Отличный метод очистки серебра от потускнения. Окисление и потемнение серебра Окисление серебряных изделий признак химической реакции

Серебряные украшения пользуются заслуженной популярностью. Практически каждая женщина, а нередко и мужчина, носит крестик и цепочку или колечко из серебра. Но, к сожалению, этот металл со временем может менять цвет и становиться темнее.

Почему чернеет серебро? Есть множество гипотез, объясняющих это явление. Некоторые из них связаны с суевериями и народными приметами. Однако есть и научное объяснение, которое доказывает, что почернение украшения из серебра - это не что иное, как обычная химическая реакция.

Приметы и суеверия

Порча или сглаз

По народным поверьям, почерневший крестик на теле - это плохой знак. Скорее всего, на человеке лежит сильная порча или сглаз. Когда проклятие потеряет свою силу, к украшению вернется его первоначальный цвет. Также по цвету налета на серебряном изделии можно судить и о силе порчи: чем он темнее, тем сильнее проклятие.

Чтобы понять сглазили или нет, достаточно прислушаться к себе, к своим ощущениям. Согласно поверью, окружающий мир человека, на которого навели порчу, становится «серым», безрадостным, все раздражает, мучает тоска. Он постоянно чувствует рядом чье-то присутствие, особенно ночью.

Вид негативного магического воздействия можно определить по украшению, которое поменяло цвет:

1. Кольцо. На девушке венец безбрачия.
2. Сережки или цепочка. Почернение говорит о сглазе.
3. Крестик на теле. Сильное проклятие.
4. Посуда из серебра. Если она поменяла цвет, то в доме присутствует нечистая сила.

Защита от негатива, воздействия темных сил

Согласно другой примете, серебряные украшения берут на себя весь негатив, защищают свою хозяйку или хозяина от темных сил, злых духов. Если цепочка и крестик на шее потемнели, значит их владелец избежал серьезной неприятности или беды.

Неполадки со здоровьем

Еще одно народное поверье гласит, что серебро чернеет потому, что владелец украшения заболел. Доля правды в этом объяснении есть. На самом деле серебряные украшения на человеке меняют цвет, так как окисляются при взаимодействии с потом, который смешивается на поверхности тела с секретом сальных желез.

Так как металл в большинстве случаев касается кожи (украшение висит на шее, на ушах, надето на запястье или палец), то происходит химическая реакция, из-за которой серебро меняет цвет. Если количество выделяемого пота нормальное - человек может и не замечать окисления украшений на теле, так как оно происходит медленно и налет появляется постепенно.

А вот если выделение пота вдруг усилилось, серебряные изделия на теле - чаще всего это цепочка и крестик - начинают стремительно темнеть. И не исключено, что причины усиления потоотделения - проблемы со здоровьем. Например, такая реакция наблюдается во время гормональных сбоев, беременности и эндокринных заболеваний.

Также есть мнение, что серебро меняет цвет, если у человека болят почки или печень. Однако это суеверие никак не подтверждено научными фактами.

Научное объяснение

Почему темнеет серебро на самом деле? Это происходит из-за его взаимодействия с серосодержащими соединениями. Под воздействием кислорода металл вступает в реакцию с сероводородом и происходит химическая реакция, которая называется окислением серебра.

В результате, на поверхности серебряных изделий появляется темный слой сульфида серебра, который и меняет их цвет.

4Ag + O2 + 2H2S = 2Ag2S + 2H2O

Почему серебряная цепочка и серебряный крестик потемнели, хотя до этого подобной реакции не наблюдалось? Возможно, дело в том хозяин этих украшений переехал в местность, где в воздухе больше сероводорода.

Но чаще всего, как уже говорилось выше, причиной становится соприкосновение с потом на поверхности тела человека. В состав человеческого пота входят сульфаты - соли серной кислоты, поэтому при взаимодействии пота и серебра возникает химическая реакция, в результате которой поверхность металлического украшения окисляется и чернеет.

Что может усиливать окисление серебра?

Стрессовые ситуации, занятия спортом

Работа потовых и сальных желез зависит от множества факторов, однако усиленно потеть человек начинает из-за стресса или же при активных физических нагрузках.

Если вы ходите в тренажерный зал или занимаетесь спортом дома, а на шее у вас серебряный крестик и серебряная цепочка, то не стоит удивляться, что они поменяли цвет. При усилении потоотделения увеличивается концентрация сульфатов, а значит происходит более быстрое потемнение серебра.

Поэтому, если вы хотите носить на теле серебряные украшения, и при этом вынуждены делать трудную физическую работу или же регулярно заниматься спортом, будьте готовы регулярно их чистить. Как? Мы расскажем далее.

Повышенная влажность воздуха

Что еще влияет на этот процесс? Влажность воздуха! Если вы носили цепочку и крестик на груди в дождливую погоду или же не снимали их в сауне, то причины того, что серебро поменяло свой цвет именно в этом.

При высокой влажности воздуха замедляется испарение пота (так как в воздухе и так большая концентрация воды, на теле человека пот испаряется не так интенсивно). В результате, как и в предыдущем случае на поверхности кожи повышается концентрация солей серы и украшения на теле начинают окисляться.

Что интересно, со временем тот же пот может стать причиной высветления серебряных изделий, так как в его составе, помимо сульфатов содержатся и нитраты - соли азотной кислоты.

Вступая с ними в реакцию, сульфид серебра (темный налет на изделиях) способен разрушаться. Таким образом, серебро на ушах или на теле человека может опять поменять цвет, только в этот раз в обратную сторону - с темного на светлый.

Низкая проба серебра, наличие в нем большого количества примесей

Это не все причины из-за которых серебряные украшения могут чернеть, когда их носишь на теле. Большую роль имеет проба серебра: чем она выше, тем менее изделия из этого металла подвержены изменению цвета, и наоборот.

Украшения из чистого серебра без примесей практически не делают, так как оно очень мягкое и может терять свою форму. Для того, чтобы крестик, сережки и другие изделия были более прочными, к серебру добавляют другие металлы, в число которых входит и медь.

