Królewska rodzina. Wiecznie drugie (srebro) - część 2
Lustrzana powłoka
Organiczne związki o charakterze redukującym reagują z odczynnikiem Trommera zawierającym jony miedzi(II). Pomarańczowy osad oznacza wynik pozytywny i dowodzi ich obecności w badanej próbce (patrz drugi odcinek cyklu poświęcony miedzi). Srebro - ze względu na rodzinne koligacje - nie jest gorsze i również reaguje z organicznymi reduktorami. Reakcja jest jeszcze atrakcyjniejsza niż w przypadku miedzi, a nosi nazwę próby Tollensa (od nazwiska niemieckiego chemika, który ją opracował - Bernharda Tollensa).
Potrzebny ci będzie azotan(V) srebra AgNO3 (sporządź z niego około 5% roztwór). Do tego wodorotlenek sodu NaOH (również 5% roztwór), woda amoniakalna NH3aq o stężeniu około 25% i 10% roztwór glukozy (dostaniesz ją w sklepie spożywczym). Pamiętaj, aby używać tylko wody destylowanej. Ponadto przygotuj większą zlewkę.
Próbę srebrzenia rozpocznij od małego przedmiotu - probówki. Umyj ją dokładnie w środku i starannie wypłucz wodą destylowaną. Niestaranność ujawni się po zakończeniu doświadczenia i zepsuje efekt.
Do probówki wlej roztwór AgNO3, a następnie roztwór NaOH w ilości dwukrotnie mniejszej niż soli srebra (sumarycznie nie przekraczaj połowy objętości probówki). Od razu wytrąci się brunatny osad:
2Ag+ + 2OH- → Ag2O ↓ H2O
Następnie kroplami dodawaj wodę amoniakalną, aż do rozpuszczenia osadu (i tylko tyle, bezwzględnie należy unikać nadmiaru odczynnika):
Ag2O + 4NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH-
Dodaj roztwór glukozy w ilości równej połowie objętości roztworu w probówce i wstaw naczynie do zlewki z wodą ogrzaną do około 50°C.
Zaczyna się spektakl. Po chwili zawartość probówki ściemnieje, a potem na powierzchni szkła pojawi się błyszcząca powłoka lustra srebrowego:
C6H12O6 + 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH- → C6H12O7 + 2Ag ↓ + 4NH3 + H2O
Glukoza utleniła się do kwasu glukonowego (właściwie glukonianu sodu, który powstał w zasadowym środowisku reakcji), a srebro osadziło na ściance naczynia (1). Wylej resztę roztworu i kilkakrotnie przepłucz probówkę wodą, a następnie postaw ją odwróconą na arkuszu bibuły tak, aby wypłynęła reszta cieczy. Lustro gotowe. Pamiętaj, że amoniakalny roztwór nie nadaje się do dłuższego przechowywania ze względu na tworzenie wybuchowych połączeń srebra. Nie rób go na zapas, a niewykorzystaną resztę natychmiast zutylizuj przez dodanie kwasu solnego (nie wyrzucaj wydzielonego AgCl). W przypadku srebrzenia większego naczynia (np. kolby) nie musisz wlewać dużej ilości roztworu. Po zanurzeniu w ciepłej wodzie obracaj kolbą tak, aby roztwór stale omywał ścianki.
Domowy recykling
Odczynniki kosztują i to niemało. Z popularnych chemikaliów jednym z najdroższych jest azotan(V) srebra, podstawowa sól tego metalu. W wielu laboratoriach nie wyrzuca się osadów związków srebra, lecz zbiera je i przetwarza. W domowej pracowni również możesz tak postąpić i samemu wyprodukować AgNO3 o jakości wystarczającej do twoich celów.
Dawniej łatwo było o związki srebra, np. zużyty utrwalacz fotograficzny i naświetlone błony. Obecnie zostaje ci srebrny złom i osad AgCl (2). W przypadku złomu (ale naprawdę złomu, nie zniszcz wartościowego przedmiotu) umieść go w parowniczce i rozpuść w roztworze HNO3 o stężeniu 10-20%. Pamiętaj tylko, aby reakcję wykonać pod wyciągiem lub na zewnątrz ze względu na wydzielanie szkodliwych tlenków azotu. Ponieważ złom nie zawiera tylko srebra, w roztworze znajdzie się mieszanina azotanów różnych metali. Wytrąć chlorek srebra, dodając kwas solny do roztworu. Po oddzieleniu osadu umieść go w zlewce i kilkakrotnie przemyj gorącą wodą (w ten sposób usuniesz resztki zanieczyszczeń).
