Silber
Silber ist ein chemisches Element. Es gehört zu den Münzmetallen.
Silber ist ein Edelmetall und chemisches Element aus der ersten Nebengruppe (Kupfergruppe) des Periodensystems. Das Elementsymbol Ag leitet sich von dem lateinischen Wort Argentum = Silber ab. Es ist ein sehr weiches und gut verformbares Schwermetall und besitzt die größte elektrische Leitfähigkeit aller Elemente.
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||
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| Allgemein | |||||||||||||||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Silber, Ag, 47 | ||||||||||||||||||||||||
| Serie | Übergangsmetalle | ||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 11, 5, d | ||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | silbrig | ||||||||||||||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 1 · 10-5 % | ||||||||||||||||||||||||
| Atomar | |||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 107,8682 | ||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 160 (165) pm | ||||||||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | 153 pm | ||||||||||||||||||||||||
| van der Waals-Radius | 172 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Kr]4d105s1 | ||||||||||||||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 18, 1 | ||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände (Oxide) | 1 (amphoter) | ||||||||||||||||||||||||
| Normalpotential | 0,8 V (Ag+ + e- → Ag) | ||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 1,93 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||
| Austrittsarbeit | 4,3 eV | ||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | kubisch flächenzentriert | ||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||||||||||||||||||||
| Modifikationen | - | ||||||||||||||||||||||||
| Dichte (Mohshärte) | 10490 kg/m3 (2,5) | ||||||||||||||||||||||||
| Magnetismus | - | ||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1234,93 K (961,78 °C) | ||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 2435 K (2162 °C) | ||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 10,27 · 10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 250,58 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 11,3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | 0,34 Pa bei 1234 K | ||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 2600 m/s bei 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||
| Verschiedenes | |||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 232 J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 63 · 106 S/m | ||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 429 W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 731,0 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 2070 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 3361 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Isotope | |||||||||||||||||||||||||
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| NMR-Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen. | |||||||||||||||||||||||||
Silber als Mineral
Silber wird gediegen in der Natur gefunden. Das strahlendweiße Metall kristallisiert im kubischen Kristallsystem und hat einen metallischen Glanz. Frisch abgeschiedenes Silber reflektiert weit über 99,5 % des sichtbaren Lichtes und stellt somit das "weißeste" aller Gebrauchsmetalle dar. Die Oberfläche des Silbers ist meist durch Oxide und Sulfide braun bis violettschwarz gefärbt, Strichfarbe ist ein gräuliches Weiß. Mit abnehmender Korngröße wird die Farbe immer dunkler und ist bei photographisch fein verteilten Silberkristallen schwarz. Das Feinmetall ist ein hervorragender Leiter für Elektrizität und Wärme. Mit einer Härte von 2,5 bis 3 ist Silber zudem ein sehr weiches Metall, nur wenig härter als Feingold und etwas weicher als Kupfer: Ein Gramm lässt sich zu einem zwei Kilometer langen Faden ziehen.
Vorkommen
Gediegenes Silber tritt meist in Form von Körnern oder als drahtig verästeltes Geflecht in Hydrothermaladern auf. Das meiste Silber wird aber aus Silbererzen, die oft zusammen mit Blei-, Kupfer- und Zinkerzen als Sulfide vorkommen gewonnen. Die größten Silberproduzenten sind heute Mexiko, Peru, Bolivien und USA. Beträchtliche Silbermengen fallen auch bei der Raffination der Massenmetalle Kupfer, Blei und Zink an, deren Gewinnung so auch Einfluss auf das Silberangebot der Weltmärkte hat. Weitergehend fällt Silber als Verunreinigung aus der Edelmetallgewinnung mit ab. Wie bei den anderen Edelmetallen spielt die Wiederaufarbeitung silberhaltiger Materialien im Rahmen des Recyclings von beispielsweise Fotopapieren, Röntgenfilmen, Entwickler- und Fixierbädern, Elektronikmaterialien und Batterien eine gewichtige Rolle.
