Взаимодействие серебра с кислотами

Как взаимодействуют кислоты с серебром?

Серебро – химически малоактивно, поэтому его относят к семейству благородных металлов. В воздухе серебро (как химическое вещество) практически не окисляется, с водой не взаимодействует, является инертным металлом. Серебро в обычных условиях слабо взаимодействует с различными кислотами. Объясняется это тем фактом, что в электрохимическом ряду оно стоит после водорода. Серебро не вступает в химическую реакцию с соляной и разбавленной серной кислотой.

Серебро окисляется в реакции с горячей концентрированной серной кислотой и соляной кислотой в присутствии свободного кислорода. Серебро может вступать в химическую реакцию с кислотами, которые проявляют свойства окислителей, то есть содержать кислород.

Свойства серебра слабого взаимодействия с кислотами активно используется при производстве:

серебряной посуды,
серебряных ложек и вилок,
серебряных ювелирных изделий,
серебряных монет, наград и значков.

Серебро устойчиво к действию многих холодных и горячих кислот, щелочах и растворах солей, а также в ряде органических соединений. Холодная соляная кислота медленно действует на серебро благодаря образованию нерастворимой пленки из хлорида серебра.

В этой статье мы рассмотрим следующие химические реакции:

реакция серебра и соляной кислоты;
реакция серебра и серной кислоты;
реакция серебра и азотной кислоты.

Способ получения нитрата серебра высокой степени чистоты

Способ может быть использован для синтеза соединений серебра. Получают нитрат серебра высокой степени чистоты упариванием раствора нитрата серебра, нагреванием раствора и введением высаливателя — концентрированной азотной кислоты — в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0,5-0,7, высаливатель вводят в предварительно упаренный насыщенный нагретый до 95±5°C раствор нитрата серебра, содержащий нитрат серебра в количестве 75-90 мас.%, после чего проводят кристаллизацию путем охлаждения раствора до температуры ≤20°C без перемешивания с последующей выдержкой в течение 2 часов. Технический результат заключается в повышении выхода продукта с получением азотнокислого серебра высокой степени чистоты. 3 пр.

Изобретение относится к области синтеза соединений серебра, а именно к способу получения нитрата серебра высокой степени чистоты.

Серебро азотнокислое является исходным веществом в синтезе многих других соединений серебра, получении металлического серебра и на их основе материалов, обладающих ценными свойствами [Патрушев В.В., Рюмина А.И., Вострикова И.М. / Химия и металлургия серебра / Учебное пособие для вузов по специальности 110200 «Металлургия цветных металлов». г. Красноярск. 2004 г. — 80 с.].

Известен ряд методов получения азотнокислого серебра. Сущность их сводится к растворению металлического серебра в азотной кислоте с последующей очисткой полученных растворов от примесей и кристаллизации продукта.

Описан способ очистки азотнокислых растворов серебра, полученных растворением чернового металла, от микропримесей легкогидролизующихся тяжелых металлов. Сущность метода — обработка растворов, содержащих 900-1100 г/л серебра, оксидом серебра, используемым в качестве сорбента, при комнатной температуре до значения рН 5.4-6.2 в течение 15-30 мин. Очищенный фильтрацией раствор направляют на кристаллизацию азотнокислого серебра [а.с. СССР 174789, МПК C22b, опубл. 07.09.1965, бюл. №18. Амарян А.П., Базилевский В.М., Галанкин И.И.]. Оксид серебра может быть также использован для очистки указанных растворов в несколько стадий с последовательным введением в раствор реагента сначала до значения рН 5.1-5.8 и отделением первого осадка примесей, а затем — до рН 5.9-6.3 [патент USA 3,554,883, Gerald R. Green, Rochester N.Y. Patented 12.01.1971]. Недостаток способа — возможность очистки растворов серебра лишь от примесей, которые легко гидролизуются в указанном интервале рН, причем степень очистки невысока. Кроме того, метод не позволяет очистить растворы азотнокислого серебра от микропримесей таких элементов, как Pb, Ni, Zn, Cu.

