Ag + + e - → Ag (Freisetzung eines Silberions, das aus einem Elektron ein Silberatom macht)

Der Prozess ist nicht reversibel, da sich das freigesetzte Silberatom typischerweise an einem Kristalldefekt oder einer Verunreinigungsstelle befindet, so dass die Energie des Elektrons so weit gesenkt wird, dass es "eingefangen" wird. [37]

Andere anorganische Verbindungen

Medien abspielen
Silberkristalle bilden sich auf einer Kupferoberfläche in einer Silbernitratlösung
Kristalle aus Silbernitrat

Weißes Silbernitrat , AgNO 3 , ist ein vielseitiger Vorläufer für viele andere Silberverbindungen, insbesondere die Halogenide, und ist viel weniger lichtempfindlich. Es wurde einst Mondätzmittel genannt, weil Silber von den alten Alchemisten Luna genannt wurde, die glaubten, dass Silber mit dem Mond verbunden war. [38] Es wird häufig für gravimetrische Analysen verwendet, wobei die Unlöslichkeit der schwereren Silberhalogenide ausgenutzt wird, für die es ein üblicher Vorläufer ist. [18] Silbernitrat wird in der organischen Synthese auf vielfältige Weise verwendet , z. B. zur Entschützung und Oxidation. Ag + bindet Alkenereversibel, und Silbernitrat wurde verwendet, um Gemische von Alkenen durch selektive Absorption zu trennen. Das resultierende Addukt kann mit Ammoniak zersetzt werden , um das freie Alken freizusetzen. [39]

Gelbes Silbercarbonat , Ag 2 CO 3 kann leicht hergestellt werden, indem wässrige Lösungen von Natriumcarbonat mit einem Mangel an Silbernitrat umgesetzt werden. [40] Seine Hauptanwendung ist die Herstellung von Silberpulver zur Verwendung in der Mikroelektronik. Es wird mit Formaldehyd reduziert und produziert Silber, das frei von Alkalimetallen ist: [41]

Ag 2 CO 3 + CH 2 O → 2 Ag + 2 CO 2 + H 2

Silbercarbonat wird auch als Reagenz in der organischen Synthese wie der Koenigs-Knorr-Reaktion verwendet . Bei der Fétizon-Oxidation wirkt Silbercarbonat auf Celite als Oxidationsmittel zur Bildung von Lactonen aus Diolen . Es ist auch zu konvertieren verwendet Alkyl Bromide in Alkoholen . [40]

Silberfulminat , AgCNO, ein starker, berührungsempfindlicher Sprengstoff, der in Schlagkappen verwendet wird , wird durch Reaktion von Silbermetall mit Salpetersäure in Gegenwart von Ethanol hergestellt . Andere gefährlich explosive Silberverbindungen sind Silberazid AGN 3 durch Umsetzung des gebildeten Silbernitrat mit Natriumazid , [42] und Silber Acetylid , Ag 2 C 2 , gebildet wird, wenn Silber reagiert mit Acetylen - Gas in Ammoniaklösung. [26]In seiner charakteristischsten Reaktion zersetzt sich Silberazid explosionsartig und setzt Stickstoffgas frei. Angesichts der Lichtempfindlichkeit von Silbersalzen kann dieses Verhalten durch Lichteinwirkung auf seine Kristalle induziert werden. [26]

2 AgN
3
(s) → 3 N.
2
(g) + 2 Ag (s)

Koordinationsverbindungen

Struktur des Diamminesilber (I) -Komplexes [Ag (NH 3 ) 2 ] +

Silberkomplexe ähneln in der Regel denen des leichteren Homologen Kupfer. Silber (III) -Komplexe sind in der Regel selten und lassen sich sehr leicht auf die stabileren niedrigeren Oxidationsstufen reduzieren, obwohl sie etwas stabiler sind als die von Kupfer (III). Beispielsweise können die quadratischen planaren Periodat- [Ag (IO 5 OH) 2 ] 5– - und Tellurat [Ag {TeO 4 (OH) 2 } 2 ] 5– -Komplexe durch Oxidation von Silber (I) mit alkalischem Peroxodisulfat hergestellt werden . Das gelbe diamagnetische [AgF 4 ] - ist viel weniger stabil, raucht in feuchter Luft und reagiert mit Glas. [33]

Silber (II) -Komplexe sind häufiger. Wie die valenzisoelektronischen Kupfer (II) -Komplexe sind sie normalerweise quadratisch planar und paramagnetisch, was durch die stärkere Feldaufteilung für 4d-Elektronen als für 3d-Elektronen erhöht wird. Wässriges Ag 2+ , das durch Oxidation von Ag + durch Ozon hergestellt wird, ist selbst in sauren Lösungen ein sehr starkes Oxidationsmittel: Es wird aufgrund der Komplexbildung in Phosphorsäure stabilisiert . Peroxodisulfatoxidation ist im Allgemeinen notwendig, um die stabileren Komplexe mit heterocyclischen Aminen wie [Ag (py) 4 ] 2+ und [Ag (bipy) 2 ] 2+ zu erhalten: Diese sind stabil, sofern das Gegenion das Silber nicht auf die Oxidationsstufe +1 zurückbringen kann. [AgF 4 ] 2− ist auch in seinem violetten Bariumsalz bekannt, ebenso wie einige Silber (II) -Komplexe mit N- oder O- Donorliganden wie Pyridincarboxylaten. [43]

Die mit Abstand wichtigste Oxidationsstufe für Silber in Komplexen ist +1. Das Ag + -Kation ist wie seine Homologen Cu + und Au + diamagnetisch, da alle drei Elektronenkonfigurationen mit geschlossener Schale ohne ungepaarte Elektronen aufweisen: Seine Komplexe sind farblos, sofern die Liganden nicht zu leicht polarisiert sind, wie z. B. I - . Ag + bildet mit den meisten Anionen Salze, aber es zögert, sich an Sauerstoff zu koordinieren, und daher sind die meisten dieser Salze in Wasser unlöslich: Ausnahmen sind Nitrat, Perchlorat und Fluorid. Das tetrakoordinierte tetraedrische wässrige Ion [Ag (H 2 O) 4 ] + ist bekannt, aber die charakteristische Geometrie für das Ag +Das Kation ist 2-koordiniert linear. Beispielsweise löst sich Silberchlorid leicht in überschüssigem wässrigem Ammoniak unter Bildung von [Ag (NH 3 ) 2 ] + ; Silbersalze lösen sich in der Fotografie aufgrund der Bildung des Thiosulfatkomplexes [Ag (S 2 O 3 ) 2 ] 3− ; und die Cyanidextraktion für Silber (und Gold) erfolgt durch Bildung des Komplexes [Ag (CN) 2 ] - . Silbercyanid bildet das lineare Polymer {Ag-C≡N → Ag-C≡N →}; Silber Thiocyanat hat eine ähnliche Struktur, aber bildet eine Zickzack statt aufgrund des sp 3 - hybridisierten Schwefelatom.Chelatliganden können keine linearen Komplexe bilden, und daher neigen Silber (I) -Komplexe dazu, Polymere zu bilden. Es gibt einige Ausnahmen, wie die nahezu tetraedrischen Diphosphin- und Diarsinkomplexe [Ag (L - L) 2 ] + . [44]

