銀是一種化學元素,符號'(),原子序47,原子量為。銀為質地柔軟且帶有白色光澤的金屬,俗稱白銀**,導電率、導熱率、反射率均在金屬中名列前茅。銀在地殼中以高純度的元素(自然銀)、與其他金屬形成合金,或以礦石的形式存在(如輝銀礦和角銀礦)。大部分的銀是銅、金、鉛和鋅精煉的副產品。
銀作為歷史悠久的貴金屬,金融上被用於許多投資型硬幣中,有時與金一起使用,形成金銀複本位制度。雖然銀的豐度高於金,但它作為的豐度低於金。
銀的通常以千分比描述,例如純度94%的銀合金在英文中被稱為「0.940 fine」。銀的用途廣泛,除了貨幣和投資媒介(硬幣和银条)以外,也用於太陽能電池、淨水器、珠寶、裝飾品、高價值餐具和器具(因此有銀器之稱)、、導電材料、特殊用途的鏡面及窗戶塗料、催化劑、彩繪玻璃的,以及糖果中的食用色素。此外,銀的化合物用於照相底片和X光底片。硝酸銀和其他銀化合物的稀溶液可作為消毒劑,添加到繃帶和傷口敷料、醫用導管和其他醫療器材中。
性质
,可以拉成一個原子寬的金屬絲]]
銀原子具有47個電子,電子組態為[Kr] 4d105s1,價電子組態類似於銅([Ar] 3d104s1)和金([Xe] 4f145d106s1),這導致金、銀、銅的物理和化學性質相似,三者都被歸類為元素週期表中的11族元素;11族也是d區元素中少數電子組態完全一致的族
物理性质
因為獨特的電子組態,銀原子之間的金屬鍵缺乏共價特徵,而且強度相對較弱。這種特性可以解釋單晶銀的低硬度和高延展性。
銀具有明亮的白色金屬光澤,這一特性也成為「銀色」的名稱來源此外,銀還可以進行高度拋光不過當波長小於450 nm時,銀的反射率低於鋁,並在310 nm附近下降到零。
11族元素普遍具有極高的導電性和導熱性。因為它們有半滿的s副殼層,而且s副殼層不跟全滿的d副殼層產生相互作用;這種相互作用發生在其他過渡金屬中,會降低電子的躍遷。
銀的導電率是所有金屬中最高的,接觸電阻則是所有金屬中最低的。另外,美國在二戰期間使用了13540噸的銀製造電磁鐵,用來濃縮鈾,主要是因為戰時銅的短缺。
純銀的熱導率高於其他所有金屬,不過低於非金屬碳(金剛石)和。
銀容易與銅、金以及鋅形成合金。鋅濃度較低的鋅-銀合金可視為「鋅溶於銀」的面心立方固體溶液,其結構與純銀類似。而隨著鋅的濃度上升,價電子濃度也上升,晶體結構會逐步轉換成體心立方(電子濃度 1.5)、複雜立方(電子濃度 1.615)和(電子濃度 1.75)。。由於銀化合物(尤其是鹵化銀)在重量分析法中很重要,所以銀的原子量也是分析化學中一項非常重要的參數。。
銀有二十八個放射性同位素的特性已被測定,其中最穩定的依次是105Ag(半衰期41.29天)、111Ag(半衰期7.45天)、112Ag(半衰期3.13小時)。銀也有很多亚稳态核素,其中最穩定的依次是108mAg(半衰期418年)、110mAg(半衰期249.79天)、106mAg(半衰期8.28天)。其餘的放射性同位素的半衰期均短於一小時,大部分短於三分鐘。
銀的同位素原子量从92.950(94Ag)到129.950(130Ag)不等。丰度最高的稳定同位素(107Ag)之前的同位素的衰变类型主要是電子捕獲,生成钯(46号元素)的同位素,而107Ag之后的同位素的衰变类型则主要是β衰變,生成镉(48号元素)的同位素。
