علم متالورژی – تعریف فلز نقره

بسمه تعالی

ای نام تو بهترین سر آغاز بی نام تو نامه کی کنم باز

با نام خدا اغاز میکنیم که سرچشمه هستی است ,, هر انچه که هست از اوست .

به نام او که از ابتدای خلقت راه زندگی را به بشر اموخت و در هر برهه ای از زمان به نسبت نیاز بشر علم استفاده از مواهب و نعمتهای نازل شده بر زمین و اسمان و جهان هستی را آموخت.

در ادامه مقاله علم متالورژ ی و الیاژها اینک میپردازیم به خواص تک تک عناصر جدول مندلیف

در این مقاله در مورد << نقره >> صحبت میکنیم .

سنگ معدنی نقره Silver ore

یافت شده در قشر جامد زمین

فلز نقره: (( Silver metal ))

اشنایی با این عنصر ارزشمند

Acquaintance with this valuable element

نقره ، یکی از عناصر شیمیایی، با نشانه Ag ، دارای عدد اتمی ۴۷ ، وزن اتمی ۱۰۷.۸۶۸۲ و در گروه یک فرعی (IB) جدول تناوبی قرار گرفته است. نقره فلزی سفید مایل به خاکستری و براق است و از نظر شیمیایی یکی از فلزات سنگین و از جمله فلزات نجیب و از نظر تجارتی عنصری گرانبها تلقی می‌گردد. نقره یکی از عناصری است که از گذشته های دور و دورانهای باستان بعنوان یک فلز شناخته شده و مورد استفاده واقع میشده و از آن در کتابهای فراعنه مصری ، که قدمت این کتابها به حدود ۳۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح << حدود ۵۶۱۹ سال پیش تا زمان انشاء این نگارش >>بالغ می‌گردد، بعنوان فلزی که از نظر ارزش مادی دارای بعد از طلا است، یاد شده است.

“” ۲۵ ایزوتوپ رادیواکتیو از نقره شناخته شده اندu که دارای اجرام اتمی ۱۰۲ الی ۱۱۷ می‌باشند.

نقره معمولی از دو ایزوتوپ با جرمهای ۱۰۷ و ۱۰۹ تشکیل شده است.

منابع طبیعی Natural resources

نقره جزء عناصر نسبتا کمیاب بوده و از نظر فراوانی در قشر جامد زمین ، در مرتبه شصت و سومین عنصر قرار دارد. این عنصر تشکیل دهنده حدود ^۶-۱۰ ×۱% از پوسته زمین است. برخی اوقات نقره بصورت عنصر آزاد یافت می‌شود (نقره خالص) و گاهی نیز به صورت آلیاژ با سایر فلزات ملاحظه می‌شود. در هر صورت باید توجه داشت که در اکثر نقاط، نقره بصورت مواد معدنی حاوی ترکیبات نقره ملاحظه می‌شود. مهمترین کانیهای نقره عبارتند از: آرجنتیت (Ag_۲S,argentite) و سرارجیریت (AgCl ,horn silver,Ceragyrite).
از سوی دیگر تعدادی از کانیهایی که در آنها نقره با سولفیدهای سایر فلزات ترکیب شده است نیز وجود دارد که عبارتند از: استفانیت (stephanite) بفرمول(5Ag_۲S.Sb_۲S_۵) ، پلی بازیت (polybasite) بفرمول (Cu_2S, Ag_2S).(Sb_2S_3, As_2S_3)،پروستیت(proustite) بفرمول (3Ag_2S.As_2S_3)و پیرآرجیریت (pyrargyrite) بفرمول (3Ag_2S.Sb_2S_3).
حدود سه چهارم نقره تولیدی ، در حقیقت فراورده جانبی حاصل از استخراج سایر فلزات است. علاوه بر این ، مقدار مهمی از نقره نیز از طریق بازیافت سکه‌های از رده خارج شده که باید با مقداری نقره ممزوج شونده و یا از مقدار نقره آنها کم شود، جمع آوری می‌گردد.همچنین بازیافت نقره از قراضه های صنعتی که ضمنا شامل باقیمانده های متریال و وفیلمهای عکاسی است، با اهمیت تلقی می‌گردد.

