Zilver: Het element

Zilver is een edelmetaal, gebruikt voor munten, zonnepanelen, waterfiltratie, sieraden, ornamenten, serviesgoed en keukengerei. Zilver wordt industrieel gebruikt in elektrische contacten en geleiders, in bijzondere spiegels, raamcoatings en in katalysatoren. Zilververbindingen worden gebruikt in fotografische film en röntgen foto's. Verdunde zilvernitraat oplossingen en andere zilververbindingen worden gebruikt als desinfectiemiddel en microbiociden, toegevoegd aan wond-verbanden, katheters en medische instrumenten.

Plaats in het periodiek systeem

Zilver is een scheikundig element met symbool Ag (Grieks: árguros, Latijn: Argentum, beide uit het Indo-Europeaans * Arg is "grijs" of "stralende") en atoomnummer 47. Een zacht wit overgangsmetaal met de hoogste elektrische geleidbaarheid, de hoogste thermische geleidbaarheid en het grootste licht reflecterend vermogen van alle metalen. Zilver komt voor in elementaire vorm vaak samen met goud en andere metalen en Mineralen. Het meeste zilver is een bijproduct van koper-, goud-, lood- en zink winning.

Algemene eigenschappen van zilver

Chemische eigenschappen van zilver

Fysische eigenschappen van zilver

Mechanische eigenschappen van zilver

De isotopen van zilver

Natuurlijk voorkomende zilver bestaat uit twee stabiele isotopen, 107Ag (52%) en 109Ag (48%). Achtentwintig radio-isotopen zijn geregistreerd, de meest stabiele zijn 105Ag met een halfwaardetijd van 41,29 dagen, 111Ag met een halveringstijd van 7,45 dagen en 112Ag met een halfwaardetijd van 3,13 uur. Dit element heeft vele meta toestanden, de meest stabiele zijn 108mAg (418 jaar), 110mAg (249,79 dagen) en 106mAg (8,28 dagen). Alle resterende radioactieve isotopen hebben halveringstijden van enkele minuten tot een uur.

De stabielste isotopen van zilver

Het voorkomen van zilver op aarde

• Zilveren ingot/baar / Bron: Kuebi (Armin Kübelbeck), Wikimedia Commons (CC BY-SA-3.0)
  Zilver wordt gevonden in elementaire vorm, vaak samen met goud en in ertsen met zwavel, arseen, antimoon en chlorine.
• Ertsen bevatten argentite (Ag 2 S), chlorargyrite (AgCl) which hoorn zilver bevat, en pyrargyrite (Ag3SbS3).
• De belangrijkste bronnen van zilver zijn heden de ertsen van koper, koper-nikkel, lood, en lood-zink in Peru, Bolivia, Mexico, China, Australië, Chili, Polen en Servië.
• Top-zilver producerende mijnen zijn Cannington (Australië), Fresnillo (Mexico), San Cristobal (Bolivia), Antamina (Peru), Rudna (Polen), en Penasquito (Mexico).
• Zilver wordt vooral geproduceerd als bijproduct van koper, goud, nikkel en zinkwinning, commercial-zuiver zilver is tenminste 99,9% zuiver, zuiverheden van meer dan 99,999% zijn technisch haalbaar.
• In 2011 was Mexico top producent van zilver (4.500 ton dat is 19% van de totale wereldproductie), gevolgd door Peru (4.000 ton) en China (4.000 ton).

Kenmerkende eigenschappen van zilver

• Zilver is een taaie, kneedbaar metaal, met een stralend wit metallic glans die heel goed gepolijst kan worden en is het meest reflecterende metaal op de wereld.
• Zilver heeft de hoogste elektrische geleidbaarheid van alle metalen. in radio-frequentie techniek, wordt zilver voor verbetering van de elektrische geleidbaarheid van onderdelen, toegepast.
• Onder metalen, puur zilver heeft de hoogste thermische geleidbaarheid.
• Zilver halogeniden zijn lichtgevoelig en worden om die reden in de fototechniek toegepast.
• Zilver is stabiel in lucht en zuiver water, maar tast bij blootstelling aan lucht of water met ozon of waterstofsulfide, deze vormt een zwarte laag zilver sulfide dat kan worden gereinigd met verdund zoutzuur.
• De meest voorkomende oxidatietoestand van zilver is +1 (bijvoorbeeld zilvernitraat, AgNO3); de minder vaak +2 verbindingen (bijvoorbeeld zilver (II) fluoride, AgF2), en nog zeldzamer +3 (bijvoorbeeld kalium tetrafluoroargentate (III), KAgF4) en zelfs 4 verbindingen (bijvoorbeeld kalium hexafluoroargentate (IV), K2AgF6) zijn eveneens bekend.