Когда медь в составе серебряного изделия взаимодействует с солями серы (при соприкосновении с потом на коже или на воздухе, богатом сероводородом), на его поверхности образуется сульфид меди. Он, как и сульфид серебра, тоже выглядит как налет черного цвета.

Как очистить почерневшее серебро от налета?

Мы разобрались, почему чернеет серебро на теле. Но что делать, когда это уже произошло?

Если вы верите в приметы и считаете, что причина в порче или сглазе, суеверные люди советуют сходить в церковь, исповедаться, причаститься, больше молиться. При плохом самочувствии настоятельно рекомендуем обследоваться у врача и начать лечение. А потемневшие серебряное кольцо, серьги или крестик и цепочку нужно просто почистить.

Как почистить от черноты серебряные изделия без камней и покрытия?

Самое простое и безопасное - обратиться для этого в ювелирную мастерскую. Также сегодня в продаже есть средства, специально предназначенные для чистки изделий из серебра в домашних условиях. Их можно купить и в ювелирных салонах и в магазинах, где продают бытовую химию.

Или же воспользуйтесь одним из народных методов, например, почистите серебряное кольцо или цепочку раствором нашатырного спирта (на 0,5 л воды - 1 ст.л. спирта), содой или зубным порошком.

Обратите внимание, что перечисленными выше составами можно чистить далеко не все серебряные украшения! Например, родированные изделия из серебра (а их сегодня в продаже большинство) от перечисленных выше способов (готового состава, соды, порошка и нашатырного спирта) с большой долей вероятности могут потерять свой внешний вид и стать непригодными для ношения.

Чистка украшений с родием и камнями

Для очистки серебряных украшений, покрытых родием, рекомендуется промыть их под струей теплой (не горячей!) воды, а затем насухо вытереть и отполировать специальной салфеткой (ее можно купить в ювелирном салоне).

Серебряные изделия с камнями можно почистить аналогичным образом. При сильном загрязнении можно предварительно замочить их на полчаса в теплой воде, добавив в нее немного хозяйственного мыла.

После чистки старайтесь правильно ухаживать за серебряными изделиями, чтобы они не потемнели вновь!

Серебро - благородный металл, который сочетается с любыми камнями, цветом кожи и даже одеждой. Украшения из серебра пользуются популярностью еще и потому, что стоимость этого металла не столь высока. Для того чтобы изменить серебреное украшение, повлиять на его цвет и оттенок используется процесс оксидирования.

Оксидирование серебра - это химический процесс. В результате которого металл покрывается пленкой, украшение меняет цвет. Помимо этого, пленка защищает ювелирное изделие от воздействия внешней среды.

Плюсы оксидирования:

1. Помогает изменить внешний вид украшения.
2. Защищает изделие от агрессивного действия внешней среды.

Оксидированное серебро может иметь несколько оттенков: оно бывает серым, фиолетовым, синим и даже черным. Оттенок украшения определяют в процессе оксидирования, как только достигается определенный цвет, изделие извлекают из раствора.

Процесс оксидирования серебра

Раствор для процесса оксидирования готовят отдельного, его срок годности составляет не более 24 часов. Чем выше температура раствора, тем насыщеннее будет цвет изделия.

Приготовить раствор для оксидирования можно и в домашних условиях, также оксидированный метал можно получить и при промышленной обработке.

Как проходит оксидирование?

Процесс обработки украшений из серебра проходит по следующей схеме:

• изделие помещают в заранее приготовленный раствор;
• наблюдают за химической реакцией;
• при помощи деревянного приспособления извлекают украшение;
• промывают изделие в воде.

Для приготовления раствора используют серную печенку - это раствор углекислого калия и сульфида калия в процентном соотношении один к одному или один к двум. Компоненты растворяют в воде, а после подвергают раствор термической обработке - его медленно нагревают до температуры 80-90 градусов.

Если требуется придать оттенок отдельному участку серебряного украшения, то раствор наносят выборочно на отдельные участки украшения.

Если необходимо полностью изменить цвет украшения, то его полностью погружают в раствор, а после промывают под потоком воды, медленно снижая ее температуру для того, чтобы зафиксировать полученный цвет.

Перед процедурой серебро необходимо обезжирить, а уже после приступать к оксидированию металла. Для обезжиривания можно использовать бензин или спирт.

Когда процесс обработки серебра будет завершён, поверхность украшения зачищают при помощи фетровой ткани, предварительно ее натирают мелом. Украшение полируют - это помогает сохранить и зафиксировать полученный результат.

В цехах оксидирование украшений из серебра проходит при помощи электролитического осаждения. Температура раствора, который используется для обработки, значительно ниже - от 18 до 22 градусов. Время обработки занимает около 35 минут. После обработки украшение сушат при температуре в 60-70 градусов.

Результат

Оксидированное серебро приобретает благородный цвет. Выпуклые части имеют ярко выраженный оттенок.

Серебряные изделия после оксидирования

Металл переливается новыми красками, украшение меняет цвет и внешний вид. Серебро может стать черным, серым, синим, фиолетовым, при этом полученный цвет украшение сохраняет на протяжении нескольких лет.

Пленка полностью покрывает серебро, защищает его от внешних факторов. Если оксидирование проводится для изделия с камнями, то за их сохранность переживать не стоит. Драгоценные камни цвет не поменяют, поскольку в реакцию вступает только металл.

Погружение в раствор серной печенки помогает изменить привычное изделие до неузнаваемости.

Процесс оксидирования занимает 30–40 минут, он помогает придать украшению другой цвет, повысить его устойчивость к внешним факторам, повлиять на его внешний вид. Обработанное таким образом серебро не темнеет. Пленка защищает украшение, но постепенно она истончается, поэтому процедуру можно повторять неоднократно, меняя цвет металла по желанию.

По своей химической активности серебро считается малоактивным металлом. По реакционной способности серебро занимает промежуточное положение между медью и золотом. Непосредственно с кислородом серебро не соединяется. Для того чтобы кислород растворился в серебре, необходимо сначала металл расплавить. В одном объеме расплавленного серебра до температуры 960 градусов, можно растворить двадцать объемов кислорода. Когда расплавленное серебро начинает остывать и твердеть, то растворенный в металле кислород начинает активно высвобождаться. При этом наблюдается так называемый - эффект разбрызгивания металла. Процесс выделение кислорода из затвердевающего серебра, сопровождается красивым, но очень опасным разбрызгиванием металла.

