عنصر نقره – به زبان ساده + خواص و کاربردها

در ابتدای این مطلب می‌آموزیم عنصر نقره چیست و چه خواصی دارد. سپس با مکان آن در جدول تناوبی و ویژگی‌های شیمیایی آن آشنا می‌شویم. در ادامه، عیار، کاربردها و اثرات زیست محیطی عنصر نقره را شناخته و با تاریخچه و روش استخراج آن از معادن آشنا می‌شویم. با مطالعه این مطلب تا انتها می‌توانید به شکلی کامل بیاموزید عنصر نقره چیست.

عنصر نقره چیست؟

خواص عنصر نقره

در ادامه خواص اصلی عنصر نقره را در جدول زیر معرفی کرده‌ایم.

در ادامه برخی از مهم‌ترین خواص عنصر نقره را معرفی کرده ایم.

• نقره در کنار طلا و فلزات گروه پلاتین، در دسته فلزات گران‌بها قرار می‌گیرد.
• کمیاب بودن نسبی، رنگ سفید و درخشان، شکل‌پذیری و قابلیت مفتول‌شدن، از ویژگی‌های مهم نقره هستند.
• نقره در برابر اکسیدشدن در هوا مقاومت خوبی دارد.
• از این فلز برای ساخت سکه، وسایل تزئینی و زیورآلات استفاده می‌شود.
• نقره بیشترین رسانایی الکتریکی و گرمایی را در میان فلزات دارد.
• از نقره در ساخت مدارهای الکتریکی چاپی و پوشش‌دهی رساناهای الکترونیکی استفاده می‌شود.
• نقره را با عناصری مانند نیکل و پالادیم آلیاژ می‌کنند تا در ساخت اتصالات الکتریکی به کار رود.
• نقره به‌عنوان کاتالیزگر، اتیلن را به اتیلن اکسید تبدیل می‌کند. اتیلن اکسید ماده اولیه تولید بسیاری از ترکیبات آلی است.
• نقره یکی از کم‌واکنش‌ترین عناصر واسطه به شمار می‌رود.

عنصر نقره در جدول تناوبی

فیلم آموزش نقره و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

$$[Kr]4d^{10}5s^1$$

آرایش الکترونی مس و طلا نیز به‌ترتیب به شکل زیر است.

$$Cu: [Ar]3d^{10}4s^1$$

$$Au: [Xe]4f^{14}5d^{10}6s^1$$

گروه ۱۱ یکی از معدود گروه‌های بلوک d است که آرایش الکترونی عناصر آن از الگوی یکسانی پیروی می‌کند. در هر سه عنصر، زیرلایه d به‌طور کامل پر شده و تنها یک الکترون در زیرلایه s با بالاترین انرژی قرار دارد. این آرایش الکترونی ویژه، نقش مهمی در ایجاد برخی از ویژگی‌های خاص نقره فلزی دارد.

یادگیری شیمی با فرادرس

مجموعه آموزش دروس شیمی – از دروس دانشگاهی تا کاربردی

۸۲ آموزش۷۸,۰۵۵ دانشجو۳۷۵ ساعت

رطوبت چیست؟ + تعریف، اندازه گیری و کنترل (رایگان)

۲۰۴ دانشجو۴۳ دقیقه

مقایسه چگالی یخ و آب + مفاهیم علمی و کاربردها (فیلم آموزش رایگان)

۶۷ دانشجو۱۶ دقیقه

آموزش نانوشیمی + مفاهیم کاربردی

۵۱ دانشجو۲ ساعت

آموزش شیمی عمومی ۱ و ۲ – مرور و حل مساله

۲,۹۲۹ دانشجو۸ ساعت

با کلیک بر روی تصویر بالا می‌توانید به صفحه اصلی مجموعه آموزش دروس شیمی – از دروس دانشگاهی تا کاربردی هدایت شوید.

همچنین، با مشاهده فیلم‌های آموزش فرادرس که در ادامه آورده شده است، می‌توانید به آموزش‌های بیشتری در زمینه شیمی دسترسی داشته باشید.