W tym miejscu spotykają się drogi przeróbki złomu srebra i zbieranego osadu chlorku tego metalu. Teraz z soli srebra należy wydzielić metal. Możesz co prawda pozostawić AgCl na świetle, aż do jego rozłożenia, ale będzie to trwało bardzo długo. Przyspiesz zatem cały proces.
Do naczynia z chlorkiem srebra wrzuć drobne kawałki cynku (np. z ogniwa jednorazowego z oznaczeniem R, które ma kubeczek wykonany z tego metalu) lub aluminium i całość zalej kwasem solnym. Wodór wydzielający się w reakcji cynku lub glinu z kwasem rozkłada chlorek srebra, co zauważysz jako szybkie ciemnienie powierzchni białego osadu. Po zakończeniu reakcji rozpuść pozostałe kawałki cynku lub glinu, dodając porcję roztworu HCl. Oddziel ciemny osad od cieczy i kilkakrotnie przemyj go wodą. Dysponujesz czystym srebrem w bardzo rozdrobnionej postaci, stąd ciemna barwa metalu. W celu otrzymania roztworu AgNO3 rozpuść osad w kwasie azotowym. Unikaj jednak nadmiaru kwasu i zastosuj się do podanych wyżej zasad laboratoryjnego BHP.
Czy to srebro?
Czy przedmiot wykonany jest ze srebra? Z wyglądu chyba tak, ale istnieją stopy do złudzenia przypominające srebro, np. nowe srebro (stop miedzi, niklu i cynku), które nie zawierają nawet śladu Ag. Na wyrobach jubilerskich wytłaczane są symbole oznaczające metal, z którego je wykonano (patrz: Próba srebra), ale inne przedmioty ich nie mają (3). Można co prawda podpiłować niewidoczną część, opiłki roztworzyć w kwasie azotowym i przeprowadzić próby analityczne z poprzedniego miesiąca. Jednak jest mało prawdopodobne, abyś dostał na to zgodę właściciela.
Odpowiedzi na tytułowe pytanie udzieli analiza elektrograficzna. Metoda nie zniszczy badanego obiektu, ponieważ do stwierdzenia obecności srebra (i innych metali) potrzebna jest tylko minimalna ilość stopu znajdująca się na jego powierzchni. Za pomocą elektrografii bada się nawet przedmioty zabytkowe. Metoda znalazła zastosowanie również w kryminalistyce, gdzie za jej pomocą stwierdza się obecność śladów metalu na obrzeżach ran, w miejscach zetknięcia odzieży lub ciała z metalem. Ponieważ stosowane napięcie i natężenie prądu jest niewielkie, możliwe jest badanie skóry żywego człowieka. Prosta konstrukcja aparatury pozwala na wykonanie analizy w warunkach polowych, bez konieczności transportu próbek do laboratorium, a wyniki otrzymuje się prawie natychmiast.
Zmontuj aparaturę. Ujemny biegun płaskiej baterii o napięciu 4,5 V połącz z płytką metalową (dwie baterie połączone szeregowo w celu zwiększenia napięcia skrócą czas analizy). Do bieguna dodatniego przymocuj przewód zakończony metalowym bolcem, np. gwoździem. Na metalową płytkę połóż warstwę bibuły. I to już prawie wszystko. Potrzebny będzie jeszcze odpowiedni elektrolit do nasycenia bibuły i naturalnie badany przedmiot (4).
Ze srebra od zawsze wykonywano biżuterię i inne cenne przedmioty. Aby zapobiec fałszerstwom, jubilerzy wytłaczali na powierzchni znaki probiercze, którymi oznaczali m.in. rodzaj kruszcu i jego zawartość (tzw. próbę). Obecnie w Polsce wyroby ze srebra oznaczone są symbolem kobiecej głowy, liczbą określającą zawartość srebra w stopie (dla biżuterii zwykle jest to 925, czyli 92,5% srebra, reszta to przeważnie miedź) oraz literą oznaczającą miasto będące siedzibą danego urzędu probierczego.