Степень окисления серебра

В подавляющем большинстве химических соединений серебро проявляет степень окисления (+ 1). Химические соединения, где серебро имеет более высокую степень окислениям (+ 2 и + 3), считаются неустойчивыми, малочисленными и практического значения не имеют.

Влияние серы на потемнение серебра

Существует много причин, почему серебро темнеет? Одна из основных причин потемнения серебра, является - реакция серебра с серой. Именно сера вызывает окисление серебра. Вследствие этой реакции на поверхности металла образуется темный и тонкий слой (Ag2S). Сера всегда присутствует в небольших концентрациях в атмосферном воздухе или в составе сероводорода. Серы, так же много содержится, в поту у человека. Поэтому чем интенсивней потеет человек (это может быть при физической нагрузке или нервном стрессе), тем быстрее, в процессе носки темнеют ювелирные серебряные украшения.

Очень часто люди сталкиваются с таким явлением - как потемнение серебра. Многие из них не понимают, почему серебро после не продолжительной носки, вдруг начинает быстро темнеть. На фото, ниже приведен пример ювелирного изделия - серебряная цепочка, которая после непродолжительной носки на шее вдруг очень быстро потемнела. Что произошло? Серебро вступило в химическую реакцию с серой, содержащейся в человеческом поту. В результате реакции на поверхности серебра образовался - сульфид серебра (Ag2S). Это реакция и вызвала чернение серебра. Окисление серебра было вызвано болезнью, которой вероятно страдал человек, одевавший это серебряное украшение. У этого человека есть повод, обратиться к врачу. Его заболевание может быть связано с нарушением функции: сердечно - сосудистой, нервной системы, а также функции почек или печени. Стоит человеку излечиться от болезни, после чего серебро снова начнет блестеть. Серебро может не только темнеть, но и осветляться. Осветление серебра может происходить под воздействием азотной кислоты, которая так же имеется в человеческом поту.

Влияние азота на осветление серебра

Потение человека вызывает иногда не почернение серебра, а наоборот может стать причиной его высветления. Явление осветления серебра, религиозные люди связывают со светлой аурой человека, хотя этому явлению есть научное объяснение. В поту человека кроме серы, присутствует еще и азот, который при взаимодействии с серебром и вызывает осветление украшений из серебра.

Влияние меди и пробы на интенсивность потемнение серебра

Чистое серебро это достаточно мягкий металл, который очень легко обрабатывается, но легко изменяет свою форму в серебряных изделиях. Поэтому изделия из серебра, как правило, изготавливают из сплавов серебра с другими металлами. Наиболее часто встречается сплав серебра с медью. Медь при взаимодействии с серой, так же дает - сульфид меди черного цвета. Сульфид меди, как и сульфид серебра, придает изделию из серебра черный оттенок. Чем больше меди находится в сплаве серебра, тем интенсивней идет процесс чернения серебра. Следовательно, интенсивность окисления серебра зависит от его пробы.

Изделия из высокопробного серебра, темнеют значительно медленнее, чем низкопробное серебро. Например, чистое менее всего подвержено тускнению. А низкопробное , темнеет значительно быстрее, чем или серебро 925 пробы. Столовое серебро, изготовленное из низкопробного серебра, имеет большое содержание меди, легко окисляется и может полностью почернеть. Вот почему серебряная посуда, сделанная из сплава с низким содержанием серебра, требуют к себе повышенного ухода.

Мочалова Полина

В исследовательской работе выделины причины окисления серебряных изделий, подобраны способы очистки.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное общеобразовательное казенное учреждение

Малиновская средняя общеобразовательная школа

Бурейского района Амурской области

Окисление серебряных изделий и способы их очистки

Исследовательская работа по химии

Выполнила: Мочалова Полина,

Ученица 10 класса

МОКУ Малиновской СОШ

Руководитель: Мельникова Аксана Евгеньевна,

Учитель химии

2014

Введение……………………………………………………………………..3

Литературный обзор…………………………………………………………5

Методика исследования……………………………………………………..8

Результаты исследования…………………………………………………….9

Выводы………………………………………………………………………..11

Заключение……………………………………………………………………12

Список литературы……………………………………………………………13

Приложения……………………………………………………………………14

Введение

В настоящее время в каждом доме имеются серебряные изделия: посуда, украшения или монеты. Изделия из серебра имеют привлекательный вид, полезны для человеческого организма. Серебро уничтожает более 650 видов патогенных микробов, защищает раны от инфицирования, укрепляет сердце, предотвращает легочные заболевания, обладает охлаждающим действием. Изделия из серебра обладают лечебными свойствами, а в сочетании с драгоценными камнями служат в качестве прекрасного украшения, которое идеально подходит к любой одежде и внешности.

Со временем серебряные изделия теряют свой блеск, становятся тусклые, покрываются налетом черного цвета. С такой проблемой сталкивался практически каждый человек, который носит серебро или просто владеет им. Вот и моя любимая серебряная цепочка потеряла свой первоначальный вид и я поставила перед собой цель : исследовать причины, приводящие к потемнению изделий из серебра и подобрать доступные способы очистки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи :

1. Изучить литературу по данной теме.
2. Выделить причины окисления изделий из серебра.
3. Подобрать способы очистки изделий из серебра.
4. Провести эксперименты по очистке серебряных изделий.

Объект исследования: изделия из серебра.

Предмет исследования: окисленные серебряные изделия.

Методы исследования:

1) Изучение литературы.

2) Метод лабораторного эксперимента.

3) Метод опроса и наблюдения.

4) Аналитическая деятельность.

Практическая значимость: результаты работы могут быть полезны всем, кто имеет серебряные изделия.

Рабочая гипотеза: в результате воздействия различных факторов внешней среды происходит потемнение серебряных изделий - окисление, образовавшийся налет, возможно, удалить самостоятельно, не прибегая к услугам ювелирных мастерских.