Metallorganisch

Unter Standardbedingungen bildet Silber aufgrund der Schwäche der Ag-C-Bindung keine einfachen Carbonyle. Einige sind bei sehr niedrigen Temperaturen um 6–15 K bekannt, wie das grüne, planare paramagnetische Ag (CO) 3 , das bei 25–30 K dimerisiert, wahrscheinlich durch Bildung von Ag-Ag-Bindungen. Zusätzlich ist das Silbercarbonyl [Ag (CO)] [B (OTeF 5 ) 4 ] bekannt. Es sind polymere AgLX-Komplexe mit Alkenen und Alkinen bekannt, aber ihre Bindungen sind thermodynamisch schwächer als die der Platinkomplexe (obwohl sie leichter gebildet werden als die der analogen Goldkomplexe): Sie sind auch ziemlich unsymmetrisch und zeigen die schwache π- Bindung in Gruppe 11. Ag - C σBindungen können auch durch Silber (I) wie Kupfer (I) und Gold (I) gebildet werden, aber die einfachen Alkyle und Aryle von Silber (I) sind noch weniger stabil als die von Kupfer (I) (die dazu neigen, unter zu explodieren) Umgebungsbedingungen). Beispielsweise spiegelt sich eine schlechte thermische Stabilität in den relativen Zersetzungstemperaturen von AgMe (–50 ° C) und CuMe (–15 ° C) sowie von PhAg (74 ° C) und PhCu (100 ° C) wider. [45]

Die C-Ag-Bindung wird durch Perfluoralkylliganden stabilisiert, beispielsweise in AgCF (CF 3 ) 2 . [46] Alkenylsilberverbindungen sind auch stabiler als ihre Alkylsilber-Gegenstücke. [47] Silber- NHC-Komplexe lassen sich leicht herstellen und werden üblicherweise zur Herstellung anderer NHC-Komplexe durch Verdrängung labiler Liganden verwendet. Zum Beispiel die Reaktion des Bis (NHC) silber (I) -Komplexes mit Bis (acetonitril) palladiumdichlorid oder Chlorido (dimethylsulfid) gold (I) : [48]

Intermetallisch

Verschiedene Farben von Silber-Kupfer-Gold-Legierungen

Silber bildet mit den meisten anderen Elementen des Periodensystems Legierungen . Die Elemente der Gruppen 1–3 mit Ausnahme von Wasserstoff , Lithium und Beryllium sind in der kondensierten Phase mit Silber sehr gut mischbar und bilden intermetallische Verbindungen. diejenigen aus den Gruppen 4–9 sind nur schlecht mischbar; Die Elemente der Gruppen 10–14 (außer Bor und Kohlenstoff ) weisen sehr komplexe Ag-M-Phasendiagramme auf und bilden die kommerziell wichtigsten Legierungen. und die verbleibenden Elemente im Periodensystem haben keine Konsistenz in ihren Ag-M-Phasendiagrammen. Bei weitem die wichtigsten derartigen Legierungen sind solche mit Kupfer: Das meiste Silber, das für Münzen und Schmuck verwendet wird, ist in Wirklichkeit eine Silber-Kupfer-Legierung, und dieeutektisches Gemisch wird im Vakuum verwendet Löten . Die beiden Metalle sind als Flüssigkeiten vollständig mischbar, jedoch nicht als Feststoffe. Ihre Bedeutung in der Industrie beruht auf der Tatsache, dass ihre Eigenschaften über einen weiten Bereich von Variationen der Silber- und Kupferkonzentration geeignet sind, obwohl die meisten nützlichen Legierungen dazu neigen, silberreicher zu sein als das eutektische Gemisch (71,9% Silber und 28,1% Kupfer) Gewicht und 60,1% Silber und 28,1% Kupfer pro Atom). [49]

Die meisten anderen binären Legierungen sind wenig nützlich: Beispielsweise sind Silber-Gold-Legierungen zu weich und Silber- Cadmium- Legierungen zu giftig. Ternäre Legierungen haben eine viel größere Bedeutung: Zahnamalgame sind normalerweise Silber-Zinn-Quecksilber-Legierungen, Silber-Kupfer-Gold-Legierungen sind in Schmuck sehr wichtig (normalerweise auf der goldreichen Seite) und haben eine Vielzahl von Härten und Farben, Silber - Kupfer-Zink - Legierungen sind als niedrigschmelzende Lote, und Silber-cadmium- Indium (mit drei benachbarten Elementen im Periodensystem) ist nützlich in Kernreaktoren wegen seiner hohen thermischen Neutroneneinfang Querschnitt , gute Wärmeleitung, mechanische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit in heißem Wasser. [49]

Etymologie

Das Wort "Silber" kommt im Altenglischen in verschiedenen Schreibweisen vor, wie z. B. seolfor und siolfor . Es ist verwandt mit althochdeutschem Silabar ; Gotisches Silubr ; oder altnordische silfr , die alle letztendlich aus protogermanischen * silubra stammen . Die baltoslawischen Wörter für Silber sind den germanischen Wörtern ziemlich ähnlich (z. B. russisch серебро [ serebró ], polnisch srebro , litauisch sidãbras ), ebenso wie die keltiberische Formsilabur . Sie können einen gemeinsamen indoeuropäischen Ursprung haben, obwohl ihre Morphologie eher auf ein nicht-indoeuropäisches Wanderwort hindeutet . [50] [51] Einige Wissenschaftler haben daher einen paläo-hispanischen Ursprung vorgeschlagen und als Beweis auf die baskische Form Zilharr hingewiesen . [52]

Das chemische Symbol Ag stammt vom lateinischen Wort für "Silber", argentum (vergleiche Altgriechisch ἄργυρος, árgyros ), von der proto-indo-europäischen Wurzel * h₂erǵ- (früher rekonstruiert als * arǵ- ) und bedeutet "weiß" oder "weiß" leuchtenden". Dies war das übliche proto-indo-europäische Wort für das Metall, dessen Reflexe im Germanischen und Baltoslawischen fehlen. [51]