• فیلم آموزش زبان تخصصی مهندسی شیمی فرادرس
• فیلم آموزش شیمی آلی ۲ مرور و حل مساله فرادرس
• فیلم آموزش شیمی آلی فلزی جامع و کاربردی فرادرس

پیشنهاد می‌کنیم برای مشاهده و یادگیری فیلم‌های آموزش تخصصی شیمی، به مجموعه فیلم آموزش زیر مراجعه کنید.

• مجموعه فیلم آموزش شیمی دانشگاهی (عمومی، آلی و تجزیه) – از دروس دانشگاهی تا کاربردی

ویژگی‌های شیمیایی عنصر نقره

واکنش‌پذیری کم نقره یکی از دلایلی است که آن را برای ساخت وسایلی مانند سکه، زیورآلات و ظروف مناسب می‌کند. از طرف دیگر، ترکیبات این فلز نیز کاربردهای مهمی دارند. برای مثال، هالیدهای نقره مانند $$AgCl$$، $$AgBr$$ و $$AgI$$ به نور حساس هستند و در ساخت فیلم‌های عکاسی به کار می‌روند. این ترکیبات در برخی فرایندهای کاتالیز و سنتز شیمیایی نیز کاربرد دارند.

نقره می‌تواند با از دست دادن یک الکترون، یون مثبت $$Ag^+$$ تشکیل دهد و در پیوندهای یونی شرکت کند. ترکیبات حاصل از واکنش نقره با نافلزها نیز در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی دیگر از ویژگی‌های مهم نقره، خاصیت ضدمیکروبی آن است. یون‌های نقره می‌توانند به غشای سلولی میکروب‌ها آسیب بزنند و عملکرد آنزیم‌هایی را که برای ادامه فعالیت آن‌ها ضروری هستند، مختل کنند. به همین دلیل، از نقره در تولید برخی محصولات پزشکی و بهداشتی استفاده می‌شود.

ایزوتوپ های نقره

واکنش پذیری نقره

پایداری و عمر نقره

اشیای نقره‌ای قدیمی به چند روش دچار تغییر و آسیب می‌شوند. یکی از این موارد، تیره شدن سطح نقره و تشکیل سولفید نقره است. قرار گرفتن طولانی‌مدت در آب شور نیز می‌تواند باعث تشکیل کلرید نقره روی سطح آن‌ها شود. واکنش با یون‌های نیترات و اکسیژن هم از دیگر عوامل تغییر ظاهر این آثار است.

کلرید نقره در ابتدا زرد کم‌رنگ است، اما با قرار گرفتن در معرض نور به رنگ بنفش درمی‌آید. این ترکیب ممکن است به شکل لایه‌ای روی سطح اشیای نقره‌ای یا سکه‌ها دیده شود. وجود مس در آثار نقره‌ای باستانی نیز می‌تواند به تخمین قدمت آن‌ها کمک کند، زیرا مس معمولا یکی از اجزای آلیاژهای نقره است.

ساختار الکترونی نقره

رسانایی گرمایی عنصر نقره

نقره از نظر رسانایی گرمایی حتی عملکرد بهتری نسبت به مس دارد و در میان فلزات، بالاترین رسانایی گرمایی را نشان می‌دهد. بااین‌حال، قیمت بالاتر آن باعث شده است که مس در بسیاری از کاربردهای معمول انتخاب مناسب‌تری باشد. از دیگر کاربردهای نقره در این زمینه می‌توان به ساخت مبدل‌های حرارتی، تجهیزات لحیم‌کاری و سامانه‌های خنک‌کننده اشاره کرد.

رسانایی الکتریکی عنصر نقره

نقره در میان فلزات خالص، بیشترین رسانایی الکتریکی را دارد. مقدار این ویژگی برای نقره در دمای اتاق برابر با $$6.3\times10^7$$ زیمنس بر متر است. رسانایی بالای نقره باعث می‌شود جریان الکتریکی با مقاومت و اتلاف انرژی کمتری از آن عبور کند. به همین دلیل، از این فلز در ساخت اتصالات الکتریکی، کلیدها و قطعات مدارهای الکترونیکی پیشرفته استفاده می‌شود.

