Кіріспе
Күміс – химиялық элемент; оның символы Ag (прото-үнді-еуропа тілінен *h₂erǵ шыққан) және атомдық нөмірі 47. Жұмсақ, ақ, жылтыр өтпелі металл, ол кез келген металдың ең жоғары электр өткізгіштігіне, жылу өткізгіштігіне және шағылыстыру қабілетіне ие. Металл Жер қыртысында таза, еркін элементтік түрінде ("табиғи күміс"), алтынмен және басқа металдармен қорытпа ретінде, сондай-ақ аргентит және хлораргирит сияқты минералдарда кездеседі. Күмістің көп бөлігі мыс, алтын, қорғасын және мырыш тазартудың қосалқы өнімі ретінде өндіріледі. Күміс ежелден бағалы металл ретінде құрметке ие болған. Күміс металл көптеген таңқа ақшалар мен сыйымталдықтарда қолданылады, кейде алтынмен бірге қолданылады: алтыннан гөрі көп кездеседі, бірақ табиғи металл ретінде одан әлдеқайда сирек. Оның тазалығы әдетте мыңнан бір бөлік ретінде өлшенді; 94% таза қорытпа "0.940 таза" деп сипатталады. Ежелгі заманның жеті металының бірі ретінде күміс адамзат мәдениетінің көп бөлігінде маңызды рөл атқарып келеді. Ақша және инвестициялық құрал ретінде (монеталар мен сыйымталдықтар) қолданылатын күмістен басқа, ол күн панельдерінде, суды сүзгілеуде, зергерлік бұйымдарда, әшекейлерде, жоғары құнды үстел жиындарында және ыдыстарда ("күміс заттар" термині), электрлік контактілерде және өткізгіштерде, арнайы айналарда, терезе жабындары, химиялық реакцияларды катализдеуде, боялған шыныдағы бояу ретінде және арнайы кондитерлік өнімдерде қолданылады. Оның қосылыстары фото және рентген пленкаларында қолданылады. Күміс нитратының сұйылтылған ерітінділері және басқа күміс қосылыстары дезинфекциялау және микробиоцидтер (олигодинамикалық әсер) ретінде қолданылады, бинттерге, жараларға, катетерлерге және басқа медициналық құралдарға қосылады.
Silver is a chemical element; it has symbol Ag (, derived from Proto Indo European *h₂erǵ )) and atomic number 47. A soft, white, lustrous transition metal, it exhibits the highest electrical conductivity, thermal conductivity, and reflectivity of any metal. The metal is found in the Earth's crust in the pure, free elemental form ("native silver"), as an alloy with gold and other metals, and in minerals such as argentite and chlorargyrite. Most silver is produced as a byproduct of copper, gold, lead, and zinc refining. Silver has long been valued as a precious metal. Silver metal is used in many bullion coins, sometimes alongside gold: while it is more abundant than gold, it is much less abundant as a native metal. Its purity is typically measured on a per mille basis; a 94% pure alloy is described as "0.940 fine". As one of the seven metals of antiquity, silver has had an enduring role in most human cultures. Other than in currency and as an investment medium (coins and bullion), silver is used in solar panels, water filtration, jewellery, ornaments, high value tableware and utensils (hence the term "silverware"), in electrical contacts and conductors, in specialized mirrors, window coatings, in catalysis of chemical reactions, as a colorant in stained glass, and in specialized confectionery. Its compounds are used in photographic and X ray film. Dilute solutions of silver nitrate and other silver compounds are used as disinfectants and microbiocides (oligodynamic effect), added to bandages, wound dressings, catheters, and other medical instruments.