Verwendung
Silber findet seit Jahrhunderten Verwendung für erlesene und wertbeständige Essbestecke, Tafel- und Kirchengerät. Vor der Erfindung des Porzellans war es hochgeschätzter als das Zinn- und Holzgeschirr der einfachen Leute. Silber eignet sich besonders für Schmuck, wurde aber auch in Form von Silbermünzen immer schon als Zahlungsmittel eingesetzt. In Form von Silberbarren ergänzt es als Hortmetall Gold und Platin. Bei Schmuck und Barren kann der Silbergehalt an der Repunze abgelesen werden. Durch die hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit gepaart mit der optischen Reflexionsfähigkeit ist es auch für Anwendungen in Elektrik, Elektronik und Optik prädestiniert. Die Metallbeschichtung von Glasspiegeln beruht auf der chemischen Versilberung von Glasscheiben, Christbaumschmuck, Optiken-, Licht und Wärmereflektoren um nur einige zu nennen. Die Schwärzung der Silbersalze durch Licht wird in Fotopapier benutzt, und bildet die Grundlage der klassischen Fotografie seit Mitte des 19. Jahrhundert.
Silberlegierungen (mit Kupfer, Zink, Zinn, Nickel, Indium, etc.) finden in der Technik als Lotlegierungen (Hartlöten), Kontaktmaterialien, Leitmaterial in der Elektrotechnik und Wärmetechnik, in der Dentaltechnik und im dekorativen Bereich Verwendung.
Als Lebensmittelfarbstoff E 174 wird es ebenso wie Gold (Lebensmittelfarbstoff E 175) auch im Speisenbereich, zum Beispiel für Überzüge von Süßwaren oder zur Verzierung von Pralinen und bei Getränken wie etwa Likören verwendet.
Silbersalze färben Glas und Emaille gelb.
Silberfäden oder Silberionen hemmen in der antimikrobiellen Ausrüstung von Textilien das Wachstum von Bakterien auf der Haut und verhindern damit unangenehme Gerüche.
Silberlegierung
Die heute gebräuchlichsten Silberlegierungen haben einen Feingehalt von 800/1000, 835/1000 und 925/1000 Teilen Silber, legiert mit einem anderen Metall, meist Kupfer zur Festigkeitssteigerung. In Hinblick auf den Export werden heute Korpuswaren vorwiegend aus einer Silberlegierung mit einem Feingehalt von 935/1000 hergestellt, da die Waren mit Silberloten gelötet werden, deren Feingehalt niedriger ist, um letztendlich dem gesetzlich geforderten Gesamtfeingehalt von beispielsweise 925/1000 zu genügen. Auch bei stark beanspruchten Bestecken geht seit Jahren der Trend zum Sterlingsilber. Neusilber ist dagegen kein Silber, sondern eine silberähnliche, weiße Unedelmetalllegierung aus Kupfer-Nickel-Zink. Silberwaren werden in der Regel abschließend feinversilbert, Bestecke und Verschleißartikel hartversilbert. Durch die sehr reine Silberbeschichtung wird die verkaufsfördernde strahlendweiße Silberfarbe und ein stark vermindertes Anlaufen der Waren erreicht.
Silber wird häufig auch vergoldet, man nennt es mit einem aus dem Französischen beziehungsweise Lateinischen stammenden Wort dann Vermeil.
Chemische Eigenschaften
Silber ist als Edelmetall relativ reaktionsträge. An normaler Luft läuft seine Oberfläche allerdings mit der Zeit schwarz an, insbesondere durch Reaktion mit Schwefelwasserstoff H2S, der das elementare Silber zu Silbersulfid (Ag2S) oxidiert:
- 4 Ag + 2 H2S + O2 → 2 Ag2S + 2 H2O
Licht, höhere Temperaturen, Feuchtigkeit, Schwefelspuren und Sauerstoff beschleunigen diesen Prozess.
