Окисление серебряных изделий и способы их очистки

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

Содержание

Содержание………………………………………………………………….2

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 (CuSO4),  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 (Ag2S), 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+ 2HNO3(конц) → AgNO3+NO2↑+H2O

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

                 Ag+FeCl3  →AgCl + FeCl2

   Серебро   легко растворяется в ртути, 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+2H2S+O2→2Ag2S+2H2O

    При нагревании с серой серебро  образует  сульфид:    2Ag+S → Ag2S

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:
                           3Ag2S+2Al+5NaOH+3H2O →6Ag↓+2Na[Al(OH)4]+3NaHS

3. 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.
4.  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.  
5.  Чистка серебра кока-колой:  кипячение серебра в кока-коле в течении  3-5 минут. Эффективно удаляет темную пленку с серебра.

 Недостаток:   кислая  среда.

6.  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.

7. 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—> Ag2S (черный осадок)

                                       4Ag + O2 +2H2S—> 2Ag2S+2H2O

       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: http://ru.wikipedia.org/wiki/Сереброru.wikipedia.org/wiki  http://ru.wikipedia.org/wiki/Сульфид серебра:ru.wikipedia.org/wiki/