47, Silber (Ag)

Argentum, lat. argentum = Silber

Das Element Silber:

         
  Ni Cu Zn  
  Pd Ag Cd  
  Pt Au Hg  
         
 
   
   
   
   
   
   
   
Natürliche Entstehung von Silber (Nukleosynthese): Silber besitzt mit den Massenzahlen 107 und 109 zwei stabile Isotope. Sie werden beide sowohl nach Supernovae infolge von r-Prozessen, als auch in Roten Riesensternen durch s-Prozesse synthetisiert. Natürlich besteht das Isotopengemisch des Silbers zu rd. 52% aus dem Isotop Ag-107 und zu rd. 48% aus Ag-109. Beide Nuklide werden also mit etwa gleicher Häufigkeit gebildet.

Die Silber-Synthese:
107Ag-Synthese:
(s-, r-Prozesse)

106Pd + n → 107Ag + β- + 6,57 MeV

56Fe + 51n → 107Ag + 21β- + 439 MeV

109Ag-Synthese:
(s-, r-Prozesse)

108Pd + n → 109Ag + β- + 7,27 MeV

56Fe + 53n → 109Ag + 21β- + 456 MeV



Vorkommen von Silber: Im Universum gehört Silber mit einem Anteil von ca. 600 ng/kg an der Durchschnittsmaterie zu den seltenen Elementen (Rang 68); in etwa so häufig wie Gold, jedoch weitaus seltener als Platin. Am Gesamtaufbau der Erde ist das Edelmetall zu etwa 44 μg/kg beteiligt (Rang 67). Im Gegensatz zu den Platingruppen-Elementen ist das Silber in der Erdkruste gegenüber dem Gesamtaufbau angereichert. Sie besteht durchschnittlich zu 0,12 mg/kg aus dem Element. Dies ist dem Umstand zu verdanken, das Silber eine sehr hohe Affinität zu Schwefel besitzt; so kommt es häufig in sulfidischer Form zusammen mit Kupfer, Eisen, Zink, Nickel und Blei in Erzen vor. Daneben kommt es auch in gediegener Form, legiert mit Quecksilber oder Gold.

Die wichtigsten Silbererze sind der Akanthit (Ag2S, Silber(I)sulfid), Silberglanz), der Stromeyerit ((Cu|Ag)2S, auch Kupfersilberglanz) und der Pyrargyrit (Ag3SbS3). Seltener sind die Mineralien Chlorargyrit (AgCl, Silber(I)chlorid, Hornblende), Miargyrit (AgSbS2, Argorodit (Ag86), Canfieldit (Ag8SnS6), Im Kongsbergit findet sich das Silber zusammen mit Quecksilber legiert, im Küstelit ist es mit bis zu 30% Gold vergesellschaftet.

Wichtige Silbermineralien

Gediegen Siber, Ag[1]

Kongsbergit, (Ag|Hg)[2]

Akanthit, Ag2S[2]

Stromeyerit, (Cu|Ag)2S[2]

Pyrargyrit, Ag3SbS3[2]

Chlorargyrit, AgCl[2]


Mit Kupfer und Gold bildet das Silber eine lückenlose Mischungsreihe, die drei Metalle sind in allen Verhältnissen miteinander legierbar und ineinander löslich.
Silber-Gewinnung: Silber wird größtenteils aus den Rückständen der Kupfergewinnung (Anodenschlamm), aus Silbererzen (meist sulfidische Erze) und als Nebenprodukt bei der Bleigewinnung, wo es als häufiger Begleiter des Metalls auftritt, gewonnen.