Geschichte

Silberplatte aus dem 4. Jahrhundert

Silber war eines der sieben Metalle der Antike , die prähistorischen Menschen bekannt waren und deren Entdeckung damit der Geschichte verloren geht. [53] Insbesondere die drei Metalle der Gruppe 11, Kupfer, Silber und Gold, kommen in der Natur in elementarer Form vor und wurden wahrscheinlich als erste primitive Geldformen im Gegensatz zum einfachen Tauschhandel verwendet. [54] Im Gegensatz zu Kupfer führte Silber jedoch aufgrund seiner geringen strukturellen Festigkeit nicht zum Wachstum der Metallurgie und wurde häufiger dekorativ oder als Geld verwendet. [55] Da Silber reaktiver als Gold ist, waren die Vorräte an einheimischem Silber viel geringer als die an Gold. [54]Zum Beispiel war Silber in Ägypten bis um das 15. Jahrhundert v. Chr. Teurer als Gold: [56] Es wird angenommen, dass die Ägypter Gold von Silber getrennt haben, indem sie die Metalle mit Salz erhitzt und dann das zu dem Metall erzeugte Silberchlorid reduziert haben . [57]

Die Situation änderte sich mit der Entdeckung der Cupellation , einer Technik, mit der Silbermetall aus seinen Erzen gewonnen werden konnte. Während in Kleinasien und auf den Inseln der Ägäis gefundene Schlackenhaufen darauf hindeuten, dass Silber bereits im 4. Jahrtausend v. Chr. Von Blei getrennt wurde [7], war Sardinien im frühen Chalkolithikum eines der frühesten Silbergewinnungszentren in Europa Zeitraum , [58] diese Techniken verbreiteten nicht weit , bis später, wenn es in der gesamten Region und darüber hinaus zu verbreiten. [56] Die Ursprünge der Silberproduktion in Indien, China und Japan waren mit ziemlicher Sicherheit gleich alt, sind aber aufgrund ihres hohen Alters nicht gut dokumentiert. [57]

Silberabbau und -verarbeitung in Kutná Hora , Böhmen, 1490er Jahre

Als die Phönizier zum ersten Mal nach Spanien kamen , erhielten sie so viel Silber, dass sie nicht alles auf ihre Schiffe bringen konnten, und verwendeten daher Silber, um ihre Anker anstelle von Blei zu beschweren. [56] Zur Zeit der griechischen und römischen Zivilisation waren Silbermünzen ein Grundnahrungsmittel der Wirtschaft: [54] Die Griechen extrahierten bereits im 7. Jahrhundert v. Chr. Silber aus Galena , [56] und der Aufstieg Athens war teilweise vollzogen möglich durch die nahe gelegenen Silberminen in Laurium , aus denen sie von 600 bis 300 v. Chr. etwa 30 Tonnen pro Jahr förderten . [59] Die Stabilität der römischen Währungstützte sich in hohem Maße auf die Lieferung von Silberbarren, hauptsächlich aus Spanien, die römische Bergleute in einem Ausmaß produzierten , das vor der Entdeckung der Neuen Welt ihresgleichen suchte . Mit einer Spitzenproduktion von 200 Tonnen pro Jahr zirkulierte Mitte des zweiten Jahrhunderts n. Chr. In der römischen Wirtschaft ein geschätzter Silberbestand von 10000 Tonnen , der fünf- bis zehnmal so hoch war wie die Gesamtmenge an Silber, die dem mittelalterlichen Europa und dem abbasidischen Kalifat zur Verfügung stand um 800 n. Chr. [60] [61]Die Römer verzeichneten im gleichen Zeitraum auch die Gewinnung von Silber in Mittel- und Nordeuropa. Diese Produktion kam mit dem Untergang des Römischen Reiches fast vollständig zum Erliegen und sollte erst zur Zeit Karls des Großen wieder aufgenommen werden : Bis dahin waren bereits Zehntausende Tonnen Silber gefördert worden. [57]

Mitteleuropa wurde im Mittelalter zum Zentrum der Silberproduktion , da die von den alten Zivilisationen ausgebeuteten Mittelmeervorkommen erschöpft waren. Silberminen wurden in Böhmen , Sachsen , Erzgebirge , Elsass , der Lahn , dem Siegerland , Schlesien , Ungarn , Norwegen , der Steiermark , Salzburg und dem südlichen Schwarzwald eröffnet. Die meisten dieser Erze waren ziemlich reich an Silber und konnten einfach von Hand vom verbleibenden Gestein getrennt und dann geschmolzen werden; Einige Ablagerungen von einheimischem Silber wurden ebenfalls angetroffen. Viele dieser Minen waren bald erschöpft, aber einige von ihnen blieben bis zur industriellen Revolution aktiv , bevor die weltweite Silberproduktion bei mageren 50 Tonnen pro Jahr lag. [57] Auf dem amerikanischen Kontinent wurde die Hochtemperatur-Silber-Blei- Cupellationstechnologie bereits 60–120 n. Chr. Von Zivilisationen vor den Inkas entwickelt. Während dieser Zeit wurden weiterhin Silbervorkommen in Indien, China, Japan und im präkolumbianischen Amerika abgebaut. [57] [62]

Mit der Entdeckung von Amerika und der Plünderung von Silber von den spanischen Eroberern, Mittel- und Südamerika wurden die dominierenden Produzenten von Silber bis etwa Anfang des 18. Jahrhunderts, vor allem Peru , Bolivien , Chile und Argentinien : [57] die letzten Diese Länder haben später ihren Namen von dem Metall, das so viel von seinem Mineralreichtum ausmachte. [59] Der Silberhandel machte einem globalen Austauschnetzwerk Platz. Wie ein Historiker es ausdrückte, "ging Silber um die Welt und ließ die Welt umhergehen". [63]Ein Großteil dieses Silbers gelangte in die Hände der Chinesen. Ein portugiesischer Kaufmann bemerkte 1621, dass Silber "um die ganze Welt wandert ... bevor es nach China strömt, wo es wie in seinem natürlichen Zentrum bleibt". [64] Dennoch ging ein Großteil davon nach Spanien, wodurch spanische Herrscher militärische und politische Ambitionen sowohl in Europa als auch in Amerika verfolgen konnten. "Minen der Neuen Welt", schlussfolgerten mehrere Historiker, "unterstützten das spanische Reich." [65]