Литературный обзор

Изделия из серебра известны человечеству с давних времен. В Ассирии и Вавилоне серебро считалось священным металлом и являлось символом Луны. В средние века серебро и его соединения были очень популярны среди алхимиков. С середины 18 века серебро становится традиционным материалом для изготовления посуды.

О свойствах серебра человечество знало уже давно. Всем известно, что ионы серебра способствуют гибели бактерий, именно поэтому столовые приборы из серебра очень ценятся, а в религиозных обрядах используются серебряные вещи. С давних времен серебро, преподнесенное в дар, означает уважение, а украшения – признание в настоящих чувствах.

Серебро, использующееся в ювелирном деле, представляет собой не чистый металл, а сплав с медью. Примесь меди часто придаёт серебряным изделиям желтоватый оттенок. Чтобы избежать этого, ювелиры отбеливают такие сплавы: изделие прокаливают на воздухе при температуре около 600 °С. Серебро не вступает в реакцию с кислородом, а атомы меди, находящиеся на поверхности, окисляются с образованием оксида меди CuО (II). Затем изделие, охлаждённое до комнатной температуры, погружают в 5-10 % раствор серной кислоты. Оксид меди превращается в растворимый сульфат меди (CuSO 4 ), поверхность обогащается серебром. Однако многократное повторение такой операции может привести к деформациям серебряного изделия. При очистке ювелирных изделий следует помнить, что подкисленные растворы могут ухудшить их качество

На вопрос, почему чернеет серебро, народная мудрость нашла вполне объяснимый ответ - порча . Потемнело у тебя колечко, значит на тебе венец безбрачия, серёжки - сильный сглаз, а если потемнел нательный крестик, о таком даже думать не хочется.

Конечно, можно верить и такой трактовке, но я нашла научное объяснение этой проблемы.

Под действием влажного воздуха, пота и других внешних факторов серебро окисляется, на поверхности серебряного изделия образуется налёт сульфида серебра (Ag 2 S) , постепенно он уплотняется, и серебряное украшение темнеет.

Потемнение серебряных украшений, цепочек и нательных крестиков, связано с повышенным потоотделением, так как на груди человека много сальных желёз. Пот человека состоит на 98-99% из воды, а так же содержит азотистые вещества: мочевина, креатинин и аммиак (результат распада белков). Присутствует аминокислоты: серин и гистидин, летучие жирные кислоты и их соединения, холестерин. Ионы: натрия, калия, хлора, кальция, магния, фосфора, йода, меди, марганца и железа. Кроме того глюкоза, витамины, стероидные гормоны, гистамин и еще ряд органических составляющих.

Потемнения украшений на груди указывает на гормональные изменения в организме. Например, при беременности. В таком случае цепочка может потемнеть очень быстро, всего за несколько дней. Причиной потемнения может быть сильный стресс, эмоциональные нагрузки или переживания. Это отражается на работе сальных желёз, а соответственно повышает потоотделение.

Потемнение возможно вследствие приёма лекарственного препарата , в состав которого входят соединения серы.

Существует версия, что потемнение серебра указывает на неправильную работу почек или печени.

Изменение цвета серебра может свидетельствовать о проблемах с нервной системой. А потемнение серебряных изделий на определённых частях тела может рассказать о локальных сбоях в работе эндокринной системы.

Серебро, будучи благородным металлом, отличается относительно низкой реакционной способностью. В окислительной среде (в азотной , горячей концентрированной серной кислоте и в соляной кислоте в присутствии свободного кислорода) серебро растворяется:

Ag+ 2HNO 3(конц) → AgNO 3 +NO 2 +H 2 O

Растворяется оно и в хлорном железе , что применяется для травления :

Ag+FeCl 3 →AgCl + FeCl 2

Серебро легко растворяется в , образуя амальгаму (жидкий сплав ртути и серебра).

Серебро не окисляется кислородом даже при высоких температурах, но в виде тонких плёнок может быть окислено кислородной плазмой или озоном при облучении ультрафиолетом. Во влажном воздухе в присутствии малейших следов двухвалентной серы (сероводород , тиосульфаты , резина ) образуется налёт малорастворимого сульфида серебра , обуславливающего потемнение серебряных изделий:

4Ag+2H 2 S+O 2 →2Ag 2 S+2H 2 O

При нагревании с серой серебро образует сульфид: 2Ag+S → Ag 2 S

Серебро, в отличие от золота, не растворяется в царской водке (соляной и серной кислотах, в соотношении 1:3) из-за образования пленки хлорида на его поверхности.

Методика проводимого исследования

Над темой исследовательской работы я начала работать в 2013 – 2014 учебном году, летом 2014 года приступила к оформлению полученных данных.

Приступив к работе, провела опрос учащихся школы, касающийся серебряных изделий (Приложение 1). Опрошено 47 человек. Получены следующие результаты: серебряные изделия имеют порядка 78,7% (37 человек) из числа опрошенных, 94,6% (35 человек) из них сталкивались с проблемой почернения серебряных изделий, самостоятельно умеют чистить изделия из серебра – 5,4% (2 человека), чистят в ювелирной мастерской- 13,5% (5 человек), 81% (30 человек) носят потемневшее серебро.
Изучив литературу, выделила причины окисления серебряных изделий и отобрала доступные семь способов очистки серебряных изделий.

Используя метод лабораторного эксперимента, провела опыты. (Приложение 2.1-2.7) Эксперимент проводился в кабинете химии МОКУ Малиновской СОШ. Исходные реактивы: водный раствор аммиака, алюминиевая фольга, пищевая сода, лимонная кислота, серная кислота, поваренная соль, зубная паста, кока-кола, а в качестве серебряных изделий были использованы серебряные украшения мои и моих друзей.

Всего было проведено 7 опытов:

1. Очистка серебряных изделий раствором аммиака.
2. Очистка серебряных изделий алюминиевой (пищевой) фольгой в содовом растворе.
3. Очистка серебряных изделий лимонной кислотой.
4. Очистка серебряных изделий серной кислотой.
5. Очистка серебряных изделий кока-колой.
6. Очистка серебряных изделий солью.
7. Очистка серебряных изделий зубной пастой.