Сипаттамалары
Күміс физикалық және химиялық қасиеттері бойынша периодтық кестедегі 11-топтағы екі тік көршісіне – мыс пен алтынға ұқсас. Оның 47 электроны [Kr]4d105s1 конфигурациясында орналасқан, мыс ([Ar]3d104s1) және алтын ([Xe]4f145d106s1) сияқты; 11-топ d блогындағы электрондардың конфигурациясы тұрақты келетін сирек топтардың бірі. Толық емес d қабықшалары бар металдардан өзгеше, күмістегі металл байланыстары коваленттік сипатқа ие емес және салыстырмалы түрде әлсіз. Бұл күміс кристалдарының төмен қаттылығын және жоғары созылғыштығын түсіндіреді. Күміс жарқырап, ақ түсті металл жылтырлығымен ерекшеленеді, оны жақсы сайып жылтыратуға болады, сондықтан металл атауы түс атасы ретінде қолданылады. Қорғалған күміс, алюминийге қарағанда, ~450 нм-ден ұзын толқын ұзындығындағы жарықты жақсырақ шағылыстырады. 450 нм-ден қысқа толқын ұзындығында күмістің шағылысу қабілеті алюминийге қарағанда төмендеп, 310 нм-ге жақын нөлге жетеді. 11-топ элементтеріне тән жоғары электр және жылу өткізгіштігі олардың жалғыз s электронының еркін болуымен және толыққан d қабықшасымен өзара әрекеттеспеуімен байланысты, себебі мұндай өзара әрекеттесулер (алдыңғы өтпелі металдарда байқалады) электронды жылдамдықты төмендетеді. Күмістің жылу өткізгіштігі барлық материалдардың ішінде ең жоғарыларының бірі, бірақ көміртектің (алмаз аллотропиясында) және суперотық гелийдің жылу өткізгіштігі одан да жоғары. Күмістің электр өткізгіштігі барлық металдардың ішінде ең жоғары, тіпті мыстан да артық. Сондай-ақ күміс кез келген металлдың ішінде ең төменгі контакттық кедергіге ие. Күміс мыс, алтын және мырышпен оңай қорытылады. Төмен концентрациялы мырыш қоспалары бар күміс, мырыштың күміс құрылымын көп өзгертпей, күміс ішіндегі мырыштың бетке орталықтанған кубтық қатты ерітіндісі ретінде қарастырылуы мүмкін, ал мырыш мөлшері артқан сайын электрондық концентрация жоғарылайды. Электрондық концентрацияны одан әрі арттыру денеге бағытталған кубтық (электрондық концентрация 1,5), күрделі кубтық (1,615) және гексагонды тығыз жиналған фазаларға (1,75) әкеледі. Бұл мән күміс қосылыстарының, әсіресе галоидтардың гравиметриялық талдаудағы маңыздылығына байланысты өте маңызды. 28 радиоизотоп сипатталған, олардың ең тұрақтысы 105Ag (жартылай ыдырау периоды 41,29 күн), 111Ag (жартылай ыдырау периоды 7,45 күн) және 112Ag (жартылай ыдырау периоды 3,13 сағат). Күмістің көптеген ядролық изомерлері бар, олардың ең тұрақтылары 108mAg (t1/2 = 418 жыл), 110mAg (t1/2 = 249,79 күн) және 106mAg (t1/2 = 8,28 күн). Қалған радиоактивті изотоптардың жартылай ыдырау периоды бір сағаттан кем, ал олардың көпшілігі үш минуттан да аз. Күміс изотоптарының салыстырмалы атомдық массасы 92,950 u (93Ag) -дан 129,950 u (130Ag) аралығында; ең көп таралған тұрақты изотоп 107Ag алдындағы негізгі ыдырау режимі – электронды тұтқындау, ал одан кейінгі негізгі режим – бета ыдырау. 107Ag-дан бұрын негізгі ыдырау өнімдері палладий (46 элемент) изотоптары, ал одан кейінгі негізгі өнімдер кадмий (48 элемент) изотоптары болып табылады. Күн жүйесінің қалыптасуынан бері балқыған денелерде байқалған 107Pd–107Ag корреляциялары Күн жүйесінің ерте кезеңіндегі тұрақсыз нуклидтердің болуын көрсетеді.
