Silver là gì?

Bạc là một nguyên tố hóa học; nó có ký hiệu Ag và số nguyên tử 47. Là một kim loại chuyển tiếp mềm, màu xám trắng, sáng bóng, bạc thể hiện độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt và độ phản xạ cao nhất trong số các kim loại. Bạc được tìm thấy trong lớp vỏ Trái Đất ở dạng nguyên tố tinh khiết, tự do (“bạc tự nhiên”), dưới dạng hợp kim với vàng và các kim loại khác, và trong các khoáng chất như argentite và chlorargyrite. Hầu hết bạc được sản xuất như một sản phẩm phụ của quá trình tinh chế đồng, vàng, chì và kẽm.

Bạc từ lâu đã được coi trọng như một kim loại quý, thường được bán và tiếp thị bên cạnh vàng và bạch kim. Kim loại bạc được sử dụng trong nhiều loại tiền xu thỏi, đôi khi cùng với vàng: mặc dù nó phổ biến hơn vàng, nhưng nó lại ít phổ biến hơn nhiều dưới dạng kim loại tự nhiên. Độ tinh khiết của nó thường được đo trên cơ sở phần nghìn; hợp kim có độ tinh khiết 94% được mô tả là “0,940 mịn”.

Là một trong bảy kim loại thời cổ đại, bạc đã có một vai trò lâu dài trong hầu hết các nền văn hóa của loài người. Xét về độ khan hiếm, bạc là kim loại quý phổ biến nhất trong ba kim loại quý lớn – bạch kim, vàng và bạc – trong số đó, bạch kim là kim loại quý hiếm nhất với khoảng 139 ounce bạc được khai thác cho mỗi ounce bạch kim.

Đặc điểm của bạc

Bạc có tính chất vật lý và hóa học tương tự như hai đồng vị dọc trong nhóm 11 của bảng tuần hoàn: đồng và vàng. 47 electron của bạc được sắp xếp theo cấu hình [Kr]4d105s1, tương tự như đồng ([Ar]3d104s1) và vàng ([Xe]4f145d106s1); nhóm 11 là một trong số ít nhóm trong khối d có cấu hình electron hoàn toàn nhất quán.

Cấu hình electron đặc biệt này, với một electron duy nhất ở phân lớp s chiếm cao nhất trên phân lớp d chiếm đầy, giải thích cho nhiều tính chất đặc biệt của bạc kim loại.

Đồng vị của bạc

Bạc tự nhiên bao gồm hai đồng vị bền, 107Ag và 109Ag, trong đó 107Ag phổ biến hơn một chút (chiếm 51,839% trong tự nhiên). Sự phổ biến gần như tương đương này rất hiếm trong bảng tuần hoàn. Khối lượng nguyên tử là 107,8682(2) Da.

Hai mươi tám đồng vị phóng xạ đã được xác định, bền nhất là 105Ag với chu kỳ bán rã 41,29 ngày, 111Ag với chu kỳ bán rã 7,45 ngày và 112Ag với chu kỳ bán rã 3,13 giờ.

Bạc có nhiều đồng phân hạt nhân, bền nhất là 108mAg (t1/2 = 418 năm), 110mAg (t1/2 = 249,79 ngày) và 106mAg (t1/2 = 8,28 ngày). Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại đều có chu kỳ bán rã dưới một giờ, và phần lớn trong số này có chu kỳ bán rã dưới ba phút.

Tính chất hóa học của bạc

Bạc là một kim loại khá kém hoạt động. Nguyên nhân là do lớp vỏ 4d đầy của nó không mấy hiệu quả trong việc che chắn lực hút tĩnh điện từ hạt nhân đến electron ngoài cùng lớp 5s, và do đó bạc nằm gần cuối dãy điện hóa (E0(Ag+/Ag) = +0,799 V).

Trong nhóm 11, bạc có năng lượng ion hóa thứ nhất thấp nhất (thể hiện tính không bền của orbital 5s), nhưng có năng lượng ion hóa thứ hai và thứ ba cao hơn đồng và vàng (thể hiện tính bền của orbital 4d).

Do đó, tính chất hóa học của bạc chủ yếu là trạng thái oxy hóa +1, phản ánh phạm vi trạng thái oxy hóa ngày càng hạn chế dọc theo dãy chuyển tiếp khi các orbital d đầy và ổn định.