Результаты исследования

Проведя все 7 опытов, получили следующие результаты:

1. Чистка серебра нашатырным спиртом: наливаем в емкость 10%-й нашатырный спирт и замачиваем в нем серебряное изделие на 10-15 минут. Этот способ не отнимает много времени и сил. Обязательно после чистки промыть изделие водой и просушить. Недостаток - сильный запах нашатырного спирта. Данный способ нельзя применять людям с заболеванием верхних дыхательных путей и аллергикам.
2. Чистка серебра алюминиевой (пищевой) фольгой в содовом растворе : наливаем в емкость 0.5 литра воды, добавляем 1-2 столовых ложки пищевой соды, перемешиваем и ставим на огонь. После закипания содового раствора, опускаем в раствор алюминиевую фольгу и серебряное изделие. Через 10-15 минут изделие можно доставать, промыть водой. Эффективный способ, быстрый, отсутствуют резкие запахи, серебро блестит.

Алюминий восстанавливает серебро до металла в чистом виде в

Щелочной среде, образовавшейся в результате растворения соды

В воде:
3Ag 2 S+2Al+5NaOH+3H 2 O →6Ag↓+2Na+3NaHS

1. Чистка серебра лимонной кислотой: в емкость наливаем воды 0.5-0.7л., добавляем 100 гр. лимонной кислоты и ставим банку на водяную баню. Медную проволоку загибаем на горлышко банки, а другим концом цепляем серебряное изделие. Кипятим 15-30 минут, промываем водой. Дополнительно промыть в растворе соды. Доступный способ чистки серебра, во время кипячения легко контролировать процесс «готовности». Недостаток: кислая среда.
2. Чистка серебра серной кислотой: в 10%-м растворе серной кислоты необходимо прокипятить изделие, потом промыть водой. Считаю этот способ использовать в быту не целесообразно, так как необходим раствор заданной концентрации, серная кислота сильная кислота и можно получить ожог, кислая среда негативно сказывается на серебряных изделиях.
3. Чистка серебра кока-колой: кипячение серебра в кока-коле в течении 3-5 минут. Эффективно удаляет темную пленку с серебра.

Недостаток: кислая среда.

1. Чистка серебра солью: в емкость наливаем 200 мл. воды и одну чайную ложку соли, перемешиваем и кладем в раствор серебро на несколько часов. Для ускорения процесса можно прокипятить в этом растворе серебро 10-15 минут. Промыть водой.

Серебряное изделие очистилось не полностью.

1. Чистка серебряных изделий зубной пастой: на изделие нанести зубную пасту и тщательно потереть. Промыть хорошо водой.

Недостаток: абразивные вещества царапают изделия.

Выводы

Рабочая гипотеза в ходе проведения исследования была проверена и доказана. Потемнение серебряных изделий – окисление, химический процесс вызванный содержанием серосодержащих соединений в воздухе, почве и организме человека.

Выводы по работе:

1. Изучила свойства серебра и причины, приводящие к окислению (потемнению) изделий из серебра, отобрала способы устранения окислительного процесса.

2. Провела семь лабораторных опытов по очистке серебряных изделий от продуктов окисления.

3. Составила памятку по чистке серебряных изделий. (Приложение 3)

4. Определила методы очистки: наиболее эффективный способ взаимодействие с алюминиевой (пищевой) фольгой в содовом растворе. Данный способ, по моим наблюдениям, является эффективными, так как используются доступные реактивы, имеющиеся в каждом доме, безопасно для здоровья человека, непродолжительный по времени, серебряные изделия приобретают белую окраску с характерным блеском.

Так же можно отметить способом очистки лимонной кислотой в присутствие меди в чистом виде: серебряные изделия очищаются быстро, качественно, используются доступные и безопасные реактивы, но кислоты разрушают серебро.

Заключение

Окисление серебряных изделий может быть связана как с внешними причинами , к которым можно отнести смену климата, содержание в воздухе или почве серосодержащих соединений, повышенную влажность воздуха, частые контакты с водой, так и с внутренними процессами, происходящими в организме: повышенное потоотделение, гормональные изменения, заболевания почек или печени.

Процессы, приводящие к окислению серебряных изделий: взаимодействие с серой и сероводородом, что приводит к образованию сульфида серебра, осадка черного цвета.

2Ag + S-> Ag 2 S (черный осадок)

4Ag + O 2 +2H 2 S-> 2Ag 2 S+2H 2 O

Для сохранения серебряных изделий необходимо соблюдать следующие правила:

• Снимать серебряные украшения перед баней и ванной.
• Не заниматься спортом в серебряных украшениях.
• Снимать украшения на ночь.
• Не допускать контактов с бытовой химией.

В написании исследовательской работы мне помогала Мельникова Аксана Евгеньевна, учитель химии Малиновской СОШ.

Литература

1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии. – М.: Просвещение - АО «Учебная литература», 1995.
2. Боровских Т.А., Маркачев А.Е., Чернобельская Г.М. Методика ученического эксперимента в учебных проектах. – М.: Чистые пруды, 2009.
3. Большая энциклопедия эрудита./ Под редакцией Джулиан Холланд.- М. «Махаон», 2004
4. Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по химии. – М.: «Вако», 2006.
5. Назарова Т.С. Химический эксперимент в школе.-М.: Просвещение,1997
6. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Изд-во «Химия»,1985
7. Справочник школьника. Том 2.// Под редакцией д-ра пед. наук проф. Алексашиной И.Ю-СПб: ИГ «Весь», 2006
8. Энциклопедический словарь юного химика/составитель В.А. Крицман, В.В. Станцо.-М.: Педагогика,1982
9. Чертков И.Н, Жуков П.Н. Химический эксперимент с малым количеством реактивов.: - М Просвещение, 1989
10. Интернет ресурсы:

При обработке сплавов серебра от слитка до готового изделия одной из важнейших операций является рекристаллизационный отжиг, который на предприятиях отрасли в большинстве случаев проводят на воздухе и реже в защитной атмосфере или вакууме. Если нагрев осуществляется на воздухе, то поверхность изделия окисляется и после травления наблюдается обесцвечивание ее и ухудшение механических свойств сплава. Причина этих явлений заключается в свойствах самого серебра и в содержании легирующих добавок, которые при отжиге образуют окислы. Обусловленные окислением недостатки, особенно при частом и длительном отжиге, могут сильно затруднить дальнейшую обработку, и для их устранения требуется длительное травление или шлифование, а иногда сплав делается совершенно непригодным для обработки. Поставляемый литейным цехом качественный сплав можно полностью испортить неправильный термообработкой.