107Pd β衰變成107Ag的半衰期為650萬年。鐵隕石是仅有的「鈀-銀比」高到可以測量107Ag富度變化的物体。由放射性产生的107Ag首次发现于1978年美國聖塔克拉拉的隕石。發現者提出,一些小型鐵核的行星與其異體,可能是在一千多萬年前的核合成事件中產生的。從這熔化過的星球本體中,觀察到的107Pd–107Ag比值,反映出早期太陽系的吸積中應存在著不穩定的核種。
化學
就氧化性來說,銀是一種相當不活潑的金屬。銀的標準電極電位很高(E0(Ag+/Ag)= +0.799 V)。
在形成離子方面,銀和銅有些許差異;雖然銅(II)離子(Cu2+)缺乏穩定填滿的d副殼層,但是它的水合焓大於銅(I)離子(Cu+,舊稱亞銅離子),這造成Cu2+在水溶液和固體中更穩定;銀本來也應該出現這種效應,但是由於銀的第二游離能太大,所以Ag2+的穩定性較差,反而讓Ag+成為水溶液和固體中較穩定的離子。由於d副殼層全滿,銀在化合價為+1的時候不太像4族到10族的過渡金屬;它通常可以形成相當不穩定的有機金屬化合物、線性錯合物(配位數非常低,只有2)、兩性氧化物以及後過渡金屬之類的秦特相。另外,即使沒有π受體配基,銀的+1氧化態也是穩定的,這點也與其他過渡金屬不同。
银和硒、碲的反应为:
: 2 Ag + Se → Ag2Se
: 2 Ag + Te → Ag2Te
化合物
銀的常見氧化態為+1價(最穩定的狀態),較少見也較不穩定的為+2價(例如二氟化銀)、甚至是+3價(例如三氟化銀)。
+1價化合物
硝酸鹽
硝酸銀是一種透明或白色晶體,易溶於水,成為無色透明溶液。實驗室中,硝酸銀是銀(I)離子的主要來源;在工業上,硝酸银是合成许多其他銀化合物的原料,也可作為防腐劑,还用于彩色玻璃中的黄色添加剂。
鹵化物
装备了碘化银產生器。]]
銀的鹵化物稱為鹵化銀。銀(I)離子的鹵化物包含氟化银()、氯化银()、溴化銀()、碘化銀(),其中除了氟化银溶於水以外,其餘三者皆難溶於水,所以它們透過向銀(I)離子中加入鹵素離子而沉澱出來:
:(白色)
:(淡黃色)
:(黃色)
銀(I)離子因而常用於檢驗氟以外的鹵素離子,也用於重量分析法。
氯化銀可用於製造檢測pH值和測量電位的玻璃電極,以及用于玻璃的透明水泥。將碘化銀撒入雲層中,可以製造人工降雨。
氟化銀的二水合物、氯化銀、溴化銀和碘化銀都是感光性物質,後三者可製造黑白照相術中的,目前較常用的是後兩者。在照相術等領域中,銀鹽(silver salt)常代指鹵化銀。
氧化物與氫氧化物
向銀(I)離子加入氫氧化鈉,可短暫形成白色的氫氧化銀沉澱,但不穩定,會立即分解為棕黑色的氧化銀(),所以化學反應一般寫成:
:
氧化銀可作為氧化銀電池的正極(陰極)。
氨錯合物
雖然銀(I)離子與氨水也可形成氧化銀沉澱:
:
但是當銨離子過量時,可形成二氨合銀(I)錯離子(),因而使氧化銀溶於氨水:
:
溶液也稱為銀氨溶液或者多侖試劑,具有弱氧化性,可使醛基的有機化合物(例如醛類、甲酸、葡萄糖等)氧化,同時使銀(I)還原為金屬銀,這稱為銀鏡反應,實驗室中可用來檢驗醛基的存在,工業上可以在玻璃上鍍銀、製造鏡子。
碳酸鹽
銀(I)離子遇碳酸根可沉澱得黃色的碳酸銀():
:
碳酸銀可溶於酸,變回銀(I)離子,並分解出二氧化碳:
:
氰化物與氰錯合物
銀離子與氰根離子()形成白色的氰化銀()沉澱
:
但是溶液如果有過量的,就可形成錯離子和,於是可進一步溶於水。氰化銀鉀()為與鉀離子形成之錯鹽,可以用於電鍍銀還有乙炔银(),由硝酸银或银氨溶液与乙炔()反应得到。