Rohsilber-Gewinnung aus Silbererzen. Zur Gewinnung des Silbers aus seinen Erzen macht man sich die Stabilität des Cyanido-Komplexes zunutze, den das Metall bildet. Er ist thermodynamisch so stark in seiner Bildung begünstigt, dass das normalerweise stark positive Normalpotential des Silbers in Gegenwart von Cyanid-Ionen negativ wird (und das Silber dadurch sich schon in Wasser auflöst, wie ein unedeles Metall). Im Falle von Silbersulfid stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem Cyanidoargentat-Komplex und dem Silbersulfid ein, da die erforderliche Silber- und Sulfidionenkonzentration in der Größenordnung der freien Silberionen-Konzentration in Gegenwart des Cyanidoargentat-Komplexes liegt. Daher leitet man zusätzlich Luft in die Cyanid-Lösung ein, wodurch das Sulfid ständig zu Thiosulfat oxidiert wird, und das Gleichgewicht zugunsten der Komplexbildung verschoben wird. Die erhaltene Lösung aus Cyanidoargentat bzw. Thiosulfatoargentat wird durch Filtrieren von den Erzrückständen abgetrennt und dann im neutralen Bereich an Zink oder Aluminiumpulver reduziert. Dabei fä;lt das ca. 95%ige Rohsilber als Schwamm an. Diesen kann an einer Kammerfilterpresse von der Lauge separiert werden.

Rohsilber-Gewinnung aus Silbererzen:

1. Das Auflösen des Silbers mit Cyanid und Luft:
2Ag2S + 8NaCN + H2O + 2O2 → 4Na[Ag(CN)2] + Na2S2O3 + 2NaOH

2. Reduktion des Cyanidoargentates mit Zink oder Aluminium:
2Na[Ag(CN)2] + Zn → 2Ag↓ + Na2[Zn(CN)4] bzw.
3Na[Ag(CN)2] + Al → 3Ag↓ + Na3[Al(CN)6]



Rohsilber-Gewinnung aus Rohblei. Rohblei, welches durch Reduktion aus den Bleierzen gewonnen wird, enthält meist Silber, in günstigen Fällen bis zu einem Prozent. Zur Abtrennen des Silbers aus dem Blei macht man sich zunächst den Umstand zunutze, dass Silber eine weitaus höhere Löslichkeit in Zink als in Blei hat (Parkesieren). Daher gibt man eine geringe Menge Zink in geschmolzenes Blei und schüttelt diese Metall-Mischung eine zeitlang gut durch. Beim anschließenden Absetzenlassen bilden sich zwei Phasen: Oben schwimmt der silberhaltige Zinkschaum auf, der daneben aus 75% Blei besteht. Ihn bezeichnet man als "Reichblei". Die untere, an Silber angereicherte Phase wird als "Armbei" bezeichnet. Das separierte "Reichblei" wird nun durch Erhitzen auf 950°C vom Zink, welches abdampft, befreit. Durch weiteres Überblasen mit Luft oxidiert sich das Blei zu Blei(II,IV)oxid, die auf dem flüssigen Silber aufschwimmt und dieses als Haut überzieht. Das Blei(II,IV)oxid verdampft nach und nach, so dass sich das Reichblei dadurch immer stärker an Blei abreichert und zum Schluss nur noch das Silber als Rohsilber zurückbleibt. Da bei diesem Prozess ("Silbertreiben") das Silber irgendwann unter dem überziehenden Bleioxid zum Vorschein kommt, nennt man es auch Blicksilber.

Rohsilber-Gewinnung aus Kupfererzen. Bei der Gewinnung von Kupfer aus seinen Erzen fällt bei der elektrolytischen Darstellung des Reinkupfers aus dem Rohkupfer der Anodenschlamm an. In ihm sind die edleren Metalle, sowie Tellur, Selen, Antimon und Arsen neben einem noch hohen Anteil eines Kupfer/Kupferoxid-Gemisches enthalten. Das Kupfer-Kupferoxid wird durch Lösen in Schwefelsäure unter Einblasen von Luft aufgelöst. Der nun gewonnene, Cu-freie Rückstand wird tagelang unter oxidierenden Bedingungen mit Nitraten, Silicaten und/oder Phosphaten aufgeschmolzen. Dabei verschlacken die Halbmetalle Tellur, Selen, Antimon, Arsen (und evtl. Wismut) zu Tellurit, Selenit, Arsenat, Antimonat bzw. Bismutat, während das Silber nebst Gold und den Platingruppen-Elementen elementar in der Schmelze verbleiben. Die Schlacke kann nun von den Metallen durch Auflösen in Säure getrennt werden.