Устранение этих недостатков представляет значительный экономический интерес, так как это приведет к уменьшению безвозвратных потерь дорогостоящих сплавов, снижению процента брака и устранению трудностей, встречающихся при обработке сплавов серебра. Однако, прежде чем устранять эти недостатки, необходимо знание процессов окисления, проходящих при отжиге, правильная разработка и соблюдение технологического процесса термообработки.

Известно, что серебро является хорошим проводником кислорода и образует с ним ряд химических соединений, неустойчивых при высоких температурах.

При отжиге серебра в кислородосодержащей атмосфере наблюдается уменьшение веса и появление шероховатости на поверхности изделия. Это объясняется образованием летучего при высоких температурах окисла серебра. При этом серебро как бы испаряется с поверхности. Лейрокс и Рауб при исследовании летучести окислов серебра установили, что с 1 м 2 поверхности серебряного листа при десятичасовом отжиге на воздухе при 750 o С теряется около 3 граммов, при 850 o С в среде кислорода - около 8 граммов.

Недрагоценные добавки имеют значительно большую склонность к окислению, чем серебро, и образуют с кислородом стойкие окислы, которые могут быть летучими, как, например, окись цинка или окись кадмия. Важнейший для серебра присадочный металл - медь образует с кислородом два вида окислов Сu 2 О и СuО.

Сплавы серебро-медь образуют с закисью меди при температуре 776 o тройную эвтектику Аg-Сu-Сu 2 О состава: 66,5% Аg; 32,8% Сu; 0,7% Сu 2 О, близкую к бинарной эвтектике Аg - Сu.

Окисление меди в процессе отжига сплавов серебро-медь является причиной большинства дефектов при обработке давлением.

Наряду с появлением окисного слоя на поверхности, внутри образца может возникнуть внутренняя окисная зона.

Если внешнее окисление вызывает изменение качества по-верхности и увеличивает безвозвратные потери, то процесс внутреннего окисления в серебре и его сплавах изменяет химические, физические и механические свойства материала, в том числе коррозионную стойкость, электропроводность, предел прочности при растяжении, предел текучести и т. д.

В отличие от внешнего слоя окисла, внутренняя окисная зона гетерогенна и состоит из металлической матрицы, в которую вкраплены частицы окисла неблагородного компонента.

Серебро и его сплавы с неблагородными металлами, вследствие существенного различия сродства к кислороду у серебра и неблагородных металлов, имеют склонность к внутреннему окислению. При высоких температурах из-за высокого давления диссоциации окисла серебра образуются nолько окислы неблагородных компонентов сплава. Кроме того, внутреннему окислению способствует большая раство-римость и значительная скорость диффузии кислорода в серебро.

У технически чистого серебра (степень чистоты 99,9 - 99,99%) основной примесью является медь, содержание которой колеблется в пределах 0,1-0,01%.

Окислительный отжиг вызывает быстрое превращение меди, образующей твердый раствор с серебром, в закись меди, кристаллы которой располагаются преимущественно по границам зерен серебра. Это приводит к существенному изменению свойств металла.

Процессы внутреннего окисления технически чистого серебра и серебряных сплавов могут рассматриваться как процессы образования окислов, протекающие в системе сплав - газ, причем роль переносчика кислорода играет серебро. В связи с этим скорость протекания процесса определяется скоростью диффузии кислорода в серебро, которая, в свою очередь, зависит от температуры.

Скорость окисления, или скорость роста окисного слоя при внутреннем окислении серебра и его сплавов может быть выражена как увеличение содержания кислорода в милиграммах на единицу поверхности или на грамм сплава.

Шпенглер , исследуя внутреннее окисление серебра и его сплавов, определил, что процесс внутреннего окисления химически чистого серебра (степень чистоты 99,999%, остальное - медь) подчиняется линейному закону.

Технически чистое серебро, содержащее до 0,1 % меди, образует гомогенный твердый раствор меди с серебром. При отжиге при температурах выше 300 o С процесс внутреннего окисления подчиняется параболическому закону. Растворенный кислород воздуха, соединяясь с медью, образующей твердый раствор с серебром, вызывает образование закиси меди. Частицы закиси меди затем коагулируют, располагаясь преимущественно по границам зерен серебра. Это приводит к увеличению электропроводности и твердости, причем твердость возрастет тем больше, чем ниже температура окисления, т. е. чем дисперснее выделившиеся частицы закиси меди. Электропроводность же, наоборот, увеличивается с повышением температуры отжига, так как при этом растут размеры кристаллов закиси меди.

Внутреннее окисление при отжиге сплавов серебро-медь зависит в большой степени, чем у химически и технически чистого серебра, от таких факторов, как температура, длительность отжига, размер зерна, парциальное давление окислителя в окружающей атмосфере и т. д.

Для описания внутреннего окисления сплавов серебра с медью обычно применяется параболический закон. Однако ряд исследователей пришли к выводу, что при температуре отжига около 500 o С имеет место кубическая зависимость, а при более низких температурах логарифмическая или обратно-логарифмическая зависимость.

Количество кислорода, поглощенное сплавом, а следова-тельно, и степень окисления, зависит от времени отжига. При кратковременном отжиге максимум поглощаемости кислорода приходится на сплав с 90% серебра.

При длительном отжиге максимум сдвигается к сплаву с содержанием 80% серебра. Минимум поглощаемости кислорода находится в районе сплавов с эвтектической структурой. По Леройксу и Раубу общее количество кислорода, адсорбированное сплавами серебро-медь в зависимости от времени отжига, можно рассчитать по формуле:

x 2 =k . t

где х - количество адсорбированного кислорода,г;

t - время отжига, сек ;

k - постоянная окисления.

