银
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银（英语：Silver），俗称白银，是一种化学元素，其化学符号为Ag（源于拉丁语：argentum），原子序数为47，原子量为107.8682 u。银是柔软且带有白色光泽的金属，它的导电率、导热率、反射率在金属中名列前茅。银在地壳中以高纯度的元素（自然银）存在，或与其他金属以合金形式存在，也以矿石的形式存在（如辉银矿和角银矿）。大部分的银是铜、金、铅和锌精炼的副产品。
银长期以来被视为贵金属。金融上，银金属被用于许多投资型硬币中，有时与金一起使用，形成金银复本位制度[2]。虽然银的丰度高于金，但它作为自然金属的丰度低于金[3][需要较佳来源]。
银的纯度通常用千分比描述，例如纯度94％的银合金在英文中被称为“0.940 fine”。银的用途广泛，除了货币和投资媒介（硬币和金条）以外，也用于太阳能电池、净水器、珠宝、装饰品、高价值餐具和器具（因此有银器之称）、电气接触、导电材料、特殊用途的镜面及窗户涂料、催化剂、彩绘玻璃的著色剂，以及糖果中的食用色素。此外，银的化合物用于照相底片和X光底片。硝酸银和其他银化合物的稀溶液可作为消毒剂，添加到绷带和伤口敷料、医用导管和其他医疗器材中。
性质
[编辑]
银原子具有47个电子，电子组态为Kr4d105s1，价电子组态类似于铜（Ar3d104s 1）和金（Xe4f145d106s1），这导致金、银、铜的物理和化学性质相似，三者都被归类为元素周期表中的11族元素；11族也是d区元素中少数电子组态完全一致的族[5]。银的价电子组态比较特别，在全满的d副壳层上还有一个半满的s副壳层，这是许多奇异性质（例如导电性、标准电极电位等等，详见下文）的成因。[6]
银以面心立方晶格结晶，体积配位数为12，这点也类似于铜和金。[7]
物理性质
[编辑]纯白银颜色白，有金属光泽ff质软，掺有杂质后变硬，颜色呈灰、红色。纯白银的比重为10.5，熔点961.78 °C。[来源请求]
因为独特的电子组态，银原子之间的金属键缺乏共价特征，而且强度相对较弱。这种特性可以解释单晶银的低硬度和高延展性。[8]因此可以碾压成只有0.3微米厚的透明箔，1克重的银粒就可以拉成约两公里长的细丝。[来源请求]
银具有明亮的白色金属光泽[9]，这一特性也成为“银色”的名称来源[6]此外，银还可以进行高度抛光[9]。银的反射率甚佳；当入射光的波长大于450 nm时，银的反射率大于铝。[10]不过当波长小于450 nm时，银的反射率低于铝，并在310 nm附近下降到零。[11]
11族元素普遍具有极高的导电性和导热性。因为它们有半满的s副壳层，而且s副壳层不跟全满的d副壳层产生相互作用；这种相互作用发生在其他过渡金属中，会降低电子的跃迁。[12]
银的导电率是所有金属中最高的，接触电阻则是所有金属中最低的[5]。不过由于银的成本较高，所以没有广泛运用在导线，反而是铜线比较常用；但射频工程是一个例外（尤其是特高频和更高的频率），这是因为交流电在射频下有较为显著的集肤效应（亦即电流倾向在导体表面流动），所以镀银可以改善导线的导电性[13]。另外，美国在二战期间使用了13540吨的银制造电磁铁，用来浓缩铀，主要是因为战时铜的短缺。[14][15][16]
纯银的热导率高于其他所有金属，不过低于非金属碳（金刚石）和超流体氦-4[5]。
银容易与铜、金以及锌形成合金。锌浓度较低的锌－银合金可视为“锌溶于银”的面心立方固体溶液，其结构与纯银类似。而随著锌的浓度上升，价电子浓度也上升，晶体结构会逐步转换成体心立方（电子浓度 1.5）、复杂立方（电子浓度 1.615）和六方最密堆积（电子浓度 1.75）。[7]
同位素
[编辑]自然界存在的银有两种稳定同位素：107Ag和109Ag，其中前者的丰度略高（51.839%）。银的两种同位素丰度几乎相同，这在元素周期表中十分罕见（溴是另一个例子）。银的原子量是107.8682(2) 克/摩尔[17][18]。由于银化合物（尤其是卤化银）在重量分析法中很重要，所以银的原子量也是分析化学中一项非常重要的参数。[17]就核合成而言，银的两种稳定同位素都是透过中子捕获产生的（一种是在恒星中透过S-过程产生的，另一种是在超新星中透过R-过程产生的）[19]。