Sporządź 1-2% roztwór chromianu(VI) potasu K2CrO4 i nasyć nim bibułę położoną na płytce. Unikaj nadmiaru roztworu, wystarczy, aby bibuła była tylko wilgotna. Połóż przedmiot na bibule i przyciśnij go bolcem połączonym z biegunem dodatnim do płytki połączonej z biegunem ujemnym. Ponieważ badanie potrwa około minuty, przedstawię ci przebieg zachodzących procesów. Prowadzisz elektrolizę, w której anodą jest badany obiekt. W warunkach reakcji minimalna ilość materiału elektrody ulega rozpuszczeniu i przechodzi do roztworu w postaci jonów. Na metalowej płytce będącej drugą elektrodą zachodzi zazwyczaj rozkład wody. Jony metalu, które przeszły do roztworu, reagują natomiast z elektrolitem obecnym w bibule. Jeśli pamiętasz wynik reakcji jonów srebra z chromianami z poprzedniego odcinka, nie zdziwi cię czerwonobrunatna plama znajdująca się pod badanym obiektem (o ile oczywiście zawierał srebro):
2Ag+ +CrO42- → Ag2CrO4 ↓
Gdy nie masz pod ręką K2CrO4, również możesz wykonać próbę. Nasyć bibułę roztworem KNO3. Po minucie przepuszczania prądu przez układ zwilż bibułę roztworem soli kuchennej NaCl i wystaw ją na światło słoneczne, które ujawni obecność srebra w postaci ciemnych plam. Powstają one w wyniku fotochemicznego rozkładu utworzonego chlorku srebra. Próbę możesz wykonać jeszcze prościej, gdy elektrolitem będzie roztwór soli kuchennej - w tym przypadku na przedmiocie może powstać osad, wyczyść więc dokładnie jego powierzchnię (5).
Przywrócić srebru blask
Srebro to metal szlachetny, ale łatwo reaguje ze związkami siarki obecnymi w powietrzu i na powierzchni skóry. Po pewnym czasie srebrny przedmiot pokrywa się ciemnym nalotem. Średniowieczni medycy uważali, że ciemnienie srebra przytkniętego do skóry oznacza chorobę, a obserwację stosowali w stawianiu diagnozy. Poczerniały przedmiot łatwo jest jednak wyczyścić i to domowym sposobem, bez konieczności kupowania specjalnych preparatów przeznaczonych do czyszczenia biżuterii.
Najpierw umyj srebrny przedmiot w wodzie z dodatkiem detergentu, ponieważ zatłuszczoną powierzchnię trudniej jest oczyścić. Dno naczynia - dostosowanego rozmiarami do przedmiotu - wyłóż folią aluminiową, a na niej umieść czyszczony obiekt (możesz czyścić kilka na raz). Do gorącej wody wsyp sól kuchenną lub (lepiej) sodę oczyszczoną, wymieszaj i wlej roztwór do naczynia tak, aby przykryć przedmiot. Po kilku minutach ciemny osad zniknie. Teraz wystarczy wyjąć przedmiot z naczynia, opłukać czystą wodą i wytrzeć do sucha (6).
Wyjaśnieniem przebiegu procesu jest tworzenie się ogniwa galwanicznego, w którym aluminiowa folia ulega roztworzeniu, a ciemny osad siarczku srebra rozkłada się do wolnego metalu. Nad roztworem możesz wyczuć nieprzyjemny zapach siarkowodoru, dobrze więc wywietrz pomieszczenie lub oczyszczanie przeprowadź na zewnątrz. Mimo wiecznie drugiego miejsca, srebro zasługuje na przywrócenie mu blasku.
W poprzednim odcinku wspomniano o bakteriobójczych właściwościach srebra. Przed wynalezieniem antybiotyków było ono używane w postaci koloidalnej zawiesiny do zwalczania infekcji. Również medycyna niekonwencjonalna ma preparaty srebra w swoim arsenale. Jednak zdarzające się przedawkowanie prowadzi do srebrzycy (argyria), objawiającej się m.in. sinoszarym zabarwieniem skóry wystawionej na działanie słońca.