Die Reinigung des Rohsilbers. Das auf diese drei Arten gewonnene Rohsilber wird - analog zur Kupfergewinnung - zu etwa 1cm dicken Anodenplatten verschmolzen. Es wird dann - im so genannten Möbius-Verfahren - in einer Lösung aus Silbernitrat gegen eine Reinsilber-Kathode elektrolysiert. Hierdurch gehen evtl. unreinere Bestandteile des Rohsilbers in Lösung, während sich im Anodenschlamm nun das Gold und die Platingruppenelemente aufkonzentrieren. Das in Lösung gegangene Rohsilber scheidet sich als 99,95% Reinsilber an der Kathode dentritisch ab. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen muss es ständig mittels Schabvorrichtungen von der Kathode entfernt werden. Das so erhaltene Silber kommt als Feinsilber in Form von Barren in den Handel.

Schaubilder zur Silbergewinnung

Silbergewinnung[1]

Schaubild Roh-Silbergewinnung[1]

Schaubild Fein-Silbergewinnung[1]
Chemie von Silber: Die Elektronenkonfiguration des Silbers ist [Kr] 5s14d10. Ein Elektron aus dem 5s-Orbital geht im Grundzustand in das d-Orbital über, und komplettiert dieses dadurch. Das einzelne s-Elektron ist auch relativ stark an das Atom gebunden; zur Ionisierung sind 7,58 eV nötig, fast doppelt soviel wie beim Rubidium, welches eine vergleichbare Konfiguration, nur ohne die 4d-Elektronen aufweist. Daher ist die bevorzugte Oxidationsstufe auch +1. Mit starkenb Oxidationsmitteln (Ozon, Fluor u.ä.) betätigt das Silber auch die Oxdationsstufe +2 und +3, in Komplexen stabilisiert lassen sich auch Verbindungen mit Silber in der Oxidationsstufe +4 darstellen. Die maximale Oxidationsstufe von +5 ist derzeit noch unbekannt.

Verhalten an der Luft: Gegenüber Sauerstoff ist Silber sowohl in Kälte als auch in der Hitze inert. So kann Silber(I)oxid nicht durch direkte Umsetzung mit den Elementen, sondern nur durch Ausfällung einer Silber(I)salz-Lösung mit Alkalihydroxid dargestellt werden. Durch anodische Oxidation von Silbersalzen mit extrem schwach basischen Anionen (z.B. Perchlorat, Tetrafluoroborat oder Hexafluorophosphat) lässt sich auch ein Silber(III)oxid, Ag2O3 darstellen. Neuerdings sind auch Silber(II)oxid und Silber(II,III)oxid dargestellt worden. Alle Silberoxide zerfallen schon beim mäßigem Erhitzen wieder in die Elemente. Infolge Silber(I)sulfidbildung, welches aus einer Reaktion von Silber mit dem in der Luft sich spurenweise befindlichen Schwefelwasserstoffs gebildet wird, läuft das Metall jedoch schwarz an.

Standardbildungsenthalpien der Silberoxide (schematisch):