银有二十八个放射性同位素的特性已被测定，其中最稳定的依次是105Ag（半衰期41.29天）、111Ag（半衰期7.45天）、112Ag（半衰期3.13小时）。银也有很多亚稳态核素，其中最稳定的依次是108mAg（半衰期418年）、110mAg（半衰期249.79天）、106mAg（半衰期8.28天）。其馀的放射性同位素的半衰期均短于一小时，大部分短于三分钟[20]。
银的同位素原子量从92.950（94Ag）到129.950（130Ag）不等。[21][22]丰度最高的稳定同位素（107Ag）之前的同位素的衰变类型主要是电子捕获，生成钯（46号元素）的同位素，而107Ag之后的同位素的衰变类型则主要是β衰变，生成镉（48号元素）的同位素[23]。
107Pd β衰变成107Ag的半衰期为650万年。铁陨石是仅有的“钯-银比”高到可以测量107Ag富度变化的物体。由放射性产生的107Ag首次发现于1978年美国圣塔克拉拉的陨石[24]。发现者提出，一些小型铁核的行星与其异体，可能是在一千多万年前的核合成事件中产生的。从这熔化过的星球本体中，观察到的107Pd–107Ag比值，反映出早期太阳系的吸积中应存在著不稳定的核种[25]。
化学
[编辑]| 氧化态 | 配位数 | 立体化学 | 代表的化合物 |
|---|---|---|---|
| 0（d10s1） | 3 | 平面 | Ag(CO)3 |
| 1（d10） | 2 | 线性 | [Ag(CN)2]- |
| 3 | 三角形平面 | AgI(PEt2Ar)2 | |
| 4 | 四面体 | [Ag(diars)2]+ | |
| 6 | 八面体 | AgF，AgCl，AgBr | |
| 2（d9） | 4 | 方形平面 | [Ag(py)4]2+ |
| 3（d8） | 4 | 方形平面 | [AgF4]- |
| 6 | 八面体 | [AgF6]3- |
就氧化性来说，银是一种相当不活泼的金属。银的标准电极电位很高（E0(Ag+/Ag)= +0.799 V）[6]。这是因为它的4d副壳层全满，不能有效屏蔽最外层5s轨域的静电力。
在11族元素中，银的第一游离能最低（730.8 kJ/mol，表现出5s轨域的不稳定性），不过第二和第三游离能高于铜和金（表现出4d轨域的稳定性），因此银最常见的化合价是+1。在同一周期的过渡元素中，化合价的范围由左至右越来越小，这是因为随著d副壳层逐渐被填满，能量也趋于稳定[27]。
在形成离子方面，银和铜有些许差异；虽然铜(II)离子（Cu2+）缺乏稳定填满的d副壳层，但是它的水合焓大于铜(I)离子（Cu+，旧称亚铜离子），这造成Cu2+在水溶液和固体中更稳定；银本来也应该出现这种效应，但是由于银的第二游离能太大，所以Ag2+的稳定性较差，反而让Ag+成为水溶液和固体中较稳定的离子[27]。
由于银的原子半径较小，第一游离能较高，大多数银化合物都有显著的共价性[6]。此外，银的电负度为1.93，高于铅（1.87）；电子亲和力方面，为125.6 kJ/mol，远远高于氢（72.8 kJ/mol），并且略低于氧（141.0 kJ/mol）[28]。由于d副壳层全满，银在化合价为+1的时候不太像4族到10族的过渡金属；它通常可以形成相当不稳定的有机金属化合物、线性错合物（配位数非常低，只有2）、两性氧化物[29]以及后过渡金属之类的秦特相[30]。另外，即使没有π受体配基，银的+1氧化态也是稳定的，这点也与其他过渡金属不同[27]。
化学反应
[编辑]与酸的反应
[编辑]银不易与稀硫酸反应，因此硫酸在珠宝制造中用来清洗银焊及退火后留下的氧化铜火痕。
不过银可以溶解于溶于热浓硫酸：
- 2Ag + 2H
2SO
4 (浓) → Ag
2SO