Органикалық металл
Стандартты жағдайларда күміс Ag–C байланысының әлсіздігіне байланысты қарапайым карбонилдерді түзбейді. Бірнешесі 6–15 К температурасының өте төмен мәндерінде белгілі, мысалы, жасыл, жазық, парамагниттік Ag(CO)3, ол 25–30 К температурада Ag–Ag байланыстарын түзбай, димеризацияланады. Сонымен қатар, күміс карбонилі [Ag(CO)][B(OTeF5)4] белгілі. Алкендер мен алкиндермен полимерлі AgLX кешендері белгілі, бірақ олардың байланыстары тіпті платина кешендеріне қарағанда термодинамикалық тұрғыдан әлсіз (дегенмен, олар аналогты алтын кешендеріне қарағанда оңай түзіледі): олар сондай-ақ өте симметриясыз, 11-топтағы π байланысының әлсіздігін көрсетеді. Ag–C σ байланыстары күміс(I), мыс(I) және алтын(I) сияқты элементтермен де түзілуі мүмкін, бірақ күміс(I) қарапайым алкильдері мен арилдері мыс(I) қосылыстарына қарағанда тіпті тұрақсыз (ол бөлме температурасында жарылуға бейім). Мысалы, термиялық тұрақтылықтың нашарлығы AgMe (−50 °C) және CuMe (−15 °C) температураларындағы, сондай-ақ PhAg (74 °C) және PhCu (100 °C) температураларындағы салыстырмалы ыдырау температураларында көрінеді. C–Ag байланысы перфторалкил лигандтарымен тұрақтандырылады, мысалы, AgCF(CF3)2 ішінде. Алкенилкүміс қосылыстары алкилкүміс қосылыстарына қарағанда тұрақтырақ. Күміс NHC кешендерін дайындау оңай, және олар лабильді лигандтарды ығыстыру арқылы басқа NHC кешендерін дайындау үшін жиі қолданылады. Мысалы, bis(NHC)күміс(I) кешенінің bis(ацетонитрил)палладий дихлоридімен немесе хлоридо(диметил сульфиді)алтын(I) кешенімен реакциясы:
Теңіз ортасында
Теңіз суында күмістің концентрациясы төмен (пмоль/л). Деңгейлер тереңдікке және су объектілеріне қарай өзгереді. Ерітілген күмістің концентрациясы жағалаудағы беттік суларда 0,3 пмоль/л-ден пелагиялық терең суларда 22,8 пмоль/л-ге дейін ауысады. Осы өте төмен концентрациялар мен ортадағы күрделі өзара әрекеттесулердің салдарынан теңіз ортасында күмістің болуын және динамикасын талдау қиын. Күміс сирек кездесетін іздік металл болғанымен, оның концентрациясына өзен ағындары, эолодық процестер, атмосфералық жауын-шашын және үстін көтеру, сондай-ақ ағынды сулар, қалдықтарды жою және өнеркәсіптік кәсіпорындардың шығарындылары арқылы антропогендік факторлар ықпал етеді. Органикалық заттардың ыдырауы сияқты басқа ішкі процестер терең суларда еріген күмістің көзі болуы мүмкін, ол үстін көтеру және тік араласу арқылы кейбір беттік суларға түседі. Күміс фототикалық аймақтағы планктонмен сіңіріледі, тереңдікпен қайта мобилизацияланады және терең суларда жинақталады. Күміс Атлантикадан басқа мұхит суларына тасымалданады. Биоаккумуляция, бөлшектермен байланысу және сорбция арқылы организмдерге тигізетін зиянды әсері болуы мүмкін болса да, теңіз тіршілігіне күмістің әсері туралы көп мәлімет жоқ. Бір зерттеуде ионды күміс пен күміс нанобөлшектерінің артық болуы зебра балығының органдарында биоаккумуляция әсерін тудырып, олардың жабыршықтарындағы химиялық жолдарды өзгерткен. Сонымен қатар, ертедегі тәжірибелік зерттеулер күмістің уытты әсерінің тұздылық және басқа да параметрлерге, сондай-ақ тіршілік кезеңдері мен балықтар, моллюскалар және қабықшалылар сияқты түрлерге байланысты өзгеретінін көрсетті. Тағы бір зерттеуде дельфиндер мен киттердің бұлшық еттерінде және бауырында күмістің жоғары концентрациясы анықталды, бұл соңғы онжылдықтарда осы металлмен ластануға нұсқау береді. Күміс организм үшін шығаруы қиын металл және жоғары концентрациясы өлімге әкелуі мүмкін.