4Ag + O2 → 2Ag2O + 62.2 kJ

4Ag + 3O2 + 67,8 kJ → 2Ag2O3

Verhalten gegenüber Wasser, Säuren und Laugen. Als Edelmetall ist Silber in nichtoxidierenden, luftfreien Säuren nicht löslich. Aufgrund der Schwerlöslichkeit der Silber(I)halogenide wird Silber jedoch auch von sauerstoffhaltiger Salzsäure, Bromwasserstoffsäure oder Iodwasserstoffsäure nicht angegriffen. In konzentrierter Salpetersäure löst sich Silber dagegen rasch auf, dabei werden braune Dämpfe von Stickstoffdioxid frei. Durch diesen Umstand gelingt es, das Silber von Gold zu trennen, da jenes in Salpetersäure nicht löslich ist. Daher wird Salpetersäure historisch auch als Scheidewasser bezeichnet. In Königswasser ist Silber aufgrund der Ausbildung einer kompakten Silber(I)chloridschicht nicht löslich. Von konzentrierter Schwefelsäure wird Silber in der Kälte langsam, in der Hitze schneller angegriffen; es bildet sich das schwerlösliche Silber(I)sulfat. Gegenüber wässrigen und geschmolzenen Alkalien ist Silber vollkommen beständig.

Reaktionen mit Halogenen. Mit Fluor reagiert Silber unter Bildung von braunem Silber(II)fluorid. Mit Chlor und Brom reagiert Silber erst bei Erhitzen auf Rotglut merklich. Alle Silber(I)halogenide mit Ausnahme von AgF, sind in Wasser schwerlöslich und zersetzen sich bereits durch Einwirkung des Sonnenlichtes in die Elemente.

Reaktionen mit Schwefel. Viel höher als die Reaktionsbereitschaft (Affinität) zu Sauerstoff ist beim Silber jene zur Verbindungsbildung mit dem Schwefel. So reagieren die beiden Elemente in feinverteiltem Zustand bereits durch Verreiben miteinander zu schwarzem Silbersulfid. Silber reagiert auch mit anderen schwefelhaltigen Verbindungen, insbesondere mit Schwefelwasserstoff zu Silbersulifd. Daher läuft es an der Luft schwarz an. Silbersulfid ist thermisch bis etwa 1000°C beständig, oberhalb davon zersetzt es sich wieder in die Elemente.

Löslichkeit der Silbersalze. Die Halogenide mit Ausnahme des Fluorids, die Pseudohalogenide und das Azid des Silbers sind schwerlöslich. Ebenso sind das Carbonat, Sulfat, Hydroxid und das Phosphat schwerlöslich. Einzig Fluorid und Nitrat sind leichtlösliche Salze.

Silberverbindungen

Silber(I)nitrat, AgNO3[3]

Silber(I)halogenid-Niederschläge
AgCl/AgBr/AgI[1]


Nachweis von Halogenid-Ionen mit Silbernitrat. Chlorid-Ionen fällen mit Silbernitrat unlösliches, käsig-weißes Silberchlorid aus. Analog dazu werden mit Bromid-Ionen hellgelbes Silberbromid, mit Iodid-Ionen gelbes Silberiodid gefällt. Alle diese Niederschläge sind lichtempfindlich und säureunlöslich. Silberchlorid löst sich jedoch im Ggs. zu -bromid und -iodid in Ammoniak unter Bildung des Diamminsilber(I)-Komplexes wieder auf. Silberbromid kann mit Ammoniak nicht gelöst werden, da das Löslichkeitsprodukt kleiner ist, als die Komplexbildungskonstante des Diamminsilber-Komplexes. Es kann jedoch mit Natriumthiosulfat oder Kaliumcyanid durch Komplexbildung in Lösung gebracht werden. Silberiodid schließlich kann nur noch mit überschüssigem Cyanid als Dicyanidoargentat(I)-Komplex in Lösung gebracht werden, die Komplexbildungsreaktion mittels Ammoniak oder Thiosulfat liegt im Falle von Silberiodid ganz auf der Seite der Edukte.

Löslichkeit der Silberhalogenid-Niederschläge
  Silberchlorid, AgCl Silberbromid, AgBr Silberiodid, AgI
in Ammoniak,
NH3, 5%
löslich als
Ag(NH3)2+
unlöslich unlöslich
in Natriumthiosulfat,
Na2S2O3 5%
löslich als
Ag(S2O3)23-
löslich als
Ag(S2O3)23-
unlöslich
in Kaliumcyanid,
KCN
5%
löslich als
Ag(CN)2-
löslich als
Ag(CN)2-
löslich als
Ag(CN)2-
Physikalische Besonderheiten von Silber bzw. von seinen Verbindungen: Superlative elektrische Leitfähigkeit. Silber besitzt die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Metalle:

