Занимательная химия для детей и взрослых - Илья Леенсон

В течение многих столетий в германских рудниках добывали серебро, а также другие полезные ископаемые. Однако почти все большие серебряные самородки уже были найдены в XIV–XVI вв. Из серебра, добывавшегося близ города Иоахимсталя (ныне Яхимов в Чехии), были отчеканены миллионы монет. Они вначале так и назывались – «иоахимсталеры»; затем это название укоротилось до талера (в России же эти монеты называли по первой части слова – ефимками). Талеры были в ходу по всей Европе. От талера произошло и название доллара. Серебряные рудники в Центральной Европе были настолько богаты, что из добывавшегося в них серебра делали огромные вазы, столовые сервизы на сотни персон, на каждый из которых расходовали тонны серебра! Сейчас эти рудники уже сильно истощены.

После открытия и завоевания Америки множество самородков серебра было найдено на территории современных Перу, Чили, Мексики, Боливии. Так, в Чили был обнаружен самородок в виде пластины массой 1420 кг. Последние из самых крупных самородков серебра найдены уже в ХХ в. в Канаде (провинция Онтарио). Один из них, названный «серебряный тротуар», имел длину 30 м и уходил в глубь земли на 18 м. Когда из него было выплавлено чистое серебро, его оказалось 20 т!

Вплоть до 1930-х гг. 75 % добывавшегося серебра шло на изготовление монет. Сейчас серебряные монеты практически нигде не чеканятся (за исключением юбилейных и памятных). Этот ценный металл очень нужен в других областях. Довольно много серебра требуется для изготовления светочувствительных материалов: фото– и кинопленки, пленки для рентгеновских снимков. Серебро – самый лучший в мире проводник электричества. Кроме того, оно химически очень устойчиво. Из серебра делают электрические контакты, устойчивые к коррозии. Им серебрят детали в радиоэлектронике. Много серебра расходуется для изготовления мощных аккумуляторов, которые используются на подводных лодках, в космосе. Еще не так давно во всем мире добывалось в год примерно 9000 т серебра, а расходовалось 10 000 т. «Недостача» покрывалась за счет старых запасов. Сейчас расходы серебра удалось значительно снизить: для цветной кино– и фотопленки, для цветных снимков его нужно намного меньше, чем для черно-белых, а цифровая съемка вовсе обходится без серебра.

Иногда серебряные предметы чернеют. Это верный признак того, что в воздухе есть примеси сероводорода: серебро «боится» этого газа. Источником сероводорода может быть резина, некоторые пластмассы, разлагающиеся белки (тухлые яйца, например). В присутствии влаги и кислорода серебро легко реагирует с сероводородом с образованием на поверхности тончайшей плёнки сульфида: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O. Из-за неровностей поверхности и игры света такая плёнка иногда кажется радужной. Постепенно пленка утолщается, темнеет, становится коричневой, а потом черной. Сульфид серебра выдерживает довольно сильный нагрев, не растворяется в кислотах и щелочах, не берет его и раствор аммиака – нашатырный спирт. Не очень толстую пленку можно удалить механически, отполировав предмет зубной пастой или зубным порошком с мыльной водой. Чтобы защитить поверхность серебра от потемнения, ее пассивируют – покрывают защитной плёнкой. Для этого хорошо очищенное изделие погружают при комнатной температуре на 20 минут в слегка подкисленный 1%-ный раствор дихромата калия K2Cr2O7. Образовавшаяся тонкая пленка Ag2Cr2O7 защищает поверхность.

Иногда серебряные предметы не чернеют, а зеленеют. Это верный признак того, что сплав содержит кроме серебра значительные количества меди. Такой сплав часто называют низкопробным серебром. Зеленый налет содержит основной карбонат меди (CuOH)2CO3. Он образуется из меди под действием углекислого газа, паров воды и кислорода. Некоторые сплавы, внешне очень похожие на серебро, могут вовсе не содержать драгоценного металла. Из таких сплавов наиболее известны нейзильбер – сплав меди, никеля и цинка (название происходит от немецкого Neusilber – «новое серебро»).

Чтобы отличить серебряные изделия от сплавов, похожих на серебро, используют разные способы. Самый простой – реакция с так называемой пробирной кислотой для серебра, которая представляет собой раствор 3 мл концентрированной серной кислоты и 3 г дихромата калия в 32 мл воды. Каплю раствора наносят на поверхность изделия в незаметном месте. Под действием серной кислоты в присутствии сильного окислителя (дихромата) медь и серебро переходят в сульфаты CuSO4 и Ag2SO4, а сульфат серебра быстро превращается в нерастворимый осадок дихромата серебра Ag2Cr2O7 красного цвета. Если каплю реактива осторожно смыть водой, на поверхности останется хорошо заметное на светлом фоне красное пятнышко. Его легко удалить механически; при этом на месте красного останется чуть заметное светлое пятнышко.

Этот метод не дает положительного результата, если в сплаве меньше 25 % серебра (т. е. проба меньше 250). Такие бедные серебром сплавы встречаются довольно редко. В этом случае серебро можно обнаружить, если капнуть на поверхность азотной кислотой, а затем на то же место – раствором поваренной соли. Если в сплаве присутствует серебро, появится молочное помутнение: кислота растворяет небольшое количество металла, а хлорид-ионы дают с ионами серебра белый осадок нерастворимого хлорида AgCl.

Неожиданное применение нашел йодид серебра: с его помощью можно вызвать искусственный дождь. Дождь, как и снег, начинается с образования в облаках из паров воды зародышей – мельчайших кристалликов льда. Далее эти кристаллики быстро растут, становятся тяжелыми и выпадают в виде осадков, превращаясь, в зависимости от погодных условий, в снег, дождь или град. Если воздух абсолютно чистый, зародыши льда могут образоваться только при очень низкой температуре (ниже –30 °С). В присутствии же некоторых веществ-затравок эти зародыши образуются при значительно более высокой температуре. Так можно вызвать искусственный снегопад или дождь.

Одна из лучших затравок – йодид серебра; в его присутствии кристаллы льда начинают расти уже при –9 °С. Существенно, что активность проявляют даже очень маленькие частицы AgI размером всего 10 нм (для сравнения – радиусы ионов Ag+ и I– составляют соответственно 0,15 и 0,22 нм). Теоретически из кубического кристалла AgI размером всего 1 см можно получить 1018 таких мельчайших кубиков. Теперь не покажется удивительным, что для выпадения искусственного дождя требуется исключительно мало иодида серебра. Всего 5 кг этого вещества достаточно для «затравки» огромной территории площадью 1 млн кв. км! При этом в 1 м3 воздуха образуется свыше 3,5 млн центров кристаллизации льда. А чтобы поддерживать образование ледяных зародышей на всей этой площади, достаточно расходовать всего 50 г AgI в час. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую стоимость солей серебра, применение AgI с целью вызвать искусственный дождь оказывается практически выгодным.

Иногда требуется выполнить прямо противоположное задание: «разогнать» тучи, не дать пролиться дождю при проведении какого-либо важного мероприятия (например, Олимпийских игр). В этом случае йодид серебра нужно распылять в облаках заблаговременно, за десятки километров от места проведения торжества. Тогда дождь прольется на леса и поля, а в городе будет солнечная сухая погода (для той же цели используют и твердый диоксид углерода – сухой лед, который также служит хорошей затравкой для роста кристаллов льда).