4 + SO
2↑ + 2H
2O
银溶于硝酸，生成硝酸银，其副产物取决于温度与硝酸浓度。与浓硝酸反应时，连带生成二氧化氮；与稀硝酸反应时，则是生成一氧化氮[注 1]。
- Ag + 2HNO
3(浓) → AgNO
3 + NO
2↑ + H
2O - 3Ag + 4HNO
3(稀) → 3AgNO
3 + NO↑ + 2H
2O
与碱的反应
[编辑]在空气存在下，特别是在过氧化氢存在下，银容易溶解在氰化物的水溶液中[26]。
与卤素的反应
[编辑]- 2Ag + F
2 → 2AgF（暗棕色） - 2Ag + Cl
2 → 2AgCl（白色） - 2Ag + Br
2 → 2AgBr（淡黄色） - 2Ag + I
2 → 2AgI（黄色）
银也可能与氟形成+2价的二氟化银：
- Ag + F
2 → AgF
2
与氧族元素的反应
[编辑]即使在炙热下，银也不会和氧气发生反应，其反应性小于铜[注 2]、大于金。
银会与硫及硫化物发生反应[注 3]。例如银与硫加热化合成硫化银（Ag
2S）：
- 2Ag + S → Ag
2S
又如：银在空气中与硫化氢（H
2S）反应，形成黑色的硫化银（Ag
2S）。
- 4 Ag + O
2 + 2 H
2S → 2 Ag
2S + 2 H
2O
这是银币或银制物品失去光泽的原因之一。当银制电器触点在富含硫化氢的环境下工作时，触点上的硫化银会还原生成银晶须[31]。
- 2 Ag + Se → Ag2Se
- 2 Ag + Te → Ag2Te
化合物
[编辑]银的常见氧化态为+1价（最稳定的状态），较少见也较不稳定的为+2价（例如二氟化银）、甚至是+3价（例如三氟化银）[32]。
+1价化合物
[编辑]硝酸盐
[编辑]硝酸银是一种透明或白色晶体，易溶于水，成为无色透明溶液。实验室中，硝酸银是银(I)离子的主要来源；在工业上，硝酸银是合成许多其他银化合物的原料，也可作为防腐剂，还用于彩色玻璃中的黄色添加剂。
卤化物
[编辑]
银的卤化物称为卤化银。银(I)离子的卤化物包含氟化银（AgF）、氯化银（AgCl）、溴化银（AgBr）、碘化银（AgI），其中除了氟化银溶于水以外，其馀三者皆难溶于水，所以它们透过向银(I)离子中加入卤素离子而沉淀出来：
- Ag+
+ Cl−
→ AgCl↓（白色） - Ag+
+ Br−
→ AgBr↓（淡黄色） - Ag+
+ I−
→ AgI↓（黄色）
银(I)离子因而常用于检验氟以外的卤素离子，也用于重量分析法。
氯化银可用于制造检测pH值和测量电位的玻璃电极，以及用于玻璃的透明水泥。将碘化银撒入云层中，可以制造人工降雨。
氟化银的二水合物[33][34]、氯化银、溴化银和碘化银都是感光性物质，后三者可制造黑白照相术中的感光乳剂，目前较常用的是后两者。在照相术等领域中，银盐（英语：silver salt）常代指卤化银。
氧化物与氢氧化物
[编辑]向银(I)离子加入氢氧化钠，可短暂形成白色的氢氧化银沉淀，但不稳定，会立即分解为棕黑色的氧化银（Ag
2O），所以化学反应一般写成：
- 2 Ag−
+ 2 OH−
→ Ag
2O↓ + H
2O
氨错合物
[编辑]虽然银(I)离子与氨水也可形成氧化银沉淀：
- 2 Ag−
+ 2 NH
4OH → Ag
2O ↓ + H
2O + 2 NH+
4
但是当铵离子过量时，可形成二氨合银(I)错离子（[Ag(NH
3)
2]+
），因而使氧化银溶于氨水：
- Ag
2O + 4HN
3 + H
2O → [Ag(NH
3)
2]+
+ 2OH−
[Ag(NH
3)
2]+
溶液也称为银氨溶液或者多仑试剂，具有弱氧化性，可使醛基的有机化合物（例如醛类、甲酸、葡萄糖等）氧化，同时使银(I)还原为金属银，这称为银镜反应，实验室中可用来检验醛基的存在[35]，工业上可以在玻璃上镀银、制造镜子。
碳酸盐
[编辑]银(I)离子遇碳酸根可沉淀得黄色的碳酸银（Ag
2CO
3）[36]：
- 2 Ag−
+ CO2−
3 → Ag
2CO
3 ↓