Im 19. Jahrhundert zog die Primärproduktion von Silber nach Nordamerika, insbesondere Kanada , Mexiko und Nevada in den Vereinigten Staaten : einige sekundäre Produktion von Blei und Zinkerzen fand auch in Europa und Ablagerungen in Sibirien und dem russischen Fernen Osten als sowie in Australien wurden abgebaut. [57] PolenIn den 1970er Jahren wurde er zu einem wichtigen Produzenten, nachdem er silberreiche Kupfervorkommen entdeckt hatte, bevor das Produktionszentrum im folgenden Jahrzehnt nach Amerika zurückkehrte. Peru und Mexiko gehören noch heute zu den primären Silberproduzenten, aber die Verteilung der Silberproduktion auf der ganzen Welt ist recht ausgewogen, und etwa ein Fünftel des Silberangebots stammt aus dem Recycling anstelle der Neuproduktion. [57]

  • Proto-Elamite kniender Stier, der ein herausgespritztes Gefäß hält; 3100–2900 v. 16,3 x 6,3 x 10,8 cm; Metropolitan Museum of Art (New York)

  • Altägyptische Figur des Horus als Falkengott mit ägyptischer Krone; um 500 v. Chr.; Silber und Elektrum ; Höhe: 26,9 cm; Staatliche Sammlung für Ägyptische Kunst ( München , Deutschland)

  • Altgriechische Tetradrachme ; 315–308 v. Durchmesser: 2,7 cm; Metropolitan Museum of Art

  • Altgriechische vergoldete Schale; 2. - 1. Jahrhundert v. Höhe: 7,6 cm, Durchmesser: 14,8 cm; Metropolitan Museum of Art

  • Römische Platte; 1. - 2. Jahrhundert n. Chr .; Höhe: 0,1 cm, Durchmesser: 12,7 cm; Metropolitan Museum of Art

  • Römische Büste von Serapis ; 2. Jahrhundert; 15,6 x 9,5 cm; Metropolitan Museum of Art

  • Ohrbecken mit Szenen aus der Geschichte von Diana und Actaeon; 1613; Länge: 50 cm, Höhe: 6 cm, Breite: 40 cm; Rijksmuseum ( Amsterdam , Niederlande )

  • Französische Rokoko- Terrine; 1749; Höhe: 26,3 cm, Breite: 39 cm, Tiefe: 24 cm; Metropolitan Museum of Art

  • Französische Rokoko-Kaffeekanne; 1757; Höhe: 29,5 cm; Metropolitan Museum of Art

  • Französischer neoklassizistischer Krug; 1784–1785; Höhe: 32,9 cm; Metropolitan Museum of Art

  • Neo-Rokoko- Kaffeekanne; 1845; Gesamt: 32 x 23,8 x 15,4 cm; Cleveland Kunstmuseum ( Cleveland , Ohio , USA)

  • Französische Jugendstil- Dessertlöffel; um 1890; Cooper Hewitt, Smithsonian Design Museum (New York City)

  • Jugendstil jardinière; circa 1905-1910; Höhe: 22 cm, Breite: 47 cm, Tiefe: 22,5 cm; Cooper Hewitt, Smithsonian Design Museum

  • Handspiegel; 1906; Größe: 20,7 cm, Gewicht: 88 g; Rijksmuseum ( Amsterdam , Niederlande )

Symbolische Rolle

Fresko aus dem 16. Jahrhundert, in dem Judas dreißig Silberlinge für seinen Verrat an Jesus erhalten hat

Silber spielt eine gewisse Rolle in der Mythologie und hat verschiedene Verwendung als Metapher und in der Folklore gefunden. Der griechische Dichter Hesiod ‚s Werke und Tage (Zeilen 109-201) Listen unterschiedliche Lebensalter des Menschen nach Metallen genannt wie Gold, Silber, Bronze und Eisen zu Konto für aufeinanderfolgende Zeitalter der Menschheit. [66] Ovid ‚s Metamorphosen enthalten eine weitere Nacherzählung der Geschichte, die eine Illustration von Silber metaphorischer Verwendung bedeutet das zweitbeste in einer Reihe enthält, besser als Bronze aber schlechter als Gold:

Aber als der gute Saturn , der von oben
verbannt wurde, in die Hölle gefahren wurde, war die Welt unter Jupiter .
Nachfolgende Zeiten ein Silberzeitalter siehe,
Hervorragendes Messing, aber mehr durch Gold ausgezeichnet.

-  Ovid, Metamorphosen , Buch I, trans. John Dryden

In der Folklore wurde allgemein angenommen, dass Silber mystische Kräfte besitzt: Beispielsweise wird in einer solchen Folklore oft angenommen , dass eine aus Silber gegossene Kugel die einzige Waffe ist, die gegen einen Werwolf , eine Hexe oder andere Monster wirksam ist . [67] [68] [69] Daraus entwickelte sich die Redewendung einer Silberkugel zu einer bildlichen Bezugnahme auf eine einfache Lösung mit sehr hoher Effektivität oder fast wundersamen Ergebnissen, wie in dem viel diskutierten Software-Engineering- Papier No Silver Bullet . [70] Andere Kräfte, die Silber zugeschrieben werden, umfassen die Entdeckung von Gift und die Erleichterung des Durchgangs in diemythisches Reich der Feen . [69]

Die Silberproduktion hat auch die Bildsprache inspiriert. Im gesamten Alten Testament der Bibel finden sich klare Hinweise auf die Cupellation , wie in Jeremias Zurechtweisung an Juda: "Der Balg wird verbrannt, das Blei wird vom Feuer verbraucht; der Gründer schmilzt vergebens; denn die Gottlosen werden nicht weggerissen." Verwerfliches Silber sollen die Menschen sie nennen, weil der Herr sie verworfen hat. " (Jeremia 6: 19–20) Jeremia war sich auch des Blechs bewusst, was die Formbarkeit und Duktilität des Metalls veranschaulicht: "Silber, das in Platten ausgebreitet wird, wird aus Tarsis und Gold aus Uphaz, dem Werk des Arbeiters, und der Hände gebracht des Gründers: Blau und Lila ist ihre Kleidung: Sie sind alle das Werk schlauer Männer. " (Jeremia 10: 9) [56]

Silber hat auch eine negativere kulturelle Bedeutung: Die Redewendung 30 Silberlinge , die sich auf eine Belohnung für Verrat bezieht, bezieht sich auf das Bestechungsgeld, das Judas Iscariot im Neuen Testament von jüdischen Führern in Jerusalem genommen haben soll , um Jesus von Nazareth an Soldaten von zu übergeben der Hohepriester Kaiphas. [71] Ethisch symbolisiert Silber auch Gier und Bewusstseinsverschlechterung; Dies ist der negative Aspekt, die Pervertierung seines Wertes. [72]