Rang Metall el. Leitfähigkeit in 106 S/m in Prozent gemessen
an der LF von Ag
1. Ag 61.35 100%
2. Cu 59.1 96%
3. Au 45.5 74%
4. Al 36.59 60%
5. Ca 29.4 48%


Verwendung von Silber und seinen Verbindungen : Silber und seine Legierungen:
  • Münzmetall. Während heute fast nur noch Sonder- oder Gedenkmünzen aus Silber bzw. einer Legierung aus Kupfer und Silber geprägt werden, war es früher ein wichtiges Münzmetall. So waren z.B. viele deutsche Münzen vor 1871 aus Silber. Bekanntestes Beispiel für eine Silbermünze als Kursmünze war bis 1974 das 5-DM-Stück mit einem Silbergehalt von 62,5%.

  • Wertanlage. Aufgrund der relativen Stabilität des Silberpreises wird das Edelmetall in Form von Barren als Wertanlage genutzt.

  • Spiegel Aufgrund des edlen Charakters und seines hohen Reflexionsvermögens für sichtbares Licht wurde Silber seit der Antike bis heute zur Herstellung von Spiegeln verwendet. Wurden früher die gesamten Spiegel aus dem Metall gefertigt, und die Siegelfläche durch aufwändiges Polieren geglättet, so wird heute Silber chemisch auf einer Glasplatte abgeschieden und dann versiegelt.

  • Medaillen. Silber ist traditionell als zweitwertvollstes Metall (nach Gold) angesehen. Daher werden in vor allem in den Bereichen Sport und Kultur Medaillen zur Ehrung eines/einer Zweitplatzierten aus Silber gefertigt (Silbermedaille).

  • Instrumentenbau. Aufgrund seines ansprechenden Glanzes und seines edlen Charakters wird Silber gerne zum Bau hochwertiger (Musik)instrumente genutzt. Auch hochwertige Schreibgeräte werden gerne aus dem Metall gefertigt.

  • Essbestecke wurden vor der Erfindung des Edelstahls auch aus Silber gefertigt. Angelaufene Silberbestecke lassen sich mithilfe einer Alufolie und einer Sodalösung reinigen (siehe unter Sonstiges).

  • Hifi-Kabel. Für anspruchsvolle Anwendungen im HiFi-Bereich, wo es sehr auf Verluste infolge Leitungswiderstand ankommt, werden Kabel/Stecker mit Silber-Adern verwendet.
Silberverbindungen:
  • Analoge Fotografie. Silberiodid und Silberbromid werden zur Herstellung lichtempfindlicher Platten benutzt. Aus diesen können durch Belichten, Entwickeln, Projezieren Fotografien erstellt werden.

  • Warzenbehandlung. Warzen können mit Silbernitrat-Lösung entfernt werden. Silbernitrat wirkt durch seine stark oxidierende Wirkung ätzend auf Gewebe. Während des Ätzvorgangs scheidet sich elementares Silber ab, weswegen die verätzten Partien schwarz erscheinen.

  • Regenbildner. Silberiodid wird als Kondensationskeim in Wolken gesprüht, um damit Niederschläge zu provozieren.
Beispiele für die Verwendung von Silber und seinen Verbindungen.

Canadian Silver Maple Leaf[5]

Silberbarren[6]

Silberlöffel[1]

AgI-Generator eines Hagelfliegers[7]

Olympische Silbermedaille[8]

Querflöte aus Silber[9]

Schaubild Fotografie[1]

Rhodinierter Dentalspiegel[10]

Hochwertiges Chinch-Kabel[1]


Biologische Bedeutung von Silber: Von Silber bzw. seinen Verbindungen sind bislang keine biologischen Funktionen bekannt geworden. Auf Mikroorganismen und Pilze wirken bereits geringe Mengen stark giftig, weswegen Silber und seine Verbindungen eine desinifzierende Wirkung haben.