در بسیاری از تجهیزات الکتریکی، نقره را با فلزات دیگر ترکیب می‌کنند تا علاوه بر رسانایی مناسب، دوام اتصالات نیز افزایش یابد. با وجود عملکرد عالی نقره، قیمت بالای آن باعث شده است که در کاربردهای گسترده‌ای مانند انتقال برق، مس بیشتر مورد استفاده قرار بگیرد. بااین‌حال، در تجهیزات الکترونیکی دقیق، صنایع هوافضا و دستگاه‌های پیشرفته، رسانایی و عملکرد قابل‌اعتماد نقره اهمیت زیادی دارد.

عیار نقره چیست؟

برای مثال، نقره استرلینگ از ۹۲۵ قسمت نقره و ۷۵ قسمت فلز دیگر، معمولا مس، تشکیل شده است. بنابراین، عیار آن ۹۲۵ است. در ساخت برخی زیورآلات نیز از آلیاژی شامل ۸۰ درصد نقره و ۲۰ درصد مس استفاده می‌شود که عیار آن ۸۰۰ است. طلای زرد مورد استفاده در جواهرسازی نیز نوعی آلیاژ است که از ۵۳ درصد طلا، ۲۵ درصد نقره و ۲۲ درصد مس تشکیل می‌شود.

ترکیبات شیمیایی عنصر نقره

یدید نقره علاوه بر استفاده در ساخت فیلم و کاغذ عکاسی، در بارورسازی ابرها برای ایجاد بارش مصنوعی و تولید برخی مواد ضدعفونی‌کننده نیز به کار می‌رود. هر سه ترکیب هالید نقره از نیترات نقره ($$AgNO_3$$) به دست می‌آیند. نیترات نقره مهم‌ترین نمک معدنی این فلز است و علاوه بر تولید هالیدها، به‌عنوان ماده اولیه برای ساخت سیانید نقره نیز استفاده می‌شود.

از سیانید نقره در فرایند آبکاری نقره استفاده می‌کنند. در ادامه، خلاصه مهم‌ترین ترکیبات نقره را در قالب جدول آورده‌ایم.

ترکیبات انفجاری نقره

برخی از ترکیبات نقره خاصیت انفجاری شدیدی دارند. فولمینات نقره، آزید نقره، اکسید نقره (II)، آمید نقره، استیلید نقره و اگزالات نقره از جمله این ترکیبات هستند. این مواد در ساختار خود پیوندهایی میان نقره و اتم‌های نیتروژن یا اکسیژن دارند.

برخی از این ترکیبات در اثر گرما، خشک شدن یا وارد شدن فشار ممکن است منفجر شوند. در بعضی موارد، حتی قرار گرفتن در معرض نور نیز می‌تواند باعث انفجار آن‌ها شود. این مواد گاهی بدون هیچ محرک آشکاری نیز به‌طور ناگهانی منفجر می‌شوند.

کاربردهای عنصر نقره

نقره در صنایع مختلفی کاربرد دارد. رسانایی بالا، ظاهر درخشان، شکل‌پذیری و خاصیت ضدمیکروبی از جمله ویژگی‌هایی هستند که باعث شده‌اند این فلز در حوزه‌های مختلف مورد استفاده قرار بگیرد. در ادامه، مهم‌ترین کاربردهای نقره را بررسی می‌کنیم.

جواهرات و زیورآلات

حدود ۲۵ درصد از تقاضای جهانی نقره به ساخت جواهرات و وسایل تزئینی اختصاص دارد. نقره به دلیل درخشندگی و شکل‌پذیری مناسب، از گذشته برای ساخت انگشتر، گردنبند، دستبند و سایر زیورآلات استفاده شده است. زیبایی ظاهری این فلز باعث شده است که همچنان یکی از مواد پرطرفدار در صنعت جواهرسازی باشد.

تجهیزات الکترونیکی و قطعات الکتریکی

حدود ۳۰ درصد از تقاضای جهانی نقره به صنایع الکترونیکی و الکتریکی مربوط می‌شود. رسانایی بالای این فلز باعث شده است که در ساخت قطعات الکترونیکی کوچک، بردهای مدار، پنل‌های خورشیدی و سیم‌کشی خودروهای برقی کاربرد داشته باشد. از نقره در ساخت اتصالات، رابط‌ها و کلیدهای الکتریکی نیز استفاده می‌شود. این قطعات به کمک نقره می‌توانند جریان الکتریکی را با بازده بالاتری منتقل کنند و اتلاف انرژی را کاهش دهند.