Hợp chất

Oxit và chalcogenide

Bạc và vàng có ái lực hóa học với oxy khá thấp, thấp hơn đồng, và do đó, oxit bạc được cho là khá không bền nhiệt. Muối bạc(I) hòa tan tạo ra oxit bạc(I) màu nâu sẫm, Ag2O, khi thêm kiềm. (Hydroxit AgOH chỉ tồn tại trong dung dịch; nếu không, nó sẽ tự phân hủy thành oxit.) Oxit bạc (I) rất dễ bị khử thành bạc kim loại và phân hủy thành bạc và oxy ở nhiệt độ trên 160 °C.

Halide

Loại dihalide duy nhất được biết đến của bạc là difluoride, AgF2, có thể thu được từ các nguyên tố dưới tác dụng của nhiệt. Là một tác nhân flo hóa mạnh nhưng bền nhiệt và do đó an toàn, bạc (II) florua thường được sử dụng để tổng hợp hydrofluorocarbon.

Các hợp chất vô cơ khác

Bạc nitrat trắng, AgNO3, là tiền chất đa năng của nhiều hợp chất bạc khác, đặc biệt là các halogenua, và ít nhạy cảm với ánh sáng hơn nhiều. Nó từng được gọi là xút mặt trăng vì bạc được các nhà giả kim thuật cổ đại gọi là luna, những người tin rằng bạc gắn liền với Mặt Trăng.

Hợp chất phối trí

Các phức chất của bạc thường tương tự như các phức chất của đồng đẳng nhẹ hơn của nó là đồng. Các phức chất của bạc (III) thường hiếm và rất dễ bị khử thành các trạng thái oxy hóa thấp hơn, ổn định hơn, mặc dù chúng bền hơn một chút so với các phức chất của đồng (III).

Từ nguyên

Từ bạc xuất hiện trong tiếng Anh cổ với nhiều cách viết khác nhau, chẳng hạn như seolfor và siolfor. Nó có nguồn gốc từ tiếng Đức cổ silabar; tiếng Gothic silubr; hoặc tiếng Bắc Âu cổ silfr, tất cả đều bắt nguồn từ tiếng Đức nguyên thủy *silubra.

Các từ chỉ bạc trong tiếng Balto-Slavic khá giống với các từ chỉ bạc trong tiếng Đức (ví dụ: серебро [serebró] trong tiếng Nga, srebro trong tiếng Ba Lan, sidãbras trong tiếng Litva), cũng như dạng silabur trong tiếng Celtiberia.

Chúng có thể có chung nguồn gốc Ấn-Âu, mặc dù hình thái của chúng gợi ý một loài cây lang thang không phải Ấn-Âu. Do đó, một số học giả đã đề xuất nguồn gốc từ tiếng Paleo-Hispanic, lấy dạng zilharr trong tiếng Basque làm bằng chứng.

Ký hiệu hóa học Ag bắt nguồn từ tiếng Latin argentum có nghĩa là bạc (so sánh với tiếng Hy Lạp cổ đại ἄργυρος, árgyros), từ gốc tiếng Ấn-Âu nguyên thủy *h₂erǵ- (trước đây được tái tạo thành *arǵ-), có nghĩa là ‘trắng’ hoặc ‘sáng’. Đây là từ tiếng Ấn-Âu nguyên thủy thông dụng để chỉ kim loại này, mà phản xạ của nó không có trong tiếng Đức và tiếng Balto-Slavic.

Sự xuất hiện và sản xuất của bạc

Hàm lượng bạc trong vỏ Trái Đất là 0,08 phần triệu, gần giống hệt hàm lượng thủy ngân. Bạc chủ yếu có trong quặng sunfua, đặc biệt là acanthite và argentite, Ag2S. Các mỏ argentite đôi khi cũng chứa bạc tự nhiên khi chúng xuất hiện trong môi trường khử, và khi tiếp xúc với nước muối, chúng chuyển hóa thành chlorargyrite (bao gồm bạc sừng), AgCl, phổ biến ở Chile và New South Wales.

Trong môi trường biển

Nồng độ bạc trong nước biển thấp (pmol/L). Mức độ thay đổi tùy theo độ sâu và giữa các vùng nước. Nồng độ bạc hòa tan dao động

e từ 0,3 pmol/L ở vùng nước mặt ven biển đến 22,8 pmol/L ở vùng nước sâu ngoài khơi. Việc phân tích sự hiện diện và động lực của bạc trong môi trường biển rất khó khăn do nồng độ đặc biệt thấp và những tương tác phức tạp trong môi trường.