Ақшалай пайдалану
Ең ерте кездегі монеталар шамамен б.з.д. 600 жылы Кіші Азиядағы Лидия патшалығында соғылған. Лидия монеталары табиғи түрде пайда болатын алтын мен күмістің қоспасы – электрумнан жасалған, ол Лидия аумағында қолжетімді болған. Рим динары, ислам дирхамы, ежелгі Үндістанның каршапанасы және Моғол империясы кезеңіндегі рупия (үш металл стандартын құру үшін мыс және алтын монеталармен біріктірілген) және испан доллары. Монеталар үшін қолданылған күміс мөлшері мен басқа мақсаттар үшін қолданылған күміс мөлшері арасындағы қатынас уақыт өте келе үлкен өзгерістерге ұшырады; мысалы, соғыс кезінде соғысты қаржыландыру үшін монеталар соғуға көбірек күміс жұмсалды. Бүгінде күміс таяқшасының ISO 4217 валюта коды XAG, бұл тек төрт қымбат металдың бірі (қалғандары – палладий, платина және алтын). Күміс монеталар құйма таяқшалардан немесе қорытпалардан жасалады, олар қажетті қалыңдыққа дейін жайылтылып, жылумен өңделеді, содан кейін бос монеталар кесіледі. Бұл бос монеталар ұнтақталатын және монета соғу машинасының көмегімен шығарылатын; қазіргі заманғы монета соғу машиналары сағатына 8000 күміс монета шығара алады. Бұл баға бірнеше ірі халықаралық банктермен анықталады және Лондон қымбат металл нарығының мүшелері оны сол күні сауда үшін пайдаланады. Бағалар көбінесе АҚШ доллары (USD), фунт стерлинг (GBP) және евро (EUR) түрінде көрсетіледі.
Зергерлік бұйымдар және күміс бұйымдар
[[Файл:Rennen Сант-Станислаудың күміс саркофагы. Вавель соборындағы Сант-Станислаудың әсем күміс саркофагы 17 ғасырдағы Еуропа күміс шеберлерінің басты орталықтарында – Аугсбург пен Гданьск қалаларында жасалған. Шын мәнінде, күміс бұйымдардың көпшілігі таза күмістен емес, күміспен қапталған, ал күміс әдетте электрлеп жабылады. Күміспен қапталған шыны (металлдан өзгеше) айналар, вакуумдік колбалар және Рождество шыршасының әшекейлері үшін қолданылады. Күміс ионы биоактивті және жеткілікті концентрацияда бактерияларды in vitro жағдайында тез өлтіреді. Күміс иондары бактериялардағы қоректік заттарды тасымалдауға, құрылымдарды құруға және жасуша қабырғаларын синтездеуге қатысатын ферменттерге кедерес келтіреді; сондай-ақ бұл иондар бактерияның генетикалық материалымен байланысады. Күміс және күміс нанобөлшектері түрлі өнеркәсіптік, медициналық және тұрмыстық қолданыстарда антимикробтық зат ретінде қолданылады: мысалы, киімге нанокүміс бөлшектерін енгізу оларды ұзақ уақыт бойы иіссіз сақтауға мүмкіндік береді. Күміс диамин фториді, [Ag(NH3)2]F формуласы бар координациялық кешеннің фторид тұзы, тіс кариесін (жұмбақтарын) емдеу және алдын алу, сондай-ақ тіс эмалінің сезімталдығын азайту үшін қолданылатын жергілікті дәрілік препарат (дәрмек).
Электроника
Күміс электр өткізгіштер мен электродтар үшін электроникада өте маңызды, себебі оның электр өткізгіштігі жоғары, тіпті тотығу кезінде де. Көлемді күміс пен күміс фольгалары вакуумдық түтіктерді жасау үшін қолданылды және бүгінгі күні жартылай өткізгіш құрылғылардың, тізбектердің және олардың компоненттерінің өндірісінде қолданыла береді. Мысалы, күміс ЖР, ӨЖЖ және одан жоғары жиіліктегі жоғары сапалы жалғауыштарда, әсіресе өткізгіштерді 6%-дан артық ұлғайтуға болмайтын қуыс сүзгілер сияқты реттелген тізбектерде қолданылады. Басылған тізбектер мен RFID антенналары күміс бояуларымен жасалады. Күміс ұнтағы және оның қорытпалары өткізгіш қабаттары мен электродтар, керамикалық конденсаторлар және басқа керамикалық компоненттер үшін паста дайындауда қолданылады.