На скорость внутреннего окисления большое влияние оказывает размер зерна.

Крупное зерно, независимо от условий образовании, бла-гоприятствует внутреннему окислению, в то время как мелкозернистая структура препятствует проникновению кислорода в сплав. С увеличением содержания меди в сплаве уменьшаются большие хорошо проводящие кислород кристаллы серебра и увеличивается количество эвтектики.

Прохождение кислорода через многочисленные границы зерен и эвтектические пластинки затрудняется, и окисление сплава происходит в основном на поверхности. Тонкодисперсная эвтектическая структура при 72% Аg обуславливает поэтому минимум окисляемости.

По Раубу и Плате при длительном отжиге при температуре 700 o С внутренняя зона окисления в два раза больше, чем при том же времени отжига при 600 o С.

Высокое парциальное давление кислорода в атмосфере отжига благоприятствует диффузии кислорода в серебро и способствует внутреннему окислению.

При низком парциальном давлении окислителя диффузии его в сплав уменьшается, и в этом случае преобладает преимущественно внешнее окисление, т. е. на поверхности сплава образуется окисный слой с лежащей под ним тонкой зоной внутреннего окисления.

Процессы внутреннего окисления серебра и его сплавов можно проследить на фотографиях микрошлифов, приведенных в работе Шлегеля .

На рис. 1 показана структура отполированной поверхности пластины, изготовленной из технически чистого серебра. После 4-х часового отжига в среде кислорода, по границам зерен серебра выделились частицы закиси меди.

У сплава серебра 960 пробы после часового отжига на воздухе при температуре 700 o С под внешним окисным слоем образовалась внутренняя гетерогенная окисная зона, толщиной 96 мк (рис. 2). При 6-ти часовом отжиге эта зона увеличилась до 214 мк (рис. 3). По границам зерен металла в окисной зоне начинают выделяться частицы закиси меди.

Образующиеся при окислении меди хрупкие частицы окиси и закиси меди разрушают структуру металла. Кроме того,закись меди Сu 2 О вредна еще и тем, что при отжиге она имеет склонность к образованию крупных фракций, которые скапливаются в виде пластин или полос под поверхностным слоем. Это сильно ухудшает обрабатываемость сплавов.

В технологии обработки сплавов серебро-медь внешний окисный слой удаляют травлением в горячем растворе серной кислоты. При повторном отжиге на воздухе медь снова диффундирует на поверхность и снова окисляется. После нескольких отжигов и травлений на поверхности появляется зона, обогащенная серебром, через которую легко проникает кислород. Дальнейшее окисление меди происходит уже не на поверхности, а под этим обогащенным слоем серебра. На рис. 4 показан разрез пластины из сплава серебра 800 пробы подвергнутой многократному отжигу при температуре 700 o С и травлению. Под поверхностью пластины образовался окисный слой, состоящий из СuО. Под этим слоем находится гетерогенная зона Сu 2 О, за которой следует неокисленный металл. Образуемые окисные слои, затрудняют дальнейшую обработку. При прокате, штамповке, волочении эти окисные слои могут вызвать расслоение металла, образование на по-верхности трещин, надрывов и т. д. При шлифовке или полировке внешний обогащенный серебром слой снимается, и на поверхность выступает внутренний окисленный слой в виде серо-голубых пятен.

Процесс окисления изделий, покрытых, серебром, или биметаллов, одним из слоев которых является серебро, происходит так же, как окисление сплавов серебра при многократном отжиге и травлении. Кислород проходит через слой серебра и окисляет основной металл. На границе соединения металлов образуется окисная зона, которая ослабляет сцепление металлов, или даже приводит к расслоению. На рис. 5 показана зона сцепления в биметаллической пластине из железа и еребра после 6-часового отжига на воздухе при температуре 700 o С. Частицы железа диффундируют в серебро и там окисяются кислородом. На границе сцепления металлов образуется окисная зона. Прочность соединения металлов при этом уменьшается, а обработка давлением затруднена.

Если в биметалле применяется не чистое серебро, а сплав серебра, например 960 пробы, то диффузия кислорода через этот слой замедляется из-за взаимодействия его с медью cплава и образования внутренней зоны окисления.

При отжиге окисленных сплавов серебра или технически чистого серебра в водородосодержащей атмосфере, водород диффундирует в металл и восстанавливает окислы меди до меди с образованием паров воды.

Уменьшение деформируемости сплавов в этом случае становится особенно заметным. На рис. 6 показан разрез пластины из сплава серебра 960 пробы после окислительного отжига на воздухе при температуре 700 o С в течение 5 часов и далее, после небольшой деформации, подвергнутой отжигу в среде водорода. В структуре металла имеется много пор. Отжиг серебра и его сплавов в среде водорода возможен только в том случае, если плавка металла проводилась е вакууме или в среде инертного газа.

Образовавшиеся в процессе внутреннего окисления окись и закись меди имеют больший удельный объем чем металл а это приводит к образованию внутренних напряжений которые, в свою очередь, ведут к появлению трещин при незначительной обработке давлением и к повышению твердости сплава. Возникающие при прокатке, вальцовке или волочении трещины на поверхности заготовок приводят не только к концентрации напряжений в надрывах, но также и к еще более глубокому окислению при промежуточных отжигах Такие заготовки трудно поддаются обработке давлением. Из них невозможно получить тонкие листы или проволоку.

Предел прочности при растяжении, удлинение, поперечное сужение у высокопробных сплавов серебра сначала резко уменьшаются с увеличением степени окисления однако далее, с увеличением длительности отжига и увеличением внутренней окисной зоны, зависимость механических свойств от степени окисления снижается.