عکاسی

حدود ۱۰ درصد از نقره تولیدشده در جهان در صنعت عکاسی کاربرد دارد. اگرچه امروزه بیشتر افراد از دوربین‌های دیجیتال استفاده می‌کنند، ترکیبات نقره همچنان در روش‌های سنتی عکاسی اهمیت دارند. هالیدهای نقره به نور حساس هستند و به همین دلیل، در ساخت فیلم‌های عکاسی، کاغذهای مخصوص چاپ عکس و محلول‌های ظهور تصویر به کار می‌روند.

محصولات ضدمیکروبی و تجهیزات پزشکی

حدود ۱۰ درصد از تقاضای جهانی نقره به کاربردهای پزشکی و ضدمیکروبی مربوط می‌شود. خاصیت ضدمیکروبی نقره باعث شده است که از آن در ساخت پانسمان‌ها، ابزارهای جراحی و پوشش‌های مخصوص تجهیزات پزشکی استفاده کنند. یون‌های نقره با آسیب زدن به غشای سلولی باکتری‌ها و مختل کردن فعالیت آن‌ها، به کاهش خطر عفونت کمک می‌کنند. از این فلز در برخی سامانه‌های تصفیه آب نیز استفاده می‌شود تا رشد میکروب‌ها در آب کاهش یابد.

انرژی خورشیدی

سایر کاربردهای صنعتی

یدید نقره ($$AgI$$) نیز در فرایند بارورسازی ابرها به کار می‌رود. در این روش، ذرات یدید نقره را در ابرها پراکنده می‌کنند تا شرایط برای تشکیل قطرات آب و افزایش احتمال بارش فراهم شود. از این روش همچنین برای تلاش در جهت تغییر یا کنترل برخی پدیده‌های جوی استفاده شده است.

آلیاژهای لحیم کاری سخت

تجهیزات شیمیایی

نقره به دلیل واکنش‌پذیری شیمیایی کم، رسانایی گرمایی بالا و شکل‌پذیری مناسب، در ساخت تجهیزات شیمیایی کاربرد دارد. برای مثال، بوته‌های نقره‌ای که برای ذوب قلیایی استفاده می‌شوند، معمولا حاوی ۰٫۱۵ درصد نیکل هستند تا از تبلور مجدد نقره در دمای بالا جلوگیری شود. همچنین در برخی فرایندهای شیمیایی با فلوئور از مس و نقره استفاده می‌کنند.

بخشی از تجهیزاتی که در دمای بالا کار می‌کنند، با نقره پوشش داده می‌شوند. از نقره و آلیاژهای آن با طلا نیز برای ساخت آب‌بندهای سیمی یا حلقه‌ای در کمپرسورهای اکسیژن و تجهیزات خلأ استفاده می‌شود.

کاتالیزور

برای مثال اکسایش اتانول با نقره ریزدانه به شکل زیر است.

$$C_2H_5OH + 3O_2 \xrightarrow{Ag} 2CO_2 + 3H_2O$$

اثر عنصر نقره بر سلامت انسان

نقره نقش زیستی شناخته‌شده‌ای در بدن انسان ندارد. مصرف یا استنشاق طولانی‌مدت ترکیبات نقره می‌تواند باعث بروز عارضه‌ای به نام آرژیریا (Argyria) شود. در این وضعیت، پوست و غشاهای مخاطی به رنگ خاکستری درمی‌آیند. از طرف دیگر، نقره خاصیت ضدمیکروبی دارد و می‌تواند بسیاری از میکروارگانیسم‌های ساده‌تر را به‌طور موثری از بین ببرد.

نقره فلزی سمی برای انسان نیست و حتی می‌توان از آن برای تزئین مواد غذایی استفاده کرد. با این‌حال، بیشتر نمک‌های نقره سمی هستند. برخی ترکیبات نقره مانند فلوئورید نقره و نیترات نقره خاصیت خورندگی دارند و می‌توانند به بافت‌های بدن آسیب برسانند. تماس یا مصرف این ترکیبات ممکن است باعث التهاب دستگاه گوارش، اسهال، کاهش فشار خون، گرفتگی عضلات، فلج و حتی توقف تنفس شود.

اثر نقره بر محیط زیست

برخی از این محصولات در ادامه معرفی شده است.