Tiền tệ học

Những đồng tiền sớm nhất được biết đến được đúc tại vương quốc Lydia ở Tiểu Á vào khoảng năm 600 trước Công nguyên. Đồng tiền của Lydia được làm từ electrum, một hợp kim tự nhiên của vàng và bạc, có sẵn trong lãnh thổ Lydia. Kể từ đó, các tiêu chuẩn bạc, trong đó đơn vị tính toán kinh tế chuẩn là trọng lượng cố định của bạc, đã phổ biến trên toàn thế giới cho đến thế kỷ 20.

Ứng dụng của bạc trong sinh hoạt và sản xuất

Trang sức và đồ dùng bằng bạc

Công dụng chính của bạc bên cạnh tiền xu trong phần lớn lịch sử là sản xuất trang sức và các mặt hàng sử dụng chung khác, và đây vẫn là một ứng dụng chính cho đến ngày nay.

Y học

Trong y học, bạc được đưa vào băng vết thương và được sử dụng làm lớp phủ kháng sinh trong các thiết bị y tế. Băng vết thương chứa bạc sulfadiazine hoặc vật liệu nano bạc được sử dụng để điều trị nhiễm trùng bên ngoài.

Điện tử

Bạc rất quan trọng trong điện tử đối với dây dẫn và điện cực do độ dẫn điện cao ngay cả khi bị xỉn màu. Bạc nguyên khối và lá bạc đã được sử dụng để chế tạo ống chân không, và ngày nay vẫn tiếp tục được sử dụng trong sản xuất các thiết bị bán dẫn, mạch điện và linh kiện của chúng.

Ví dụ, bạc được sử dụng trong các đầu nối chất lượng cao cho RF, VHF và các tần số cao hơn, đặc biệt là trong các mạch điều chỉnh như bộ lọc khoang, nơi các dây dẫn không thể bị thu nhỏ quá 6%.

Mạch in và ăng-ten RFID được chế tạo bằng sơn bạc. Bạc dạng bột và hợp kim của nó được sử dụng trong chế phẩm hồ dán cho các lớp dây dẫn và điện cực, tụ điện gốm và các linh kiện gốm khác.

Hợp kim hàn bạc

Hợp kim hàn chứa bạc được sử dụng để hàn các vật liệu kim loại, chủ yếu là hợp kim coban, niken và đồng, thép dụng cụ và kim loại quý. Các thành phần cơ bản là bạc và đồng, với các nguyên tố khác được lựa chọn tùy theo ứng dụng cụ thể mong muốn.

Ví dụ bao gồm kẽm, thiếc, cadimi, paladi, mangan và phốt pho. Bạc giúp tăng khả năng gia công và chống ăn mòn trong quá trình sử dụng.

Thiết bị hóa học

Bạc hữu ích trong sản xuất thiết bị hóa học nhờ độ phản ứng hóa học thấp, độ dẫn nhiệt cao và dễ gia công. Chén nung bạc (hợp kim với 0,15% niken để tránh kim loại kết tinh lại ở nhiệt độ đỏ) được sử dụng để thực hiện phản ứng tổng hợp kiềm.

Xúc tác

Kim loại bạc là một chất xúc tác tốt cho các phản ứng oxy hóa; trên thực tế, nó hơi quá tốt cho hầu hết các mục đích, vì bạc được chia nhỏ có xu hướng dẫn đến quá trình oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ thành carbon dioxide và nước, do đó bạc hạt thô thường được sử dụng thay thế.

Nhiếp ảnh

Trước khi nhiếp ảnh kỹ thuật số ra đời, hiện đang chiếm ưu thế, tính nhạy sáng của halogen bạc đã được khai thác để sử dụng trong nhiếp ảnh phim truyền thống.

Nhũ tương nhạy sáng được sử dụng trong nhiếp ảnh đen trắng là hỗn dịch các tinh thể halogen bạc trong gelatin, có thể được trộn với một số hợp chất kim loại quý để cải thiện độ nhạy sáng, tráng phủ và tinh chỉnh.

Hạt nano bạc

Các hạt nano bạc, có kích thước từ 10 đến 100 nanomet, được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Chúng được sử dụng trong mực dẫn điện cho thiết bị điện tử in và có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiều so với các hạt bạc lớn hơn có kích thước micromet.