其它價態的化合物
银還能形成其它價態的化合物,如+½價的氟化亚银()、+2價的二氟化银()、一氧化银()、+3價的三氟化銀等。銀的+3價化合物需要非常強的氧化劑(例如氟或過二硫酸鹽)才能得到。而且有些+3價化合物會與大氣中的水分反應,並腐蝕玻璃。實際上,三氟化銀通常是由銀或氟化銀(I)與已知最強的氧化劑二氟化氪反應而獲得。
語源
銀的拉丁文為(比較古希臘語 , árgyros),源於原始印歐語字根 h₂erǵ-,意為「白色」或「閃亮的」。也是其化學符號Ag的來源。
銀的英文在古英語中有許多拼法,例如和。同源詞有古高地德語的、哥德語的、古諾斯語的,這些全都源自原始日耳曼語的。
銀,古稱白金。漢語族的「銀」與藏語(dngul)、緬甸語(ngwe)同源。日語漢音、韓語、越南語儒字均源自中古漢語。
歷史
因為銀的活躍性低,其元素型態容易被發現,也容易被萃取,故此在古時的中國和西方分別已認定為五金和煉金術之一。古代西方的煉金術和占星術也將七金中的銀與七曜中的月連結,排序在金和日之後。
File:Vase Entemena Louvre AO2674.jpg|銀製花瓶,
File:1-peso-de-Campo-Morado-de-1914-(canto-estriado)(plata)(01).jpg|以白銀作為原料鑄造的貨幣(墨西哥銀圓)
供應
全球白銀礦產儲存量相當集中於少數國家,主要集中在秘魯(22.6%),波蘭和澳洲也擁有豐富的白銀礦儲存量,中國排第四,墨西哥排第五,這五大白銀礦資源國的儲量合計占比超過 70%。 白銀的生產比儲存量高度集中,墨西哥為全球最大的白銀生產國,佔全球總產量的24%;其次是秘魯和中國各佔12-15%左右,三國合計佔約53%的全球白銀礦的供應。而且大多數(70%以上)白銀是銅、鉛、鋅等金屬的伴生礦,只有約27%–30%的白銀來自獨立銀礦,這使得白銀產量對其他金屬價格與開採活動具有高度依賴性,因為白銀供應受制於主金屬的開採節奏,所以白銀的生產無法快速擴張。 跟白銀礦儲存量和白銀礦生產量比較,精煉白銀市場更加高度集中,全球主要精煉中心分布於中國(佔60-70%),其他有精煉白銀的國家包括印度、日本、韓國、比利時、德國、英國、美國、加拿大和瑞士等。
應用
- 製造銀器,如燭台、餐具,還有勋章、獎座、獎盃、獎牌(銀牌)等等。
- 製成銀飾,如首飾、戒指。較好的材質為925銀,即92.5%銀加入7.5%的銅,為Tiffany & Co.所開創的標準。
- 與汞、錫等其他金屬在室溫混合成的混合物,得廣泛用於牙醫上。
- 製造控制棒來控制核連鎖反應。
- 工業上或實驗室中用作催化劑。
- 在電子工業上是重要的導電材料。
- 製造合金、硝酸银和其它銀的化合物等。
- 用作製造鏡子反光面。
金融用途
貨幣
已知最早的硬幣是在公元前600年左右在小亞細亞的呂底亞王國鑄造的;呂底亞的硬幣是琥珀金製成的,這是一種天然存在的金和銀的合金,可在呂底亞境內使用。自從那時,人類金融史發展出銀本位制(以固定重量的白銀作為標準會計計量單位),散佈至世界各地,直到20世紀為止都是主流的貨幣制度。歷史上著名的銀幣包括古希臘的德拉克馬、古羅馬的第納里烏斯、伊斯蘭的迪拉姆、古印度的(自莫臥兒帝國時代起成為盧比,混合了金、銀、銅)、古中國的銀兩以及西班牙銀圓等。由於銀幣這個用途,在許多語言中,「銀」這個詞也有金錢的意涵(例如法語),或者被當作金錢的量詞(例如客家話「個銀」)。此外,漢語族、日語、韓語等語言均以「銀行」指稱金融機構。