Vorkommen und Produktion

Akanthitprobe aus der Imider- Mine in Marokko

Der Silbergehalt in der Erdkruste beträgt 0,08 ppm , fast genau so viel  wie der von Quecksilber . Es kommt hauptsächlich in Sulfiderzen vor , insbesondere in Akanthit und Argentit , Ag 2 S. Argentitablagerungen enthalten manchmal auch natives Silber, wenn sie in reduzierenden Umgebungen auftreten, und wenn sie mit Salzwasser in Kontakt kommen, werden sie in Chlorargyrit (einschließlich Hornsilber ) umgewandelt. Das ist in Chile und New South Wales verbreitet . [73] Die meisten anderen Silbermineralien sind Silberpniktide oderChalkogenide ; Sie sind im Allgemeinen glänzende Halbleiter. Die meisten echten Silbervorkommen stammten im Gegensatz zu Silbervorkommen anderer Metalle aus dem Vulkanismus der Tertiärzeit . [74]

Die Hauptquellen für Silber sind die Erze von Kupfer, Kupfer-Nickel, Blei und Blei-Zink, die aus Peru , Bolivien , Mexiko , China , Australien , Chile , Polen und Serbien gewonnen werden . [7] Peru, Bolivien und Mexiko fördern seit 1546 Silber und sind nach wie vor bedeutende Weltproduzenten. Die wichtigsten Silberminen sind Cannington (Australien), Fresnillo (Mexiko), San Cristóbal (Bolivien), Antamina (Peru), Rudna (Polen) und Penasquito (Mexiko). [75]Die wichtigsten kurzfristigen Minenentwicklungsprojekte bis 2015 sind Pascua Lama (Chile), Navidad (Argentinien), Jaunicipio (Mexiko), Malku Khota (Bolivien) [76] und Hackett River (Kanada). [75] In Zentralasien gibt es in Tadschikistan einige der größten Silbervorkommen der Welt. [77]

Silber wird in der Regel in der Natur in Kombination mit anderen Metallen, oder in Mineralien gefunden Silberverbindungen enthalten, in der Regel in Form von Sulfiden , wie Galenit (Bleisulfid) oder Cerussit (Bleicarbonat). So ist die Primärproduktion von Silber erfordert das Schmelzen und dann cupellation von argentiferous Bleierzen, ein historisch wichtigen Prozess. [78] Blei schmilzt bei 327 ° C, Bleioxid bei 888 ° C und Silber schmilzt bei 960 ° C. Um das Silber abzutrennen, wird die Legierung bei einer hohen Temperatur von 960 ° C bis 1000 ° C in einer oxidierenden Umgebung erneut geschmolzen. Das Blei oxidiert zu Bleimonoxid , dann als bekannt litharge, der den Sauerstoff der anderen vorhandenen Metalle einfängt. Das flüssige Bleioxid wird durch Kapillarwirkung in die Herdauskleidungen entfernt oder absorbiert . [79] [80] [81]

Ag (s) + 2 Pb (s) + O.
2
(g) → 2 PbO (absorbiert) + Ag (l)

Heute wird Silbermetall hauptsächlich als sekundäres Nebenprodukt der elektrolytischen Raffination von Kupfer, Blei und Zink sowie durch Anwendung des Parkes-Verfahrens auf Blei aus Erz, das auch Silber enthält, hergestellt. [82] Bei solchen Prozessen folgt Silber dem betreffenden Nichteisenmetall durch seine Konzentration und Schmelze und wird später gereinigt. Beispielsweise wird bei der Kupferherstellung gereinigtes Kupfer elektrolytisch auf der Kathode abgeschieden, während sich die weniger reaktiven Edelmetalle wie Silber und Gold unter der Anode als sogenannter "Anodenschlamm" sammeln. Dieses wird dann durch Behandlung mit heißer belüfteter verdünnter Schwefelsäure abgetrennt und von unedlen Metallen gereinigtSäure und Erhitzen mit Kalk- oder Siliciumdioxidflussmittel, bevor das Silber durch Elektrolyse in Nitratlösung auf eine Reinheit von über 99,9% gereinigt wird. [73]

Feinsilber von handelsüblicher Qualität ist zu mindestens 99,9% rein und es sind Reinheiten von mehr als 99,999% erhältlich. Im Jahr 2014 war Mexiko der größte Silberproduzent (5.000 Tonnen oder 18,7% der weltweiten Gesamtmenge von 26.800 t), gefolgt von China (4.060 t) und Peru (3.780 t). [82]

In Meeresumgebungen

Die Silberkonzentration im Meerwasser ist niedrig (pmol / l). Die Pegel variieren je nach Tiefe und zwischen den Gewässern. Die Konzentrationen an gelöstem Silber reichen von 0,3 pmol / l in Küstenoberflächengewässern bis 22,8 pmol / l in pelagischen Tiefengewässern. [83] Die Analyse des Vorhandenseins und der Dynamik von Silber in Meeresumgebungen ist aufgrund dieser besonders geringen Konzentrationen und komplexen Wechselwirkungen in der Umwelt schwierig. [84] Obwohl es sich um ein seltenes Spurenmetall handelt, werden die Konzentrationen stark durch Fluss-, Äol-, Atmosphären- und Auftriebsinputs sowie durch anthropogene Inputs durch Einleitung, Abfallentsorgung und Emissionen von Industrieunternehmen beeinflusst. [85] [86]Andere interne Prozesse wie die Zersetzung organischer Stoffe können eine Quelle für gelöstes Silber in tieferen Gewässern sein, das durch Aufquellen und vertikales Mischen in einige Oberflächengewässer eingespeist wird. [86]

Im Atlantik und im Pazifik sind die Silberkonzentrationen an der Oberfläche minimal, steigen jedoch in tieferen Gewässern an. [87] Silber wird vom Plankton in der photischen Zone aufgenommen, mit der Tiefe remobilisiert und in tiefen Gewässern angereichert. Silber wird vom Atlantik zu den anderen ozeanischen Wassermassen transportiert. [85] In nordpazifischen Gewässern wird Silber langsamer remobilisiert und im Vergleich zu tiefen atlantischen Gewässern zunehmend angereichert. Silber weist zunehmende Konzentrationen auf, die dem großen ozeanischen Förderband folgen, das Wasser und Nährstoffe vom Nordatlantik über den Südatlantik bis zum Nordpazifik transportiert. [88]