خصوصیات فلز نقره Properties of silver metal

نقره خالص فلزی براق و نسبتا نرم است که تا اندازه ای سخت تر از طلاست. زمانیکه این فلز پرداخت شود، دارای درخشندگی می‌شود و می‌تواند ۹۵% از نور تابیده به خود را بازتاب نماید. این عنصر در میان کلیه فلزات ، مقام بهترین رسانا در زمینه گرما و الکتریسیته را دارا است و در زمینه قدرت چکش خواری و مفتول شوندگی دارای مرتبه دوم پس از طلا است. چگالی نقره ۱۰.۵ برابر آب است، بصورتیکه یک متر مکعب از آن دارای وزن ۱۰۵۰۰ کیلوگرم می‌باشددر حالیکه یک متر مکعب اب H2O-à وزنی معادل)) 1000kg =یک تن میباشد )) نقره در ۹۶۱ درجه سانتیگراد ذوب شده و در حدود ۲۲۰۰ درجه سانتیگراد می‌جوشد.
طلا و نقره مانند محلولهای واقعی می‌توانند در هر نسبتی با یکدیگر مخلوط شده و آلیاژ تشکیل دهند. کیفیت نقره و یا بعبارت بهتر عیار آن بر حسب تعداد قسمت نقره خالص در ۱۰۰۰ قسمت مخلوط فلزات بیان می‌گردد و بطور معمول نقره تجاری دارای عیار ۹۹۹ است.

در ذیل تصاویری از ظروف و ادوات نقره ای را ملاحظه میفرمایید .

سیم جوش نقره (( مصرف صنعتی ))

خواص شیمیایی نقره Chemical Properties of Silver

اگرچه نقره از نظر شیمیایی در میان فلزات نجیب فلزی بسیار واکنش پذیر تلقی می‌گردد، لکن باید توجه داشت که در مقایسه با سایر عناصر از مرتبه واکنش پذیری قابل ملاحظه‌ای برخوردار نمی‌باشد. این عنصر به آسانی اکسیده شدن آهن اکسید نمی‌شود، لکن با گوگرد و هیدروژنسولفید واکنش داشته و تشکیل همان تیرگی آشنا را می‌دهد که در نقره‌هایتان ملاحظه می‌کنید.
برای رفع این نقیصه می‌توان آبکاری نقره را با کمک رودیم به انجام رسانیده و از وقوع تیرگی مورد نظر پیشگیری نمود همچنین با استفاده از کرم (Cream) یا پولیش نقره می‌توان لایه تیره بسیار نازکی را که نقره در ترکیب با گوگرد بوجود آورده است را زدوده و آن را مجددا براق نمود. از طرف دیگر این تیرگی را می‌توان از نظر شیمیایی بوسیله حرارت دادن ظرف مورد نظر در محلول رقیقی از کلرید سدیم و کربنات هیدروژن سدیم یا قرار دادن قسمت تیره در تماس با فلزی فعالتر مانند آلومینیوم که می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و مجددا فلز را به حالت اولیه برگرداند، از بین برد.

نقره نمی‌تواند با اسیدهای غیر اکسیدکننده مانند اسیدهای کلریدریک و سولفوریک یا بازهای قوی مانند هیدروکسید سدیم واکنش نماید، لکن اسیدهای اکسنده =(اکسیدان یا اکسنده) مانند اسید نیتریک یا اسید سولفوریک غلیظ آن را در خود حل کرده و یک یون مثبت نقره (یون (+Ag) را تشکیل می‌دهند. این یون که در کلیه ترکیبات ساده و محلول نقره وجود دارد، تقریبا بصورت ساده ای با استفاده از عوامل احیا کننده آلی مانند آنچه در آئینه های نقره ای ملاحظه می‌شود، به فلز آزاد احیا می‌گردد. برای آبکاری نقره لازم است یونهای کمپلکس نقره احیا شود.