Дәнекерлеу қорытпалары
Күміс қоспалы құймалар металл материалдарды, көбінесе кобальт, никель және мыс негізіндегі қорытпаларды, құралдық болаттарды және құнды металдарды құю үшін қолданылады. Негізгі құраушылары – күміс және мыс, ал басқа элементтер қажетті қолдануға қарай таңдалады: мысалы, мырыш, қалайы, кадмий, палладий, марганец және фосфор. Күміс қолдану барысында өңдеуге қолайлылықты және коррозияға төзімділікті арттырады.
Химиялық жабдықтар
Күміс химиялық жабдықтарды дайындауда пайдалы, себебі оның химиялық белсенділігі төмен, жылу өткізгіштігі жоғары және оңай өңделеді. Күміс тостағандар (металдың қызып кеткенде қайта кристалдануын болдырмау үшін 0,15% никель қосылған) сілтілік қорыту үшін қолданылады. Фтормен химиялық жұмыс істегенде мыс пен күміс те пайдаланылады. Жоғары температурада жұмыс істейтін жабдықтар көбінесе күміспен қапталады. Күміс және оның алтынмен қорытпалары оттегі компрессорлары мен вакуумды жабдықтар үшін сым немесе сақиналық тығыздағыштар ретінде қолданылады.
Катализа
Күміс металл тотығу реакциялары үшін жақсы катализатор болып табылады; тіпті, көптеген қолданулар үшін тым жақсы, себебі ұсақ дисперсті күміс органикалық заттарды толығымен көмірқышқыл газы мен суға дейін тотықтырады, сондықтан оның орнына ірі ұсатылған күміс қолданылады. Мысалы, α Al2O3 немесе силикаттарға негізделген 15% күміс 230–270 °C температурада этиленді этилен тотығына тотықтыру үшін катализатор болып табылады. Метанолды формальдегидке дейін сусыздандыру күміс тор немесе кристалдарды катализатор ретінде пайдаланып 600–720 °C температурада жүзеге асырылады, сондай-ақ изопропанолды ацетонға дейін сусыздандыру да осылай жүргізіледі. Газ фазасында гликоль глиоксалға, этанол ацетальдегидке айналады, ал органикалық аминдер нитрилдерге дегидратацияланады. Цифрлік камералардың пайда болуымен фотография үшін күміс нитраты мен күміс галоидтарына деген сұраныс күрт төмендеді. 1999 жылғы фотографиялық күміске әлемдік сұраныстың ең жоғары деңгейінен бастап (267 000 000 троялық унция немесе 8304,6 тонна) 2013 жылға қарай нарық шамамен 70% қысқарды.
Нанобөлшектер
10 мен 100 нанометр аралығындағы нанокүміс бөлшектері көптеген қолданыстарда пайдаланылады. Олар басылған электроникадағы өткізгіш сияларда қолданылады және микрометрлік өлшемдегі күміс бөлшектерінен әлдеқайда төмен балқу температурасына ие. Сондай-ақ, олар үлкен күміс бөлшектері сияқты антибактериялық және антифунгальді препараттарда медициналық мақсатта қолданылады.
Сақтық шаралары
Күміс қосылыстары көптеген басқа ауыр металдарға қарағанда аз улы, себебі олар адам ағзасына жұтылғанда нашар сіңіріледі, ал сіңірілгендері тез арада ерімейтін күміс қосылыстарына айналады немесе металлотионеинмен кешендеседі. Дегенмен, күміс фториді мен күміс нитраты жедел әсер ететін химиялық заттар болып табылады және тіндерге зақым келтіруі мүмкін, соның салдарынан асқазан-ішек қабынуы, диарея, қан қысымының төмендеуі, құрылыстар, паралич және тыныс алудың тоқтауы туындауы мүмкін. Күміс тұздарымен қайталап дозаланған жануарларда анемия, өсудің баяулауы, бауырдың некрозы және бауыр мен бүйректің майлы дегенерациясы байқалған; күміс фольгасы имплантталған немесе коллоидты күміс инъекцияланған егеуқұйрықтарда жергілікті ісіктер пайда болған. Парентеральді түрде енгізілген коллоидты күміс жедел күміс улануына себеп болады. Суда тіршілік ететін кейбір түрлер күміс тұздарына және басқа да құнды металдардың тұздарына өте сезімтал, бірақ көп жағдайда күміс қоршаған ортаға қауіп келтірмейді.