Es gibt keine umfangreiche Datenmenge, die sich darauf konzentriert, wie das Leben im Meer von Silber beeinflusst wird, trotz der wahrscheinlichen schädlichen Auswirkungen, die es auf Organismen durch Bioakkumulation , Assoziation mit Partikeln und Sorption haben könnte . [83] Erst um 1984 begannen die Wissenschaftler, die chemischen Eigenschaften von Silber und die potenzielle Toxizität zu verstehen. Tatsächlich ist Quecksilber das einzige andere Spurenmetall, das die toxischen Wirkungen von Silber übertrifft. Das volle Ausmaß der Silbertoxizität wird jedoch unter ozeanischen Bedingungen aufgrund seiner Fähigkeit zur Übertragung in nicht reaktive biologische Verbindungen nicht erwartet. [89]

In einer Studie verursachte das Vorhandensein von überschüssigem ionischem Silber und Silbernanopartikeln Bioakkumulationseffekte auf Zebrafischorgane und veränderte die chemischen Wege in ihren Kiemen. [90] Darüber hinaus haben sehr frühe experimentelle Studien gezeigt, wie die toxischen Wirkungen von Silber mit dem Salzgehalt und anderen Parametern sowie zwischen Lebensstadien und verschiedenen Arten wie Finfish, Mollusken und Krebstieren schwanken. [91] Eine andere Studie ergab erhöhte Silberkonzentrationen in den Muskeln und in der Leber von Delfinen und Walen, was auf eine Verschmutzung dieses Metalls in den letzten Jahrzehnten hinweist. Silber ist für einen Organismus kein leicht zu eliminierendes Metall, und erhöhte Konzentrationen können zum Tod führen. [92]

Geldnutzung

Eine 2004 American Silver Eagle Goldmünze, geprägt in .999 Feinsilber.

Die frühesten bekannten Münzen wurden um 600 v. Chr. Im Königreich Lydien in Kleinasien geprägt . [93] Die Münzen von Lydia bestanden aus Elektrum , einer natürlich vorkommenden Legierung aus Gold und Silber, die auf dem Gebiet von Lydia erhältlich war. [93] Seit dieser Zeit Silber Normen , in denen der Standard wirtschaftliche Rechnungseinheit ein festes Gewicht von Silber ist, haben in der ganzen Welt bis zum 20. Jahrhundert weit verbreitet. Bemerkenswerte Silbermünzen im Laufe der Jahrhunderte umfassen die griechische Drachme , [94] den römischen Denar , [95]der islamische Dirham , [96] der Karshapana aus dem alten Indien und die Rupie aus der Zeit des Mogulreichs (gruppiert mit Kupfer- und Goldmünzen, um einen trimetallischen Standard zu schaffen), [97] und der spanische Dollar . [98] [99]

Das Verhältnis zwischen der Menge an Silber, die für die Münzprägung verwendet wird, und der Menge, die für andere Zwecke verwendet wird, hat sich im Laufe der Zeit stark verändert. In Kriegszeiten wurde beispielsweise mehr Silber für die Münzprägung zur Finanzierung des Krieges verwendet. [100]

Heute hat Silberbarren den ISO 4217- Währungscode XAG, eines von nur vier Edelmetallen (die anderen sind Palladium , Platin und Gold). [101] Silbermünzen werden aus gegossenen Stäben oder Barren hergestellt, auf die richtige Dicke gerollt, wärmebehandelt und dann zum Schneiden von Rohlingen verwendet . Diese Rohlinge werden dann in einer Prägepresse gemahlen und geprägt; Moderne Prägepressen können 8000 Silbermünzen pro Stunde produzieren. [100]

Preis

Silberpreise werden normalerweise in Feinunzen angegeben . Eine Feinunze entspricht 31.1034768 Gramm. Der Londoner Silberfix wird jeden Arbeitstag um 12.00 Uhr Londoner Zeit veröffentlicht. [102] Dieser Preis wird von mehreren großen internationalen Banken festgelegt und von Mitgliedern des Londoner Goldbarrenmarktes für den Handel an diesem Tag verwendet. Die Preise werden am häufigsten als US-Dollar (USD), Pfund Sterling (GBP) und Euro (EUR) angegeben.

Anwendungen

Schmuck und Besteck

Der geprägte silberne Sarkophag des Heiligen Stanislaus in der Wawel-Kathedrale wurde in den Hauptzentren der europäischen Silberschmiedekunst des 17. Jahrhunderts - Augsburg und Danzig - geschaffen [103].
Silberbesteck aus dem 17. Jahrhundert

Die Hauptverwendung von Silber neben der Münzprägung während des größten Teils der Geschichte war die Herstellung von Schmuck und anderen allgemein verwendbaren Gegenständen, und dies ist auch heute noch eine Hauptverwendung. Beispiele hierfür sind Tafelsilber für Besteck, für das Silber aufgrund seiner antibakteriellen Eigenschaften sehr gut geeignet ist. Westliche Konzertflöten werden normalerweise mit Sterlingsilber überzogen oder daraus hergestellt . [104] Tatsächlich ist das meiste Besteck nur versilbert und nicht aus reinem Silber. Das Silber wird normalerweise durch Galvanisieren an Ort und Stelle gebracht . Versilbertes Glas (im Gegensatz zu Metall) wird für Spiegel, Vakuumflaschen und Christbaumschmuck verwendet. [105]

Da reines Silber sehr weich ist, wird das meiste für diese Zwecke verwendete Silber mit Kupfer legiert, wobei Feinheiten von 925/1000, 835/1000 und 800/1000 üblich sind. Ein Nachteil ist das leichte Anlaufen von Silber in Gegenwart von Schwefelwasserstoff und seinen Derivaten. Das Einbeziehen von Edelmetallen wie Palladium, Platin und Gold ist widerstandsfähig gegen Anlaufen, ist jedoch recht kostspielig. unedle Metalle wie Zink , Cadmium , Silizium und GermaniumVerhindern Sie Korrosion nicht vollständig und neigen Sie dazu, den Glanz und die Farbe der Legierung zu beeinträchtigen. Die elektrolytisch raffinierte Reinversilberung erhöht wirksam die Anlaufbeständigkeit. Die üblichen Lösungen zur Wiederherstellung des Glanzes von angelaufenem Silber sind Tauchbäder, die die Silbersulfidoberfläche zu metallischem Silber reduzieren, und das Reinigen der Anlaufschicht mit einer Paste. Der letztere Ansatz hat auch den willkommenen Nebeneffekt, das Silber gleichzeitig zu polieren. [104] Ein einfacher chemischer Ansatz zur Entfernung des Sulfid-Anlaufs besteht darin, Silbergegenstände mit Aluminiumfolie in Kontakt zu bringen, während sie in Wasser getaucht sind, das ein leitendes Salz wie Natriumchlorid enthält. [ Zitat benötigt ]