Ag)) —-> نقره بی‌رنگ است، لکن تعدادی از ترکیبات نقره بدلیل نفوذ سایر اجزای تشکیل دهنده ساختمانی رنگینند. باید توجه داشت که اکسیژن درحد حیرت انگیزی در نقطه ذوب نقره به میزان ۲۰ قسمت حجمی از اکسیژن در یک قسمت حجمی نقره حل می‌شود. پس از سرد کردن مایع مورد نظر نیز اکسیژن به میزان ۷۵% قسمت (از نظر حجمی) در نقره باقی می‌ماند.

چگونگی تجزیه How to split

محلولهای حاوی یون نقره را می‌توان به آسانی تشکیل رسوب کلرید نقره بوسیله افزایش اسید کلریدریک ، شناسایی کرد. این رسوب را می‌توان از رسوبهای سرب و جیوه یک ظرفیتی ، بوسیله قدرت حل شدن آن درهنگام افزودن هیدروکسید آمونیوم اضافی و ایجاد رسوب مجدد با افزودن اسید نیتریک متمایز نمود. مضافا تجزیه وزنی بوسیله کلرید نقره یا برمید نقره که به آسانی قابل رسوب دادن ، خشک کردن و توزین می‌باشند، میسر می‌باشد. همچنین می‌توان یون نقره را بوسیله عمل الکترولیز به نقره فلزی احیا و بدین روش توزین نمود. از محلول تیوسیانات پتاسیم استاندارد شده نیز می‌توان برای تجزیه حجمی نقره استفاده کرد.

ترکیبات نقره Silver compounds

نقره در ترکیباتش اکثرا بصورت یک ظرفیتی است. لکن اکسید ، فلوئورید و سولفید دو ظرفیتی نقره نیز ملاحظه شده است. تعدادی از ترکیبات مهم نقره عبارتند از:

• نیترات نقره (AgNO_3):ترکیبی بی‌رنگ ، بسیار محلول ، اساسا سمی و به سادگی به نقره فلزی احیا می‌شود و از آن در تهیه ترکیبات نقره ، آئینه های نقره ، جوهرهای متالیک استفاده می‌شود.
• هیدروکسید دی آمین نقره Ag(NH_3)_2]OH]:ترکیب کوئوردیناسیونی محلول در آب که به وسیله افزودن هیدروکسید آمونیوم به محلولهای املاح نقره ، تشکیل می‌شود. این ترکیب در اثر ماندن تشکیل ترکیب بسیار منفجره نقره فولمینات شده را می‌دهد.
• سیانید نقره (AgCN):مورد مصرف بوسیله سیانید سدیم یا پتاسیم اضافی در آبکاری برای تشکیل یونهای کمپلکس-

Ag(CN)_2و —

Ag(CN)_3که به فلز نقره احیا می‌شوند.

• کلرید نقره (AgCl):ترکیب سفید نامحلول که در هیدروکسید آمونیوم حل شده تشکیل یونهای کمپلکس +

Ag(NH_3)_2 می‌دهد. در عکاسی و نیز بعنوان آشکار کننده یونیزاسیون برای اشعه های کیهانی، کاربرد دارد.

• برمید نقره (ArBr):ترکیب نامحلول زرد روشن که نسبت به AgCl نامحلولتر است و بیشتر در عکاسی به مصرف می‌رسد.
• یدید نقره (AgI):ترکیب نامحلول زرد رنگ و نامحلولتر از AgBr است و برای اصلاح وضعیت ابرها به منظور بارندگی (Cloud Seading) و در عکاسی کاربرد دارد.
• سولفید نقره (Ag_2S):نامحلولترین نمک نقره ، سیاه رنگ و جزء اصلی تشکیل دهنده تیرگی ظروف نقره می‌باشد.