• پانسمان زخم و چسب زخم
• سوند و لوله‌های تنفسی
• پیوندهای پزشکی، دریچه‌های مصنوعی قلب و سیمان استخوان
• نخ بخیه
• صابون‌ها و مواد ضدعفونی‌کننده
• تجهیزات بهداشتی، نشیمنگاه توالت، دستگیره در، مبلمان و رنگ‌ها
• پارچه، فرش، لباس و کفش
• یخچال، ماشین لباس‌شویی، تلفن، صفحه‌کلید و ماشین‌حساب
• اسباب‌بازی کودکان و پستانک

در این محصولات از شکل‌های مختلف نقره استفاده می‌شود که برخی از آن‌ها سمیت بیشتری دارند. گسترش این کاربردها هم‌زمان با کاهش حدود ۲۵ تا ۴۰ درصدی مصرف نقره در صنعت عکاسی، به دلیل جایگزینی دوربین‌های دیجیتال، اتفاق افتاده است.

تاریخچه و روش تولید عنصر نقره

نقره از فلزاتی است که انسان از هزاران سال پیش آن را می‌شناخته و در زندگی روزمره خود به کار می‌برده است. ظاهر درخشان و کمیاب بودن این فلز باعث شده بود که از گذشته برای ساخت سکه، زیورآلات، آثار هنری و وسایل تزئینی از آن استفاده کنند. نام لاتین نقره آرژانتوم (Argentum) است و نماد شیمیایی آن، Ag، از همین نام گرفته شده است.

بقایای کوره‌های ذوب و توده‌های پسماند در نزدیکی معادن باستانی ترکیه و یونان نشان می‌دهند که استخراج نقره از حدود ۳۰۰۰ سال پیش از میلاد آغاز شده است. در آن دوران، برای خالص‌سازی نقره از روشی به نام کوپلاسیون (Cupellation) استفاده می‌کردند. در فرایند کوپلاسیون، فلز مذاب را در ظرفی کم‌عمق حرارت می‌دادند و جریان شدیدی از هوا را روی سطح آن می‌دمیدند. در اثر این کار، فلزات دیگر مانند سرب و مس اکسید می‌شدند، اما نقره بدون تغییر باقی می‌ماند و از آن‌ها جدا می‌شد.

استخراج نقره

روش استخراج نقره در طول زمان تغییر کرده است. در گذشته، این فلز بیشتر با روش‌های دستی از معادن به دست می‌آمد، اما امروزه برای استخراج آن از سنگ معدن‌های مختلفی مانند آرژانتیت (سولفید نقره) استفاده می‌شود. در ادامه، نقره را با روش‌هایی مانند سیانوراسیون، ذوب و پالایش الکترولیتی از سایر مواد جدا می‌کنند.

البته نقره همیشه به‌صورت مستقل استخراج نمی‌شود. بخش زیادی از آن هنگام استخراج فلزاتی مانند سرب، روی و مس به دست می‌آید. پس از استخراج نیز، فرایند پالایش انجام می‌شود تا نقره به خلوص مورد نظر برسد. مکزیک، پرو، چین و روسیه از کشورهای مهم تولیدکننده نقره در جهان هستند.

معادن عنصر نقره

در این مطلب از مجله فرادرس آموختیم عنصر نقره چیست. نقره در طبیعت پراکندگی گسترده‌ای دارد، اما مقدار آن در مقایسه با بسیاری از فلزات بسیار کم است. این فلز حدود ۰٫۰۵ قسمت در میلیون از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. تقریبا تمام سولفیدهای سرب، مس و روی نیز حاوی مقداری نقره هستند. میزان نقره در سنگ معدن‌های حاوی این فلز متفاوت است و می‌تواند از مقادیر بسیار ناچیز تا چند هزار اونس تروا در هر تن، معادل حدود ۱۰ درصد، متغیر باشد.

نقره بیشتر در سنگ معدن‌های سرب، مس و آرسنید کبالت وجود دارد و در طبیعت اغلب همراه با طلا یافت می‌شود. بخشی از نقره نیز به‌صورت آزاد یا طبیعی، یعنی بدون ترکیب با عناصر دیگر، در طبیعت وجود دارد و ذخایر آن از نظر اقتصادی اهمیت دارند.