碳酸银可溶于酸，变回银(I)离子，并分解出二氧化碳：
- Ag
2CO
3 + 2H+
→ 2Ag−
+ H
2O + CO
2 ↑
氰化物与氰错合物
[编辑]- Ag−
+ CN−
→ AgCN ↓
但是溶液如果有过量的CN−
，就可形成错离子[Ag(CN)
2]−
和[Ag(CN)
3]−
，于是可进一步溶于水。氰化银钾（KAg(CN)
2）为Ag(CN)−
2与钾离子形成之错盐，可以用于电镀银[36]。
硫氰酸盐
[编辑]- AgNO
3 + KSCN → AgSCN ↓ + KNO
3
具有爆炸性的盐
[编辑]在乙醇（C
2H
5OH）的存在下，银与硝酸反应可形成雷酸银（AgONC），这是一种对碰撞很敏感的强烈炸药，可用于雷管。其他危险易爆的银化合物包括叠氮化银（AgN
3），由硝酸银与叠氮化钠 （NaN
3）反应得到；[37]还有乙炔银（Ag
2C
2），由硝酸银或银氨溶液与乙炔（C
2H
2）反应得到。
其它价态的化合物
[编辑]银还能形成其它价态的化合物，如+½价的氟化亚银（Ag
2F）、+2价的二氟化银（AgF
2）、一氧化银（AgO）、+3价的三氟化银等。银的+3价化合物需要非常强的氧化剂（例如氟或过二硫酸盐）才能得到。而且有些+3价化合物会与大气中的水分反应，并腐蚀玻璃[38]。实际上，三氟化银通常是由银或氟化银(I)与已知最强的氧化剂二氟化氪反应而获得。[39]
语源
[编辑]银的拉丁文为argentum（比较古希腊语 ἄργυρος, árgyros），源于原始印欧语字根 h₂erǵ-，意为“白色”或“闪亮的”[40]。argentum也是其化学符号Ag的来源。
银的英文silver在古英语中有许多拼法，例如seolfor和siolfor。同源词有古高地德语的silabar、哥德语的silubr、古诺斯语的silfr，这些全都源自原始日耳曼语的*silubra。
汉语族的“银”[注 4]与藏语དངུལ（dngul）、缅甸语ငွေ（ngwe）同源。日语汉音ぎん、韩语은、越南语儒字ngân均源自中古汉语。
历史
[编辑]![[icon]](/wiki/File:Wiki_letter_w_cropped.svg){kind=small} | 此章节需要扩充。 (2023年12月25日) |
因为银的活跃性低，其元素型态容易被发现，也容易被萃取，故此在古时的中国和西方分别已认定为五金和炼金术七金之一。古代西方的炼金术和占星术也将七金中的银与七曜中的月连结，排序在金和日之后。
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银制花瓶，约2400 BC -
以白银作为原料铸造的货币（墨西哥银圆）
(plata)(01).jpg)
应用
[编辑]- 制造银器，如烛台、餐具，还有勋章、奖座、奖杯、奖牌（银牌）等等。
- 制成银饰，如首饰、戒指。较好的材质为925银，即92.5%银加入7.5％的铜，为Tiffany & Co.所开创的标准。
- 与汞、锡等其他金属在室温混合成的混合物，得广泛用于牙医上。
- 制造控制棒来控制核连锁反应。
- 工业上或实验室中用作催化剂。
- 在电子工业上是重要的导电材料。
- 制造合金、硝酸银和其它银的化合物等。
- 用作制造镜子反光面。
金融用途
[编辑]货币
[编辑]已知最早的硬币是在公元前600年左右在小亚细亚的利底亚王国铸造的；利底亚的硬币是琥珀金制成的，这是一种天然存在的金和银的合金，可在利底亚境内使用。自从那时，人类金融史发展出银本位制（以固定重量的白银作为标准会计计量单位），散布至世界各地，直到20世纪为止都是主流的货币制度。历史上著名的银币包括古希腊的德拉克马、古罗马的第纳里乌斯、伊斯兰的迪拉姆、古印度的卡夏帕那（自莫卧儿帝国时代起成为卢比，混合了金、银、铜）、古中国的银两以及西班牙银圆等。由于银币这个用途，在许多语言中，“银”这个词也有金钱的意涵（例如法语argent），或者被当作金钱的量词（例如客家话“个银”）。此外，汉语族、日语、韩语等语言均以“银行”指称金融机构。