銀幣的製造過程如下:將棒狀或錠狀鑄銀壓製成正確的厚度、進行熱處理、再切割,成為,然後用壓模機研磨、壓製這些胚板;現代壓鑄機每小時可生產8000個銀幣。
金融商品
如今,白銀是四種貴金屬商品中的一種(其他為鈀、鉑和金),它的ISO 4217代碼為。除了現貨以外,白銀也是期貨、選擇權、權證、ETF等衍生性金融商品的標的物。
白銀價格通常以金衡盎司为单位計算。1金衡盎司等於31.1034公克。不過2015年中國恢復了公制,目前銀和金的價格是以公克為單位。
和黃金一樣,儘管白銀的實體市場分佈在全球,但大多數批發櫃檯買賣交易都是透過進行清算的,所交易的商品在中文圈又被稱為「倫敦銀」。價格每天在倫敦時間的中午發布一次,交易週期為24小時,世界各國的銀行會以(LBMA)成員的身份參與交易;據統計,倫敦金銀市場每天清算的白銀重量可達2億金衡盎司,交易額超過5億美元。在倫敦金銀市場,白銀通常是用美元(USD)、英鎊(GBP)和歐元(EUR)報價。
1980年3月27日星期四銀價曾大幅下跌,史稱白銀星期四。2024年1月,白銀的價值為落在每金衡盎司23.06美元左右,約合每公斤745.58美元。近50年來黃金和白銀的價格比大約是55:1,兩者的價格沒有恆久不變的關係。
在生物中作用
银的离子以及化合物对某些细菌、病毒、藻类以及真菌显现出毒性,但对人体却几乎是完全无害的。银的这种杀菌效应使得它在活体外就能够将生物杀死。然而,银制品的测试以及标准化却存在很大难度。
希波克拉底曾经有描述银在治疗和防止疾病方面的功用。腓尼基人曾经用银瓶子来盛放水、酒和醋,以此防止这些液体變壞。20世纪初期,人们也曾把银币放在牛奶,以此来延长牛奶的保鲜期。银的杀菌机制长期以来一直为人们所争论探讨,但至此还没有确凿的定论。其中一个很好的例子是微动力效应,成功的解释了银离子对微生物的作用,但却不能解释其对病毒的作用。
凝胶以及绷带大量使用銀。银的抗菌性来源于银离子。由于银离子可以和一些微生物用于呼吸的物质(比如一些含有氧、硫、氮元素的分子)形成强烈的结合键,以此使得这些物质不能为微生物所利用,从而使得微生物窒息而亡。
在抗生素發明之前,银的相关化合物曾在第一次世界大战时用于防止感染。
银作为效用广泛的抗菌剂正在进行新的应用。其中一方面就是将硝酸银溶于海藻酸盐中,用于防止伤口的感染,尤其是烧伤伤口的感染。2007年,一个公司设计出一种表面镀上银的玻璃杯,这种杯子号称具有良好的抗菌性。除此之外,美国食品和药品管理协会(FDA)最近也审批通过了一种内层镀银的导气管的应用,因为研究表明这种导气管能够有效的降低导气管型肺炎。
銀並不會對人的身體產生毒性,但長期接觸銀金屬和無毒銀化合物也會引致銀質沉著症,在皮膚表面會顯現灰藍色。
參見
- 銀子
- 銀牌
- 纳米银
- 各國銀產量列表
- 銀的化合物
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備註
参考资料
引用文獻
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延伸阅读
外部連結
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