Medizin

In der Medizin wird Silber in Wundauflagen eingearbeitet und als Antibiotikabeschichtung in Medizinprodukten verwendet. Wundauflagen, die Silbersulfadiazin oder Silbernanomaterialien enthalten, werden zur Behandlung äußerer Infektionen verwendet. Silber wird auch in einigen medizinischen Anwendungen verwendet, z. B. bei Harnkathetern (bei denen vorläufige Hinweise darauf hinweisen, dass es katheterbedingte Harnwegsinfektionen reduziert ) und bei endotrachealen Atemschläuchen (bei denen Hinweise darauf hinweisen, dass es die beatmungsassoziierte Pneumonie verringert ). [106] [107] Das Silberion ist bioaktiv und in ausreichender Konzentrationtötet leicht Bakterien in vitro ab . Silberionen stören Enzyme in den Bakterien, die Nährstoffe transportieren, Strukturen bilden und Zellwände synthetisieren. Diese Ionen verbinden sich auch mit dem genetischen Material der Bakterien. Silber und Silbernanopartikel werden als antimikrobielles Mittel in einer Vielzahl von Industrie-, Gesundheits- und Haushaltsanwendungen eingesetzt: Wenn Sie beispielsweise Kleidung mit Nanosilberpartikeln infundieren, bleiben sie länger geruchlos. [108] [109] Bakterien können jedoch eine Resistenz gegen die antimikrobielle Wirkung von Silber entwickeln. [110] Silberverbindungen werden vom Körper wie Quecksilber aufgenommenVerbindungen, aber es fehlt die Toxizität der letzteren. Silber und seine Legierungen werden in der Schädelchirurgie als Knochenersatz verwendet, und Silber-Zinn-Quecksilber-Amalgame werden in der Zahnmedizin eingesetzt. [105] Silberdiaminfluorid , das Fluoridsalz eines Koordinationskomplexes mit der Formel [Ag (NH 3 ) 2 ] F, ist ein topisches Medikament (Medikament) zur Behandlung und Vorbeugung von Zahnkaries ( Karies ) und zur Linderung von Zahnüberempfindlichkeit. [111]

Elektronik

Silber ist in der Elektronik für Leiter und Elektroden aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit auch im angelaufenen Zustand sehr wichtig. Bulk-Silber und Silberfolien wurden zur Herstellung von Vakuumröhren verwendet und werden auch heute noch bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, Schaltungen und deren Komponenten verwendet. Beispielsweise wird Silber in hochwertigen Steckverbindern für HF , UKW und höhere Frequenzen verwendet, insbesondere in abgestimmten Schaltkreisen wie Hohlraumfiltern, bei denen Leiter nicht um mehr als 6% skaliert werden können. Gedruckte Schaltungen und RFID- Antennen werden mit Silberfarben hergestellt, [7] [112]Silberpulver und seine Legierungen werden in Pastenzubereitungen für Leiterschichten und Elektroden, Keramikkondensatoren und andere Keramikkomponenten verwendet. [113]

Hartlote

Silberhaltige Hartlote werden zum Hartlöten von metallischen Werkstoffen verwendet, hauptsächlich Kobalt- , Nickel- und Kupferlegierungen, Werkzeugstählen und Edelmetallen. Die Grundkomponenten sind Silber und Kupfer, wobei andere Elemente gemäß der gewünschten spezifischen Anwendung ausgewählt werden: Beispiele umfassen Zink, Zinn, Cadmium, Palladium, Mangan und Phosphor . Silber bietet eine verbesserte Verarbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit während des Gebrauchs. [114]

Chemische Ausrüstung

Silber ist aufgrund seiner geringen chemischen Reaktivität, hohen Wärmeleitfähigkeit und leichten Verarbeitbarkeit bei der Herstellung chemischer Geräte nützlich. Silbertiegel (legiert mit 0,15% Nickel Rekristallisation des Metalls bei Rotglut zu verhindern) wird zur Durchführung alkalische Fusion verwendet. Kupfer und Silber werden auch bei der Chemie mit Fluor verwendet . Geräte, die für hohe Temperaturen ausgelegt sind, sind häufig versilbert. Silber und seine Legierungen mit Gold werden als Draht- oder Ringdichtungen für Sauerstoffkompressoren und Vakuumgeräte verwendet. [115]

Katalyse

Silbermetall ist ein guter Katalysator für Oxidationsreaktionen ; Tatsächlich ist es für die meisten Zwecke etwas zu gut, da fein verteiltes Silber dazu neigt, organische Substanzen vollständig zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren, und daher eher gröberkörniges Silber verwendet wird. Beispielsweise ist 15% Silber auf α-Al 2 O 3 oder Silikaten ein Katalysator für die Oxidation von Ethylen zu Ethylenoxid bei 230–270 ° C. Die Dehydrierung von Methanol zu Formaldehyd wird bei 600–720 ° C über Silbergaze oder Kristallen als Katalysator durchgeführt, ebenso wie die Dehydrierung von Isopropanol zu Aceton. In der Gasphase, Glykol Ausbeuten Glyoxal und Ethanolausbeuten Acetaldehyd , während organische Amine dehydriert sind Nitrile . [115]

Fotografie

Die Lichtempfindlichkeit der Silberhalogenide ermöglichte ihre Verwendung in der traditionellen Fotografie, obwohl die digitale Fotografie, die kein Silber verwendet, jetzt dominiert. Die in der Schwarzweißfotografie verwendete lichtempfindliche Emulsion ist eine Suspension von Silberhalogenidkristallen in Gelatine, die möglicherweise mit einigen Edelmetallverbindungen gemischt ist, um die Lichtempfindlichkeit, Entwicklung und Abstimmung zu verbessern. Für die Farbfotografie müssen spezielle Farbstoffkomponenten und Sensibilisatoren hinzugefügt werden, damit das anfängliche Schwarz-Weiß-Silberbild mit einer anderen Farbstoffkomponente gekoppelt wird. Die ursprünglichen Silberbilder werden gebleicht und das Silber wird dann gewonnen und recycelt. Silbernitrat ist in allen Fällen das Ausgangsmaterial. [116]