С целью повышения степени очистки растворов азотнокислого серебра от микропримесей легкогидролизующихся тяжелых металлов и обеспечения возможности одновременной очистки от микропримесей свинца, железа, мышьяка, висмута и олова, предложено пропускать растворы AgNO3 через слой окисленного угля при рН 1.5-4.0 с последующим выделением AgNO3 кристаллизацией [а.с. СССР 664665, МПК B01D 15/04, C01G 5/00, опубл. 30.05.79, бюл. №20. Личкова А.Ф., Мусихина С.Ф.]. Однако этот способ осложняется необходимостью периодического проведения операции регенерации угля.

Наиболее близким техническим решением является получение нитрата серебра [а.с. СССР 504705, МПК C01G 5/00, С01В 21/48, опубл. 1976. Серебренникова Г.М., Шварц М.М., Степин Б.Д., Рязанов А.И., Серебрякова Л.Н., Бромберг А.В., Сазикова Л.А.], в котором, с целью упрощения процесса очистки и повышения чистоты азотнокислого серебра, предложен способ кристаллизации нитрата серебра путем «высаливания» его из растворов концентрированной азотной кислотой. Основа способа — чрезвычайно низкая растворимость AgNO3 в этом растворителе. К водному раствору, содержащему 60-66% азотнокислого серебра, при комнатной температуре добавляют со скоростью 100-120 мл/ч концентрированную азотную кислоту при соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота, равном 1:0.5-0.7. Выделившиеся кристаллы AgNO3 отделяют от маточного раствора и сушат при температуре 100°C. Получаемое указанным способом азотнокислое серебро отвечает требованиям ГОСТ для квалификации «хч».

Недостатком известного способа является сравнительно низкий выход азотнокислого серебра — 88% в виде влажного продукта. Естественно, для высушенного продукта значение выхода будет еще ниже, однако без данных о влажности получаемого нитрата серебра точно оценить его не представляется возможным.

Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ получения нитрата серебра, заключается в повышении выхода продукта с получением азотнокислого серебра высокой степени чистоты.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения нитрата серебра высокой степени чистоты, включающий упаривание раствора нитрата серебра, нагрев раствора и введение «высаливателя» — концентрированной азотной кислоты — в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0.5-0.7, также характеризуется тем, что «высаливатель» вводят в предварительно упаренный насыщенный нагретый до 95±5°C раствор нитрата серебра, содержащий нитрат серебра в количестве 75-90%, после чего проводят кристаллизацию путем охлаждения раствора до температуры ≤20°C без перемешивания с последующей выдержкой в течение 2 часов.

Сущность изобретения заключается в том, что «высаливатель» — азотную кислоту — вводят в нагретый до 100°C и предварительно упаренный раствор до содержания нитрата серебра 75-90% (мас.), смесь без перемешивания охлаждают до температуры ≤20°C и выдерживают ее в течение 2-х часов. Полученный технический результат, заключающийся в увеличении выхода продукта, достигается благодаря тому, что «высаливатель» — концентрированную азотную кислоту — вводят в предварительно упаренный до состояния, близкого к насыщению, горячий раствор нитрата серебра. В таких условиях в присутствии высаливателя растворимость нитрата серебра существенно снижается, и при охлаждении кристаллизация продукта протекает более полно.

Способ получения высокочистого нитрата серебра заключается в предварительной промывке аффинированного серебра чистотой не ниже 99.99% 1%-ным раствором аммиака и водой до нейтральной реакции, растворении влажного порошка в горячей азотной кислоте, взятой в объемном соотношении азотная кислота:вода, равном 1:1. После полного растворения серебра раствор упаривают до содержания нитрата серебра 75-90% мас., что соответствует получению раствора, близкого к насыщенному по содержанию нитрата серебра (растворимость нитрата серебра составляет 90% при 100°C. Пятницкий И.В., Сухан В.В. Аналитическая химия серебра. М.: Изд. Наука, 1975 г.).