Silber ist mit den meisten Metallen legierbar. Gut legieren lässt es sich mit Gold oder Palladium (ein Palladiumgehalt von 20 bis 30 Prozent macht das Silber anlaufbeständig). In begrenztem Umfang lässt sich das Silber mit Chrom, Mangan oder Nickel legieren. Es lässt sich gar nicht legieren mit Kobalt oder Eisen.
Silber ist in feinstverteilter Form bakterizid, also schwach toxisch, was aufgrund der großen reaktiven Oberfläche auf die hinreichende Entstehung von löslichen Silberionen zurückzuführen ist. Im lebenden Organismus werden Silberionen jedoch in der Regel schnell an Schwefel gebunden und scheiden aus dem Stoffkreislauf als dunkles, sehr schwerlösliches Silbersulfid aus.
Silbergeschirr und Gerät geben beim Gebrauch immer etwas Silber mit an die Speisen und Getränke ab, was sich in dem unangenehmen Metallgeschmack bemerkbar macht. Um dies zu unterbinden und wohl auch deren Reinigung zu vereinfachen, werden silberne Trinkgefäße schon von alters her innen vergoldet.
In den meisten Verbindungen liegt Silber in der Oxidationsstufe +1 vor, es gibt aber auch die Oxidationsstufen +2, wie beispielsweise im Tetrapyridinosilber(II)-persulfat - [Ag(C5H5N)4]S2O8 - oder im Silber(II)-fluorid, und +3, wie im Kaliumtetrafluoroargentat(III) - K[AgF4].
Silbersalze sind in der Regel farblos. Typische Verbindungen sind die Salze Silberchlorid (AgCl), Silberbromid (AgBr) und Silbernitrat (AgNO3). Von den Salzen des Silber(I) sind die Halogenide, mit Ausnahme des Silberfluorids (AgF), und das Sulfid (Ag2S) in Wasser und Säuren schwer bis unlöslich. Gut löslich hingegen sind Nitrat (AgNO3), Chlorat (AgClO3), Perchlorat (AgClO4) und Fluorid (AgF); mäßig löslich sind Sulfat (Ag2SO4), Acetat (CH3COOAg) und Nitrit (AgNO2).
Als Edelmetall löst sich Silber nur in oxidierenden Säuren, wie beispielsweise konzentrierter Salpetersäure (HNO3) oder heißer konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4):
Die sehr giftigen Silbercyanide werden u. a. in galvanischen Bädern zur Versilberung und Farbvergoldung (hellgelb-grünlichgelb) eingesetzt.
Sehr ausgeprägt bei Silber(I) ist die Neigung zur Bildung von Komplexionen, meist mit der Koordinationszahl 2. Diese Komplexionen sind mit Ausnahme des erst in starker salzsaurer Lösung entstehenden [AgCl2]- nur in alkalischer (basischer) oder neutraler Lösung beständig.
Physikalische Eigenschaften
Silber ist ein weiß glänzendes Edelmetall. Die Schmelztemperatur unter Normaldruck beträgt 961,78 °C und die Siedetemperatur 2162 °C. Silber siedet unter Bildung von einatomigem, blauem Dampf. Das Edelmetall besitzt eine Dichte von 10,49 g/cm³ (bei 20 °C) und eine Härte nach Mohs von 2,5. Es leitet die Wärme und Elektrizität am besten von allen Metallen und lässt sich wegen seiner Dehnbarkeit und Weichheit zu feinsten, blaugrün durchschimmernden Folien von einer Dicke von nur 0,002 bis 0,003 Millimeter aushämmern oder zu sehr dünnen, bei 2 Kilometer Länge nur 0,1 bis 1 Gramm wiegenden Drähten (Filigrandraht) ausziehen.
Silber in der Medizin
Silberverbindungen finden als Desinfektionsmittel und als Therapeutikum in der Wundtherapie Verwendung. Silberionen, adsorbiert an einem Aktivkohleträger, töten die für eine Wundinfektion verantwortlichen pathogenen Bakterien ab.