Belangrijke verbindingen van zilver met andere elementen

• Zilver lost op in salpeterzuur (HNO3) en produceert zilvernitraat (AgNO3), een transparante kristallijne vaste stof, oplosbaar in water.
• Zilvernitraat wordt gebruikt als basis voor de vorming van vele zilververbindingen, voor antiseptisch, als geel kleuring van glas in glas in lood.
• Zilver reageert niet met zwavelzuur dat wordt gebruikt om sieraden te reinigen en koperoxide (firescale: zwarte verkleuring die op 1e of 2e gehalte zilver wordt gevormd) van zilversmeedwerk na zilver solderen of gloeien.
• Zilver reageert gemakkelijk met zwavel of waterstofsulfide H2S tot zilversulfide, een donker gekleurde stof bekend als de aanslag op zilveren munten en andere voorwerpen te produceren: 4 Ag + O2 + 2 H2S → 2 Ag2S + 2 H2O
• Zilverchloride (AgCl) wordt geprecipiteerd uit oplossingen zilvernitraat in aanwezigheid van chloride-ionen, en de andere zilverhalogenide gebruikt bij de vervaardiging van fotografische emulsies op dezelfde wijze middels bromide of jodide zouten.
• Zilverchloride wordt in glazen elektroden voor pH testen en potentiometrische meting.
  Zilverchloride, bromide, jodide / Bron: Rrausch1974, Wikimedia Commons (CC BY-SA-3.0)
• Zilverjodide wordt gebruikt om kiemen te vormen waarop damp condenseert in de atmosfeer om het te laten regenen.
• Silver halogeniden zijn zeer oplosbaar in waterige oplossingen en worden in gravimetrische analysemethodes gebruikt.
• Zilveroxide (Ag2O), geproduceerd als zilvernitraat oplossing behandeld met een base wordt gebruikt als een positieve elektrode (anode) in horloge batterijen.

• Zilvercarbonaat (Ag2CO3) wordt neergeslagen als zilvernitraat wordt behandeld met natriumcarbonaat (Na2CO3):
• AgNO3 + 2 OH− → Ag2O + H2O + 2 NO3−
• 2 AgNO3 + Na2CO3 → Ag2CO3↓ + 2 NaNO3
• Zilverfulminaat (AgONC), een krachtige explosief in slaghoedjes, wordt gemaakt door reactie van zilver met salpeterzuur in aanwezigheid van ethanol (C2H5OH).
• Zilversulfide / Bron: Ondej Mangl, Wikimedia Commons (Publiek domein)
  Andere gevaarlijke explosieve zilververbinding is zilver azide (AgN3), gevormd door reactie van zilvernitraat met natriumazide (NaN3), en zilver acetylide(gevormd als zilver reageert met acetyleen gas).
• Latente beelden gevormd in zilverhalogenide kristallen worden ontwikkeld door behandeling met alkalische oplossingen van reductiemiddelen zoals hydrochinon, metol (4-(methylamino) fenol sulfaat) of ascorbaat, die blootgestelde halogenide reduceert tot zilvermetaal.
• Alkalische oplossing van zilvernitraat kan tot zilvermetaal worden gereduceerd door reducerende suikers zoals glucose, de reactie wordt gebruikt om (spiegelglas) en kerstversieringen te verzilveren.
• Zilver halogeniden zijn oplosbaar in oplossing van natriumthiosulfaat (Na2S2O3), wordt gebruikt als fotografische fixeer, overtollige zilverhalogenide van fotografische emulsies verwijderen na ontwikkeling van de afbeelding.
• Zilver metaal wordt aangetast door sterke oxidanten zoals kaliumpermanganaat (KMnO4) en kaliumdichromaat (K2Cr2O7) en in aanwezigheid van kaliumbromide (KBr); deze verbindingen worden gebruikt in de fotografie.
• Zilver vormt cyanide complexen (zilvercyanide) die oplosbaar zijn in water in aanwezigheid van een overmaat aan cyanide-ionen. Zilvercyanide oplossingen worden gebruikt in het verzilveren van metalen (silverplating).
• Zilver verkeert normaal in oxidatietoestand +1 in verbindingen, maar er komen andere oxidatietoestanden voor, zoals 3 in AgF3, geproduceerd door de reactie van elementair zilver of zilver fluoride met krypton difluoride.
• Zilverwerk ondergaat drie manieren van achteruitgang. Zilversulfide is de meest voorkomende vorm van zilver afbraak. Zilverchloride is lichtgeel en wordt paars bij blootstelling aan licht. Het neerslaan van koper in oud zilver kan worden gebruikt om artefacten te dateren.