В горячий раствор (95±5°C) вводят «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0.5-0.7. Полученную в результате смесь без перемешивания охлаждают до температуры ≤20°C и выдерживают ее при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Пульпу фильтруют, осадок нитрата серебра промывают небольшими порциями концентрированной азотной кислоты и сушат кристаллы AgNO3 при температуре 100°C в течение 3 часов. Конечным продуктом является нитрат серебра, который по содержанию основного вещества, нерастворимых в воде примесей и прочим показателям отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Полученный способ обеспечивает выход продукта 93.0-93.6%.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

1 кг предварительно промытого в 1%-ном растворе аммиака и водой аффинированного кристаллического серебра растворили при нагревании в 1.5 л 35%-ной азотной кислоты. Содержание примесей в растворе составило, мг/л: Fe — 14.53; Cu, Bi, Pb — <5; Cl- — 1.84; S O 4 2 − — 16.07.

Раствор нитрата серебра упарили до объема 1 л, при этом концентрация нитрата серебра составила 75% мас. В горячий раствор (95°C) ввели «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в количестве 0.5 л. Полученную в результате смесь без перемешивания охладили до температуры 20°C и смесь выдержали при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Осадок нитрата серебра отфильтровали, промыли небольшими порциями концентрированной азотной кислоты (2 раза по 25 мл) и высушили кристаллы AgNO3 при температуре 100°C в течение 3 часов. После очистки предлагаемым способом содержание примесей в кристаллах не превышало, %: Fe — 0.0002; Cu — 0.0005; Pb, Bi — 0.0005. По содержанию основного вещества (99.9%), нерастворимых в воде примесей и прочим показателям полученный продукт отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Масса сухого нитрата серебра составила 1.465 кг, что соответствует его выходу 93.0%.

Пример 2

1 кг предварительно промытого в 1%-ном растворе аммиака и водой аффинированного кристаллического серебра растворили при нагревании в 35%-ной азотной кислоте. Содержание примесей в растворе составило, мг/л: Fe — 14.53; Cu, Bi, Pb — <5; Cl- — 1.84; S O 4 2 − — 16.07.

Раствор нитрата серебра упарили до концентрации нитрата серебра 90% мас. В горячий раствор (100°C) ввели «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в количестве 0.7 л. Полученную в результате смесь без перемешивания охладили до температуры 20°C и смесь выдержали при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Осадок нитрата серебра отфильтровали, промыли небольшими порциями концентрированной азотной кислоты (2 раза по 25 мл) и высушили кристаллы AgNO3 при температуре 100°C в течение 3 часов. После очистки предлагаемым способом содержание примесей в кристаллах не превышало, %: Fe — 0.0002; Cu — 0.0005; Pb, Bi — 0.0005. По содержанию основного вещества (99.9%), нерастворимых в воде примесей и прочим показателям полученный продукт отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Масса сухого нитрата серебра составила 1.465 кг, что соответствует его выходу 93.6%.

Пример 3

Раствор нитрата серебра упарили до концентрации нитрата серебра 90% мас. В горячий раствор (98°C) ввели «высаливатель» — концентрированную 70%-ную азотную кислоту, взятую в количестве 0.6 л. Полученную в результате смесь без перемешивания охладили до температуры 18°C и смесь выдержали при этой температуре в течение 2 часов для более полной кристаллизации продукта. Осадок нитрата серебра отфильтровали, промыли небольшими порциями концентрированной азотной кислоты (2 раза по 25 мл) и высушили кристаллы AgNO3 при температуре 100°C в течение 3 часов. После очистки предлагаемым способом содержание примесей в кристаллах не превышало, %: Fe — 0.0002; Cu — 0.0005; Pb, Bi — 0.0005. По содержанию основного вещества (99.9%), нерастворимых в воде примесей и прочим показателям полученный продукт отвечает требованиям ГОСТ 1277-75 для квалификации «хч». Масса сухого нитрата серебра составила 1.465 кг, что соответствует его выходу 93.3%.

Способ получения нитрата серебра высокой степени чистоты, включающий упаривание раствора нитрата серебра, нагрев раствора и введение высаливателя — концентрированной азотной кислоты — в объемном соотношении раствор азотнокислого серебра:азотная кислота 1:0,5-0,7, отличающийся тем, что высаливатель вводят в предварительно упаренный насыщенный нагретый до 95±5°C раствор нитрата серебра, содержащий нитрат серебра в количестве 75-90 мас. %, после чего проводят кристаллизацию путем охлаждения раствора до температуры ≤20°C без перемешивания с последующей выдержкой в течение 2 часов.