Dabei kommen verschiedene Wirkmechanismen zum Einsatz:
- Blockierung von Enzymen und Unterbindung deren lebensnotwendiger Transportfunktionen in der Zelle
- Beeinträchtigung der Zellstrukturfestigkeit
- Schädigung der Membranstruktur und Änderung des osmotischen Gleichgewichts in der Zelle durch Freisetzung von essentiellen Ionen wie Natrium und Kalium
Alle beschriebenen Effekte führen unmittelbar zum Zelltod.
Neben der Argyrie, einer irreversiblen schiefergrauen Verfärbung von Haut und Schleimhäuten, kann es bei erhöhter Silberakkumulation im Körper außerdem zu Geschmacksstörungen, Geruchsempflichkeit sowie zerebralen Krampfanfällen kommen.
Stark umstritten ist die therapeutische Einnahme von kolloidalem Silber, das seit einigen Jahren wieder verstärkt ins Blickfeld der Öffentlichkeit rückt und im Internet von nicht seriösen Anbietern zum Teil hoch gelobt und als Allheilmittel und Universalantibiotikum bezeichnet wird. Seriöse Anbieter echter Präparate fühlen sich dadurch diskreditiert und wehren sich gegen derartige Versprechungen. Leider sind gesicherte Aussagen über echtes kolloidales Silber dünn gesät und die Standpunkte für oder wider können gleichermaßen wissenschaftlich angefochten werden.
Wirtschaft
Da nach 1870 vorwiegend Gold als Währungsmetall verwendet wurde, verlor das Silber seine wirtschaftliche Bedeutung immer mehr. Das Wertverhältnis sank von 1:14 einige Zeit lang auf 1:100, später stieg es wieder etwas an. Heute liegt es auf ungefähr 1:80 oder etwas mehr. Das Angebot an Silber ist sehr von der Verbrauchs- und Produktionsentwicklung anderer Metalle abhängig.
Mitte des 19. Jahrhunderts hatte man endlich rostfreien Stahl entwickelt, der dann aufgrund seiner Gebrauchsfreundlichkeit und attraktiven Preises auch in Verband mit dem Wertewandel nach dem Ersten Weltkrieg die Einsatzbereiche des klassischen Silbers vordrang, man denke nur an Servierplatten, Bestecke, Leuchter, und Küchengerät. Gegenläufig dazu hat sich der Bereich Fotografie und Fotochemie unter Verwendung der Silbersalze während des ganzen 20. Jahrhunderts breit entwickelt und wird nun im Zuge der Umstellung auf die digitale Abbildungstechnik wieder an Bedeutung verlieren.
Trotz dieser Entwicklung ist die weltweite Silbernachfrage steigend und wird aktuell noch dadurch gedeckt, dass Staaten wie die Volksrepublik China zur Zeit ihre Silberreserven veräußern. Da der Bestand drastisch zur Neige geht, wird Silber zur Zeit allgemein als stark unterbewertet angesehen, was Anleger wie Bill Gates und Warren Buffett bereits dazu bewegt hat, hohe Summen in Silber zu investieren.
Geschichte
Silber wird von Menschen etwa seit dem 5. Jahrtausend v. Chr. verarbeitet. Es wurde zum Beispiel von den Assyrern, den Goten, den Griechen, den Römern, den Ägyptern und den Germanen benutzt. Damals galt es als wertvoller als Gold. Das Silber stammte meistens aus den Minen in Lavrion, die etwa 50 Kilometer südlich von Athen lagen. Im Mittelalter wurden Silbererzvorkommen im Harz (Goslar), in Sachsen (Freiberg und übriges Erzgebirge), Böhmen (Kutna Hora) und der Slowakei entdeckt. Später brachten die Spanier große Mengen von Silber aus Amerika nach Europa, dadurch sank der Wert.