De toepassingen van zilver

Sieraden en zilverwerk

Sieraden en zilverwerk worden traditioneel gemaakt van sterling zilver (standaard zilver), een legering van 92.5% zilver met 7,5% koper. In de VS, kan alleen een legering die bestaat uit ten minste 90,0% zilver verhandeld worden als "zilver" (vaak gestempeld met 900). Sterling zilver (gestempeld 925).

Sterling zilveren sieraad is vaak bedekt met een dunne laag van 999 fijn zilver om het product glans te geven. Zilver is een bestanddeel van bijna alle gekleurde goudlegeringen en goudsoldeer, waardoor deze legeringen een meer blanke kleur en een grotere hardheid krijgen. 9 karaat goud bevat 62,5% zilver en 37,5% goud, en 22 karaats goud bevat een minimum van 91,7 % goud en 8,3% zilver, koper of andere metalen.

Zonne-energie
Ongeveer 20 g zilver wordt gebruikt in elke kristallijne fotovoltaïsche paneel. Zilver wordt gebruikt in plasmonische zonnecellen. Zilver is de reflecterende coating voor geconcentreerde zonne-energie reflectoren. Er zijn recent platen ontwikkelt voor het opnemen van geconcentreerde zonne-energie, door het vervangen van op glas-gebaseerde platen door een zilveren polymeerplaat (glanzende film van lagen polymeren met een binnenlaag van puur zilver) die dezelfde prestaties heeft als de zware glazen spiegels, maar tegen lagere kosten en gewicht en daardoor veel lagere installatiekosten.

Waterzuivering

Zilver wordt gebruikt in water zuiveraars. Het voorkomt dat bacteriën zich ophopen in filters. De katalytische werking van zilver, samen met zuurstof, zuivert water. Zilver ionen worden toegevoegd aan waterzuiveringssystemen in ziekenhuizen, in zwembaden, ze vervangen het chloor.

Tandheelkunde

Zilver kan worden gelegeerd met kwik tot amalgaam dat wordt gebruikt voor tandvullingen. Om amalgaam te maken wordt een mengsel van zilverpoeder en andere metalen zoals tin en goud gemengd met kwik tot een pasta die zich aanpast aan de vorm van de te vullen holte. De amalgaamvulling is in een paar minuten redelijk hard en bereikt zijn definitieve hardheid en sterkte in een paar uur.

Fotografie en elektronica

• Het gebruik van zilver in de fotografie, in de vorm van zilvernitraat en zilver halogeniden, neemt af vanwege de digitale technologie. De wereldwijde vraag naar fotografische zilver van 8300 ton per jaar in 1999 is in 2013 geslonken met 70%.
• Gedrukte schakelingen en RFID-antennes worden gemaakt met behulp van zilver verf, en toetsenborden van computers gebruiken zilver elektrische contacten.
• Zilvercadmiumoxide wordt gebruikt in high-voltage contacten omdat het een elektrische boog kan weerstaan.
• Sommige fabrikanten produceren audio connector kabels, luidsprekerkabels en netsnoeren met zilver geleiders, die een 6% hogere geleidbaarheid hebben dan koper.
• Veel hifi-liefhebbers geloven dat zilverdraad de geluidskwaliteit verbetert.
• Kleine apparaten, zoals gehoorapparaten en horloges, gebruiken vaak zilveroxide batterijen vanwege hun lange levensduur en laag gewicht.
• Zilver wordt toegepast in de hoge capaciteit zilver- zinkbatterijen en in zilver- cadmiumbatterijen.

Glascoatings

Spiegels in reflecterende telescopen hebben aluminium coatings. Echter thermische of infrarood telescopen hebben verzilverde spiegels wegens de capaciteit van zilver om sommige soorten infrarode straling te reflecteren beter dan aluminium.
Zilver, in verbeterde coating, wordt de volgende generatie coatings voor reflecterende telescoop spiegels.