کمپلکس های نقره Silver complexes

نقره یک ظرفیتی تعداد زیادی از ترکیبات پایدار کوئوردیناسیونی تشکیل می‌دهد. این ترکیبات اغلب دو کوئوردینانسی بوده، دارای دو گروه یونی یا مولکولی پیوسته به یک یون مرکزی +کمپلکس های نقره ” Silver complexes

Ag مانند Ag(CN)_2 می‌باشند. کمپلکسهای کوئوردیناسی مانند -AgCl_3]

۲] نیز شناخته شده‌اند و احتمالا کمپلکسهای چهار کوئوردیناسی مانند-AgCl_4]

۳] در محلولها رخ می‌دهد. نقره دو ظرفیتی می‌تواند در برابر تجزیه ، بوسیله تشکیل یون +Ag

۲ با استفاده از ترکیبات آلی مانند ارتو_ فنانترولین ، پیریدین و alpha’ ،\alpha\ _ دی پیریدیل پایدار شود. یون نقره سه ظرفیتی (+Ag

۳) نیز با استفاده از کمپلکس شدن به وسیله اتیلن دی بی گوایند پایدار می‌شود. از طرف دیگر کلیه فلزات ضرب سکه ، یعنی مس ، نقره و طلا به آسانی با موادیکه اتمهای نیتروژن ، گوگرد یا هالوژن برای اتصال با آنها تدارک می‌کنند، کمپلکس می‌شوند (در مقایسه با موادیکه تدارک اکسیژن می‌نمایند). بعنوان مثال کمپلکسهای نقره با یون هیدروکسید (در مقایسه با کمپلکسهای هیدروکسیدروی که کوئوردینانس‌شونده خوبی با اکسیژن هستند) خیلی پایدار نیستند، بنابراین اکسید نقره در محلولهای قوی هیدروکسید سدیم فقط به میزان کمی حل می شود، در حالیکه هیدروکسید روی با توجه به کوئوردیناسیون شدنش با هیدروکسید ، در آن حل می‌شود.

موارد کاربرد نقره Silver Applications

• نقره در اغلب مصارفش با یک یا چند فلز ، آلیاژشده و بدان صورت مصرف می‌شود. مهمترین مصرف این فلز در ضرب سکه است نقره همچنین دارای مصارف معروفی در زمینه جواهر سازی و ظروف نقره و نیز آب نقره است.
• به دلیل ناپایداری در مقابل اسیدهایی غیر اکسنده به صورت بوته و یا سایر وسایل شیمیایی مصرف می‌شود و گاهی ابزار آلات جراحی ، لحیم نقره و باطریهای انباره‌ای مقاوم در برابر خوردگیرا از نقره تهیه می‌کنند.
• در آینه سازی به مقدار زیاد نقر ه مصرف می‌شود وهمچنین مقدار زیادی نقره برای تهیه نقره هالیدها(( Silver halide )) در عکاسی مصرف می‌شود.
• رسانایی عالی نقره موجب کاربرد هرچه بیشتر آن در الکتروتکنیک شده است. از آلیاژهایی که در آنها نقره بعنوان جزئی از کل مصرف می‌شود، می‌توان ملغمه‌های دندانپزشکی و ))پیستونهای موتور(( و بلبرینگ را نام برد.
• همچنین نقره دارای خواص قارچ‌کُشی است و در مواردی از آن در فرایندهای سالمسازی (Sterilization) استرلیزاسیون آب استفاده می‌شود.

نهایت اینکه این فلز گرانبها در همه ابعاد زندگی ما, نقشی اساسی را ایفاد میکند .

انشاءالله با توضیحات داده شده باعث این مهم شده باشیم که این فلز ارزشمند(( نقره )) را بهتر بشناسیم و نقشهای سزایی را که در زندگی ما بازی کند ,,متوجه شده باشیم .

از خدا خواهیم توفیق عمل ”

تحقیقاتی از دپارتمان فنی مهندسی شرکت پراگ

مولف : دکتر هاشم ابهری