Lösliche Silbersalze haben eine relativ geringe Giftigkeit beim Menschen, da sie mit der Salzsäure des Magens unlösliches Silberchlorid bilden. Gelangt jedoch Silber in den Blutkreislauf, so kann es durch Blockade durch Anlagerung an SH-Gruppen schwefelhaltiger Enzyme eine Giftwirkung haben.

Silbernitrat ("Höllenstein") hat durch seine oxidierenden Eigenschaften eine Ätzwirkung auf Haut und Schleimhaut. Dies macht man sich zur Entfernung von Warzen zunutze.

Kanzerogenität/Mutagenität: Für Silber(I)-Ionen sind derzeit keine kancerogenen, mutagenen oder teratogenen Eigenschaften für den Menschen festgestellt worden.
Sonstiges: Die Namensgebung für das Land Argentinien erfolgte nach dem chemischen Element Silber. Dies ist das einzige Beispiel für diesen Umstand. Umgekehrt sind einige Elemente nach Ländern (Staaten) benannt worden:
  • Gallium: Frankreich
  • Germanium: Deutschland
  • Ruthenium: Russland
  • Polonium: Polen
  • Francium: Frankreich
Reinigung von Silbergegenständen. Angelaufene Silbergegenstände lassen sich recht einfach mithilfe einer Alufolie und einer Schüssel mit Sodalösung reinigen. Dazu legt man die Folie in die Schüssel und gießt vorzugsweise warme Sodalösung (3 EL Soda auf 1 Liter Lösung) hinein. Nach etwa einer Minute legt man die zu reinigenden Gegenstände in die Schüssel auf die Folie. Der schwarze Belag aus Silbersulfid verschwindet meist binnen kurzer Zeit, da er wieder zu elementarem Silber wird. Bei dieser Art der Reinigung geht also kein Silber verloren.

Das Prinzip: Vom Aluminium zum Silber beginnt ein Strom zu flie&slig;en, der die Silberionen des schwarzen Silbersulfid-Belages entlädt. Dabei geht Aluminium in Lösung, ebenso wie die Sulfid-Ionen. Da die Lösung alkalisch ist, scheidet sich Aluminiumhydroxid auf der Folie ab, während die Sulfid-Ionen unververändert in Lösung verbleiben.

Schaubild bitte anklicken
"Sonnenuntergangs-Reaktion: Ein Nachweis auf Silber ist Thiosulfat: In Anwesenheit von Silber entsteht instabiles, unlösliches, hellgelbliches Silberthiosulfat (Ag2S2O3), welches über mehrere Zwischenstufen schließlich zu schwarzem Silbersulfid zerfällt. Dabei treten alle Farben zwischen gelb, rotbraun und schwarz auf, weswegen man die Reaktion auch als "Sonnenuntergangsreaktion" bezeichnet. Achtung: Sie funktioniert nur, wenn wenig Thiosulfat verwendet wird, da Silber(I)-Ionen mit überschüssigem Thiosulfat sofort einen stabilen, farblosen und gut löslichen Komplex bildet.
Sonnenuntergangsreaktion[7]
Quellen: [1] Eigenes Bild. Dieses Bild darf unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz frei verwendet werden. Bei Verwendung bitte einen Link auf mein Web-Angebot setzen.

[2] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Rob Lavinsky. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[3] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: W. Oelen. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[4] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Siegert. Das Bild ist von seinem Urheber als Public Domain veröffentlicht worden. Dies gilt weltweit.

[5] Das Bild ist gemeinfrei, da es ein gültiges Zahlungsmittel zeigt.

[6] Bildquelle: www.autrading.us

[7] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Christian Jansky. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[8] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Resolute. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[9] Bildquelle: Wikimedia Commons. Gemeinfreies Bild.

[10] Bildquelle: http://www.jakobi-dental.de. Das Bild erreicht nicht die für einen Schutz nötige Schöpfungshöhe, und ist daher gemeinfrei.