Ramen

Met behulp van een proces genaamd sputteren, wordt zilver, samen met andere optisch transparante lagen, aangebracht op glas, waardoor hoogwaardige isolerende beglazing ontstaat. De hoeveelheid zilver per raam is klein omdat de zilverlaag 10-15 nanometer dik is. De hoeveelheid zilver gecoat glas is wereldwijd honderden miljoenen vierkante meter per jaar, waardoor zilver verbruik komt op 10 kubieke meter ofwel 100 ton per jaar.

Geneeskunde

De medische toepassing van zilver onder meer in wondverbanden, en in het gebruik als een antibioticum coating in medische hulpmiddelen. Wondverbanden met zilver sulfadiazine of zilver materialen worden gebruikt tegen externe infecties. Zilver wordt ook gebruikt in urine-catheters en endotracheale ademhaling buizen. Zilverionen (Ag+) zijn bioactief en bij voldoende concentratie doden ze bacteriën. Zilver en zilver nanodeeltjes worden gebruikt als antimicrobieel in een groot aantal industriële, medische en huishoudelijke toepassingen.

Kleding

Zilver remt de groei van bacteriën en schimmels op kleding, zoals sokken, en wordt soms toegevoegd om geuren en bacteriële en fungale infecties te voorkomen. Het wordt opgenomen in kleding door integratie zilveren deeltjes in het polymeer waaruit garens worden vervaardigd.

Andere toepassingen van zilver

• Omdat zilver neutronen absorbeert, wordt een zilverlegering gebruikt voor regelstaven in kernreactoren, om de snelheid van de kernsplijting onder controle te houden. De legering bestaat uit 80% zilver, 15% indium, en 5% cadmium.
• Zilver wordt gebruikt voor soldeer en soldeerlegeringen. Het wordt als een dunne laag op contact oppervlakken aangebracht om het vreten tegen te gaan en in de slijtweerstand te vergroten, met name in contact met staalsoorten.
• Zilver en zilverlegeringen worden toegepast in kwaliteit blaasinstrumenten. Fluiten worden gewoonlijk gemaakt van zilver, gelegeerd of verzilverd.
• Zilver is geschikt als katalysator bij oxidatiereacties, bijvoorbeeld de productie van formaldehyde uit methanol en lucht door middel van zilver schermen of kristallieten met ten minste 99,95 procent zilver.

Zilver in het milieu

Zilver concentratie in de bodem is meestal niet hoog, maar in gebieden waar winning plaatsvindt kan ze soms 50 ppm bedragen. Planten kunnen zilver absorberen, de gemeten hoeveelheden zijn 0,03-0,5 ppm. Zilver speelt geen biologische rol bij de mens. Zilver zelf is niet giftig voor de mens, maar veel zilverzouten wel. In grote doses, zilververbindingen die kan worden geabsorbeerd in de bloedsomloop en worden afgezet in verschillende lichaamsweefsels. Overmatige blootstelling aan zilver kan optreden bij werknemers in de metalurgische industrie, personen die zilver bevattende voedingssupplementen gebruiken, patiënten die zilversulfadiazine behandeling hebben ondergaan, en personen die zilverzouten binnenkrijgen. Zilver concentraties in bloed, plasma of urine worden gemeten om een diagnose te stellen.

Gezondheidseffecten van zilver

Oplosbare zilver zouten, speciaal AgNO3, zijn gevaarlijk bij hoge concentraties. Zilver verbindingen worden langzaam geabsorbeerd door lichaamsweefsels, waardoor een blauwe - zwartachtige huid pigmentatie optreedt. Vloeistof of damp kan irriterend zijn voor de huid, ogen (hoornvliesbeschadiging), keel of longen. Herhaald en langdurig contact met de huid kan leiden tot allergische dermatitis. Blootstelling aan hoge concentraties zilver bevattende dampen kan duizeligheid, hoofdpijn, ademhalingsproblemen, en irritatie van de luchtwegen veroorzaken en extreem hoge concentraties kunnen verwardheid, bewusteloosheid, coma en zelfs de dood tot gevolg hebben. Inslikken kan leiden tot maagklachten, misselijkheid, braken, diarree, narcose en longontsteking.