银币的制造过程如下：将棒状或锭状铸银压制成正确的厚度、进行热处理、再切割，成为胚板，然后用压铸机压模机研磨、压制这些胚板；现代压铸机每小时可生产8000个银币[41]。
用于造币的银相对其他用途的占比随时间波动很大，例如在战时，人们往往用更多的银来铸造钱币，为战争提供资金[41]。
金融商品
[编辑]如今，白银是四种贵金属商品中的一种（其他为钯、铂和金），它的ISO 4217代码为XAG[42]。除了现货以外，白银也是期货、选择权、权证、ETF等衍生性金融商品的标的物。
白银价格通常以金衡盎司为单位计算。1金衡盎司等于31.1034公克。不过2015年中国恢复了公制，目前银和金的价格是以公克为单位。
和黄金一样，尽管白银的实体市场分布在全球，但大多数批发柜台买卖交易都是透过伦敦金银市场进行清算的，所交易的商品在中文圈又被称为“伦敦银”。价格每天在伦敦时间的中午发布一次，交易周期为24小时，世界各国的银行会以伦敦金银市场协会（LBMA）成员的身份参与交易；据统计，伦敦金银市场每天清算的白银重量可达2亿金衡盎司[43]，交易额超过5亿美元[44]。在伦敦金银市场，白银通常是用美元（USD）、英镑（GBP）和欧元（EUR）报价。
1980年3月27日星期四银价曾大幅下跌，史称白银星期四。2024年1月，白银的价值为落在每金衡盎司23.06美元左右，约合每公斤745.58美元[45][46]。近50年来黄金和白银的价格比大约是55:1，两者的价格没有恒久不变的关系[47]。
在生物中作用
[编辑]银的离子以及化合物对某些细菌、病毒、藻类以及真菌显现出毒性，但对人体却几乎是完全无害的。银的这种杀菌效应使得它在活体外就能够将生物杀死。然而，银制品的测试以及标准化却存在很大难度。
希波克拉底曾经有描述银在治疗和防止疾病方面的功用。腓尼基人曾经用银瓶子来盛放水、酒和醋，以此防止这些液体变坏。20世纪初期，人们也曾把银币放在牛奶，以此来延长牛奶的保鲜期。银的杀菌机制长期以来一直为人们所争论探讨，但至此还没有确凿的定论。其中一个很好的例子是微动力效应，成功的解释了银离子对微生物的作用，但却不能解释其对病毒的作用。
凝胶以及绷带大量使用银。银的抗菌性来源于银离子。由于银离子可以和一些微生物用于呼吸的物质（比如一些含有氧、硫、氮元素的分子）形成强烈的结合键，以此使得这些物质不能为微生物所利用，从而使得微生物窒息而亡。
在抗生素发明之前，银的相关化合物曾在第一次世界大战时用于防止感染。
银作为效用广泛的抗菌剂正在进行新的应用。其中一方面就是将硝酸银溶于海藻酸盐中，用于防止伤口的感染，尤其是烧伤伤口的感染。2007年，一个公司设计出一种表面镀上银的玻璃杯，这种杯子号称具有良好的抗菌性。除此之外，美国食品和药品管理协会（FDA）最近也审批通过了一种内层镀银的导气管的应用，因为研究表明这种导气管能够有效的降低导气管型肺炎。
银并不会对人的身体产生毒性，但长期接触银金属和无毒银化合物也会引致银质沉著症，在皮肤表面会显现灰蓝色[48][49]。
参见
[编辑]
备注
[编辑]参考资料
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引用文献
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延伸阅读
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外部链接
[编辑]- 元素银在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍（英文）
- EnvironmentalChemistry.com —— 银（英文）
- 元素银在The Periodic Table of Videos（诺丁汉大学）的介绍（英文）
- 元素银在Peter van der Krogt elements site的介绍（英文）
- WebElements.com – 银（英文）