Для устранения дефектов, возникающих из-за окисления меди в сплавах серебро-медь при отжиге и для успешного выполнения операций дальнейшей обработки необходимо соблюдать следующие условия отжига:

1. Для уменьшения окисления меди необходимо свести до минимума количество промежуточных отжигов, т. е. при обработке давлением давать предельно допустимый наклеп. Так, при обработке наиболее употребительных сплавов сеебро-медь с содержанием серебра от 80 до 90% следует давать наклеп до 80%. Например, прокатку слитка с толщины 10 до 2 мм или волочение проволоки с 3 до 1,4 мм производить без промежуточного отжига. Сильно деформированые сплавы рекристаллизуются быстрее и при более низких температурах. При этом получается мелкозернистая стругура. Крупные слитки сплавов с содержанием серебра более 92% перед обработкой давлением следует подвергать закалке в воду;

2. Продолжительность отжига зависит от размеров изделий и от вида теплообмена (нагрев в электрических муфельных печах, соляных ваннах, открытым газовым пламенем и т. д.)/ Это следует учитывать и избегать слишком высокого и длительного нагрева, так как он приводит к образованию крупнозернистой структуры, что ухудшает механические свойства сплава, а кроме того, крупное зерно способствует окислению сплава;

3. Мелкие и тонкие детали из высокопробных сплавов серебра, которые из-за сложной обработки приходится часто отжигать, особенно подвержены окислению. Для предотвращения его необходимо проводить отжиг под слоем прокаленного древесного угля или перед отжигом покрывать бурой или борной кислотой. Хорошие результаты дает отжиг сплавов серебра в соляных ваннах.

В последнее время широкое применение находит отжиг сплавов благородных металлов в печах с защитной атмосферой. В качестве защитной атмосферы при отжиге сплавов серебра с медью наиболее благоприятной является слабо восстановительная атмосфера экзогаза, получаемая путем сжигания природного газа с коэффициентом расхода воздуха α = 97-99.

Из сказанного выше следует, что окисление серебра и его сплавов при отжиге - явление нежелательное и его следует избегать. Однако в некоторых случаях внутреннее окисление может быть использовано для повышения механических свойств серебра и его сплавов. Такие свойства, как усталостная прочность, предел прочности при растяжении, ползучесть, зависят от условий образования слоя внутреннего окисления и, в частности, от размеров и распределения частиц окислов, которые в свою очередь зависят от кон¬центрации легирующего металла и температуры окисления.

Из сказанного выше следует, что окисление серебра и его сплавов при отжиге - явление нежелательное и его следует избегать. Однако в некоторых случаях внутреннее окисление может быть использовано для повышения механических свойств серебра и его сплавов. Такие свойства, как усталостная прочность, предел прочности при растяжении, ползучесть, зависят от условий образования слоя внутреннего окисления и, в частности, от размеров и распределения частиц окислов, которые в свою очередь зависят от концентрации легирующего металла и температуры окисления

Шпенглер обнаружил, что добавление 1 % никела к гомогенным сплавам серебро-медь уменьшает размер выделений окиси меди по границам зерен при внутреннем окислении. При этом, вследствие выделения мелкодисперсных частиц окиси меди механические свойства сплавов после окисления выше, чем у сплавов, не содержащих никель.

Мейжерлинг и Дрюнвестейн (9) изучили упрочнение большого количества бинарных сплавов на основе серебра и меди. Они нашли, что сплавы серебро-медь могут иметь гораздо более высокую твердость в результате внутреннего окисления. Так, после 2-часового нагрева на воздухе до 800 o С твердость по Виккерсу сплава серебра, содержащего 1,2% магния, повышается от 40 до 170 кг/мм 2 . При замене магния на 1,6% алюминия, 2,4% бериллия или марганца твердость cплава соответственно равна 160, 135 и 140 кг/мм 2 .

Добавка 1,3% Zn; 1,4 Sn или 1% Сd либо совсем не повышает твердость, либо повышает ее очень мало (соответствен¬но 60, 40 кг/мм 2 }. Отсюда можно сделать вывод, что для получения определенных механических свойств сплавов серебра с медью в некоторых случаях следует использовать внутреннее окисление, а не разрабатывать новые сплавы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Усов В. В., Муравьева Е. М. Исследование внутреннего окисления сплавов серебра с кадмием и медью. Физика металлов и металловедение. Вып. 2, 1956.

2. Leroux A. und Raub E. «Untersuchungen fiber das Verhalten von Silber-Kupfer-Legierungen beim Cliihcn in Sauerstoff und Luft».Z. Anorg, Allg. Chem. 188, 1930.

3. Raub E. und Plate W. «Einflu8 der inneren Oxydation auf die iechnishen Eigenschaften von Silber-Legierungen». Z, Metall, 10, 1955.

4. Raub E. «Die Edelmetalle und ihre Legierungen». Berlin, 1940.

5. Sch1ege1 H. «Die Oxydation beim Gliihen als Fehlerursache bei der Verarbeitung der Silber-Kupfer-Legierungen». Feinmechanik und Optik, 75, 1958, No 7, 8.

6. Brepohl E. «Theorie und Praxis des Goldschmieds». VEB, Leipzig, 1962.

7. Raub E. und Plate W. «Uber das Verhalten der Edelmetalle und ihrer Legierungen zu Sauerstoff bei hoher Temperatur irn festen Zustand». Z. Metallkunde, 48, 1957.

8. Speng1er H. «Die innere Oxydation von Silber und Silberlegierungen». Z. Metall, 1970, 24, !No 7.

9. Meijering J. L. et Druyvesteyn M. J. Philips Res Rep.1947, v. 2, p. 81, 260.

10. Ghaston J. C. J Inst Metals, 1945, vol. 71, p. 23.

11. И. Берн р Ж. Окисление металлов. М. Металлург, т. 2, 1969.

12. Фрацевич И. М„ Воткович Р. Ф, Лавренко В. А. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. Киев, 1963.

13. Frohlich K «Das System Kupfer-Silber-Sauerstoff». Mitteilun-aus dem Forschungsinstitut und Probieramt fiir Edelmetalle, Ichwabisch Gmiind, Nr 10, 11, 1932, S. 100.

14. SpenglerH. «Die Zunderung technischer Goldlegierungen und ihre Vermeidung bei Wahrmebehandlung» Z. Metal], 10, 1956, S. 617-620.