Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

Сравнительно высокая химическая стойкость серебра позволила отнести его к благородным металлам. В сухом воздухе без агрессивных агентов при обычной температуре серебро покрывается слоем оксида толщиной 10–12 ангстрем (1 ангстрем = 10⁻¹⁰ м). Таким образом, серебро, находящееся в чистом сухом воздухе, покрывается бесцветной пассивной пленкой, не приводящей к изменению его внешнего вида. Серебро не взаимодействует с соляной и разбавленной серной кислотой даже при нагревании. Однако существует определенная группа химических реагентов, активно воздействующих на серебро. Оно легко реагирует с сероводородом, при этом на поверхности образуется тончайшая пленка сульфида (рис. 8.37).

Источником сероводорода в воздухе городов могут быть продукты разложения белковых соединений, резиновые изделия, а также некоторые полимеры. Серебро также темнеет при соприкосновении с веществами, содержащими серу: например, яичным белком, шерстью и др.

Постепенно пленка сульфида утолщается, темнеет, становится коричневой, а потом черной. В результате многие декоративные серебряные изделия покрываются красивой чернью в углублениях рельефа, что хорошо подчеркивает его выразительность. Это привело к тому, что со временем для усиления привлекательности изделия и придания ему состарившегося вида начали производить искусственное чернение (патинирование). В отличие от упомянутого ранее чернения с помощью специального сплава, использовали полисульфид калия, в результате на поверхности серебра образуется черная пленка сульфида Ag2S.

Потемневший за счет естественных процессов внешний вид неустойчив, постепенно при хранении вся поверхность металла становится тусклой, серой, иногда с цветами побежалости – первой стадией образования темного слоя, или покрывается пятнами, привлекательность черненого рельефа заметно снижается, причем этот процесс идет довольно быстро. Известно, например, что владельцы, обладавшие большими коллекциями таких изделий, держали специальную прислугу для чистки серебра. В основном чистили серебро механическими способами, например замшей, позже стали использовать мел.

Помимо сероводорода на серебро действует также и хлор, вызывая его потускнение; в этом случае пленка содержит хлорид серебра белого цвета (так называемое роговое серебро) (рис. 8.38).

Озон как сильный окислитель также вызывает потускнение серебра вследствие образования оксида Ag2O.

Существуют и иные реагенты, активно взаимодействующие с серебром. В быту соприкосновение с ними почти исключено, и они представляют интерес для различных химических превращений серебра. Наиболее известный реагент для «растворения» серебра – крепкая азотная кислота (рис. 8.39).

Концентрированная серная кислота взаимодействует с серебром только при нагревании (рис. 8.40).

Горячий водный раствор цианида калия при доступе воздуха растворяет металлическое серебро, образуя растворимую в воде двойную соль (рис. 8.41). Эту реакцию прежде использовали для извлечения серебра из руд.

Поверхность серебряных предметов, долго пролежавших в земле и найденных в результате археологических раскопок, всегда содержит налет сульфида серебра Ag₂S, а также хлорида серебра AgCl, который образуется при совместном действии NaCl, содержащегося в почвенных водах, в присутствии кислорода и углекислого газа (рис. 8.42).

Восстановление серебряных изделий разработано весьма детально. При реставрации археологического серебра вначале удаляют AgCl действием концентрированного водного раствора NH₃, а затем обрабатывают водным раствором двойной соли тиосульфата натрия и тиосульфата закиси меди 4Na2S2O3·3Cu2S2O3·H2О, легко растворяющим сульфид серебра Ag2S.

Существует большой набор методик, как химических, так и электрохимических, для реставрации и очистки серебряных предметов, что позволяет вернуть старинным изделиям прежний вид. Такие сложные проблемы, какие возникают при реставрации медных или железных изделий, в случае серебра отсутствуют. Основные трудности возникают на другом этапе: реставрированные экспонаты обычно попадают в музеи, и тут возникает целый комплекс проблем, связанных с консервацией, т. е. сохранением результатов реставрации при экспозиции.

Для защиты музейных экспонатов из серебра от потемнения иногда применяют покрытие покровными лаками. Однако при этом заметно изменяется внешний вид серебряной поверхности, нанесение лака кистью дает неравномерное по толщине покрытие, кроме того, защитные свойства лака невелики. Другой способ защиты серебряных изделий – пассивирование в хроматном растворе. Для этого хорошо очищенное изделие погружают при комнатной температуре на 20 минут в слегка подкисленный 1 %-ный водный раствор дихромата калия K₂Cr₂O₇. В результате образуется тонкая пленка Ag₂Cr₂O₇, которая препятствует потемнению, но только на некоторое время. Все эти приемы не позволяют полностью решить комплекс проблем, связанных с сохранением серебряных экспонатов. Решение этой задачи стало предметом специальных исследований.

Агрессивное окружение музейных экспонатов