Die Verwendung von Silbernitrat und Silberhalogeniden in der Fotografie hat mit dem Aufkommen der digitalen Technologie rapide abgenommen. Von der weltweit höchsten Nachfrage nach fotografischem Silber im Jahr 1999 (267.000.000 Feinunzen oder 8304,6 Tonnen ) ging der Markt bis 2013 um fast 70% zurück. [117]

Nanopartikel

Nanosilberpartikel mit einer Größe zwischen 10 und 100 Nanometern werden in vielen Anwendungen verwendet. Sie werden in leitfähigen Tinten für gedruckte Elektronik verwendet und haben einen viel niedrigeren Schmelzpunkt als größere Silberpartikel mit einer Größe von Mikrometern. Sie werden auch medizinisch in Antibiotika und Antimykotika verwendet, ähnlich wie größere Silberpartikel. [109] Laut dem EU-Observatorium für Nanomaterialien (EUON) werden Silbernanopartikel sowohl in Pigmenten als auch in Kosmetika verwendet. [118] [119]

Verschiedenes

Ein Tablett mit südasiatischen Süßigkeiten , von denen einige mit glänzendem Silbervark bedeckt sind

Als Lebensmittelfarbe wird reines Silbermetall verwendet. Es hat die Bezeichnung E174 und ist in der Europäischen Union zugelassen . [120] Traditionelle pakistanische und indische Gerichte enthalten manchmal dekorative Silberfolie, die als Vark bekannt ist. [121] In verschiedenen anderen Kulturen wird Silber- Dragée zum Dekorieren von Kuchen, Keksen und anderen Dessertartikeln verwendet. [122]

Photochrome Linsen enthalten Silberhalogenide, so dass ultraviolettes Licht bei natürlichem Tageslicht metallisches Silber freisetzt und die Linsen abdunkelt. Die Silberhalogenide werden in geringeren Lichtintensitäten reformiert. In Strahlungsdetektoren werden farblose Silberchloridfilme verwendet. Zeolithsiebe mit Ag + -Ionen werden verwendet, um Meerwasser während der Rettung zu entsalzen, wobei Silberionen verwendet werden, um Chlorid als Silberchlorid auszufällen. Silber wird auch wegen seiner antibakteriellen Eigenschaften für die Wasserdesinfektion verwendet, seine Anwendung ist jedoch durch die Begrenzung des Silberverbrauchs begrenzt. Kolloidales Silber wird in ähnlicher Weise zur Desinfektion geschlossener Schwimmbäder verwendet. während es den Vorteil hat, keinen Geruch nach Hypochlorit abzugebenBehandlungen tun, kolloidales Silber ist nicht effektiv genug für kontaminiertere offene Schwimmbäder. Kleine Silberiodidkristalle werden beim Aussäen von Wolken verwendet , um Regen zu verursachen. [109]

Vorsichtsmaßnahmen

Silberverbindungen weisen im Vergleich zu den meisten anderen Schwermetallen eine geringe Toxizität auf , da sie beim Verdauen vom menschlichen Körper schlecht absorbiert werden und das, was absorbiert wird, schnell in unlösliche Silberverbindungen umgewandelt oder durch Metallothionein komplexiert wird . Silberfluorid und Silbernitrat sind jedoch ätzend und können Gewebeschäden verursachen, die zu Gastroenteritis , Durchfall , fallendem Blutdruck , Krämpfen, Lähmungen und Atemstillstand führen . Bei Tieren, denen wiederholt Silbersalze verabreicht wurden, wurde eine Anämie beobachtet, verlangsamtes Wachstum, Nekrose der Leber und Fettabbau der Leber und Nieren; Es wurde beobachtet, dass Ratten, denen Silberfolie implantiert oder kolloidales Silber injiziert wurde , lokalisierte Tumoren entwickeln. Parenteral verabreichtes kolloidales Silber verursacht eine akute Silbervergiftung. [124] Einige Arten auf Wasserbasis reagieren besonders empfindlich auf Silbersalze und die der anderen Edelmetalle. In den meisten Situationen stellt Silber jedoch keine ernsthaften Umweltgefahren dar. [124]

In großen Dosen können Silber und Verbindungen, die es enthalten, in das Kreislaufsystem aufgenommen und in verschiedenen Körpergeweben abgelagert werden, was zu Argyrie führt , was zu einer blaugrauen Pigmentierung der Haut, der Augen und der Schleimhäute führt . Argyria ist selten und schadet, soweit bekannt, der Gesundheit eines Menschen nicht anderweitig, obwohl es entstellend und normalerweise dauerhaft ist. Leichte Formen von Argyrie werden manchmal mit Zyanose verwechselt . [124] [7]

Metallisches Silber ist wie Kupfer ein antibakterielles Mittel, das den Alten bekannt war und zuerst von Carl Nägeli wissenschaftlich untersucht und als oligodynamischer Effekt bezeichnet wurde . Silberionen schädigen den Stoffwechsel von Bakterien bereits bei so geringen Konzentrationen wie 0,01–0,1 Milligramm pro Liter; Metallisches Silber hat aufgrund der Bildung von Silberoxid einen ähnlichen Effekt. Dieser Effekt geht in Gegenwart von Schwefel aufgrund der extremen Unlöslichkeit von Silbersulfid verloren. [124]

Einige Silberverbindungen sind sehr explosiv, wie zum Beispiel der Stickstoffverbindungen Silber Azid, Silber Amid und Silberfulminat sowie Silberacetylid- , Silberoxalats und Silber (II) -oxid. Sie können beim Erhitzen, Erzwingen, Trocknen, Beleuchten oder manchmal spontan explodieren. Um die Bildung solcher Verbindungen zu vermeiden, sollten Ammoniak und Acetylen von Silbergeräten ferngehalten werden. Silbersalze mit stark oxidierenden Säuren wie Silberchlorat und Silbernitrat können bei Kontakt mit leicht oxidierbaren Materialien wie organischen Verbindungen, Schwefel und Ruß explodieren. [124]

Siehe auch

  • Silbermünze
  • Silbermedaille
  • Freies Silber
  • Liste der Länder nach Silberproduktion
  • Liste der Silberverbindungen
  • Silber als Investition
  • Silverpoint- Zeichnung

Verweise

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  • Transport, Schicksal und Auswirkungen von Silber auf die Umwelt
  • CDC - NIOSH Pocket Guide für chemische Gefahren - Silber
  • Bild in der Element-Sammlung von Heinrich Pniok
  • Bloomberg - Märkte Edel- und Industriemetalle - Silber