כסף (יסוד)

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
קדמיום - כסף - פלדיום
 
Cu
Ag
Au  
 
 
Ag-TableImage.svg
כללי
מספר אטומי 47
סמל כימי Ag
סדרה כימית מתכות מעבר
צפיפות 10490 kg/m3
מראה
מתכת לבנה בוהקת
Silver crystal.jpg
תכונות אטומיות
משקל אטומי 107.8683 u
רדיוס ואן דר ואלס 172 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 8, 18, 18, 1
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
טמפרטורת התכה 1234.93K (961.78°C)
טמפרטורת רתיחה 2435K (2161.85°C)
לחץ אדים 0.34Pa ב-1234K
מהירות הקול 2600 מטר לשנייה ב293.15K
שונות
אלקטרושליליות 1.93
קיבול חום סגולי 232 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית 63 106/m·Ω
מוליכות תרמית 429 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 731.0 kJ/mol

כסף (אנגלית: Silver, לטינית: Argentum) הוא יסוד כימי ממשפחת מתכות המעבר שסמלו הכימי Ag ומספרו האטומי 47.

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

הכסף הוא מתכת רכה בצבע לבן בוהק. כסף הוא היסוד עם המוליכות החשמלית ומוליכות החום הגבוהות ביותר מכל היסודות הידועים לאדם.[1][2] הכסף אינו מסיס בחומצה מלחית או גפרתית מהולה. ניתן להמיס כסף בחומצה חנקתית.
Ag + 2HNO_3 ---> AgNO_3 + NO_2 (g) + H_2O

כימיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

דרגת החימצון הנפוצה ביותר של כסף היא 1+, אך תרכובות שמכילות כסף בעל דרגת חימצון 2+ קיימות. כמעט כל מלחי הכסף מלבד: AgF AgNO3, AgClO3 ו AgClO4 אינם מסיסים במים. הוספת חומצה מלחית (או כל מקור אחר ליוני כלוריד ) לתמיסה המכילה יוני כסף תיצור משקע "גבינתי" של כסף כלורי AgCl. המלח הזה אינו מסיס במים אבל מתמוסס בהוספת אמוניה עקב יצירת הקומפלקס המסיס \left[Ag(NH_3)_2 \right]Cl. מכפלות המסיסות יורדות ככל שיורדים בטור הלוגנים (כסף ברומי מסיס פחות מכסף כלורי ויותר מכסף יודי) כמודגם בטבלה.

מלח כסף מכפלת מסיסות Ksp ב 20°C הערות
כסף פלואורי AgF מסיס מאוד: 1.8 ק"ג\ ליטר טמפ' התכה: 435°C, צבעו כתום, בדומה לכסף כלורי וברומי אטום הכסף במרכז אוקטהדרון מוקף 6 אניונים
כסף כלורי AgCl ‎1.8×10-10 טמפ' התכה: 455°C, צבעו צהבהב, אחד הכלורידים קשי התמס היחידים (יחד עם כספית חד ערכית ועופרת)
כסף ברומי AgBr ‎5.3×10-13 טמפ' התכה: 432°C, צבעו צהוב חזק, משחיר באור ולכן משמש בייצור סרטי צילום בשחור-לבן
כסף יודי AgI ‎8.3×10-17 טמפ' התכה: 552°C, משמש לזריעת עננים, יון הכסף במרכז טטרהדרון
כסף סולפיד Ag2S ‎6.0×10-51 טמפ' התכה: 825°C, צבעו שחור, זהו הציפוי השחור הנוצר על כלי כסף. ניתן לחיזור על ידי אלומיניום בתמיסה מדוללת של נתרן קרבונט (סודה).
כסף ציאניד AgCN ‎1.2×10-16 טמפ' התכה: 320°C, צבעו לבן, קישור קווי (לינארי) יון הציאניד מגשר בין שני אטומי כסף.
כסף כרומט Ag2CrO4 ‎1.1×10-12 צבעו חום-אדמדם, מסיס בחומצה חנקתית ובאמוניה
כסף פחמתי (קרבונט) Ag2CO3 ‎8.1×10-12 מתפרק ב-210°C, צבעו צהוב
כסף חנקתי (ניטראט) AgNO3 מסיס מאוד: 2.19 ק"ג\ליטר טמפ' התכה: 212°C, רגיש לאור, משמש להכנת חומרי נפץ ולחיטוי (מטפטפים תמיסת כסף חנקתי לעיני תינוקות לאחר לידה למניעת זהום בחידקי זיבה או כלמידיה)

קישור קוולנטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

האלקטרושליליות הגבוהה של הכסף (בהשוואה למתכות אחרות) גורמת לאופי הקוולנטי של התרכובות שלו. המלחים המסיסים של כסף הם יוניים אבל לקשר כסף-הלוגן (בכסף כלורי, ברומי ויודי) יש אופי קוולנטי ואילו תרכובות ככסף ציאנידי AgCN וכסף תיאו-ציאנט AgSCN שלהן מבנה שרשרתי -Ag-C≡N-Ag-C≡N- הן בעיקר קוולנטיות (קישור לינארי כזה אופייני לתרכובות קוולנטיות ואינו מופיע בסריגים יוניים). יצירת הקשר הקוולנטי בכסף חד ערכי Ag^+ מוסברת בהיברידיזציה של אורביטל d עם אורביטלי s ו-p הקרובים באנרגיה כך שנוצר אורביטל המאפשר זוג קשרים קוולנטים לינארים[3].
כסף חמצני Ag2O הוא משקע חום כהה הנוצר מהוספת בסיס חזק לתמיסת יוני כסף. תחמוצת הכסף בסיסית, ריאקצית שיווי המשקל במים Ag_2O + H_2O\Leftrightarrow 2Ag^+ + 2OH^- ; logK=-7.42 (25C) Ag2O סופח CO2 מהאוויר ומתקבל Ag2CO3. החומר מתפרק ב-160°C ומתחזר בקלות לכסף מתכתי על ידי מימן.
כסף סולפיד: הציפוי השחור הנוצר על כלי כסף ותכשיטים הוא בדרך כלל הסולפיד Ag2S, ההפרש הקטן באלקטרונגטיביות בין כסף (1.93) לגפרית (2.58) מלמד כי הקשר הוא בעיקרו קוולנטי (כפי שמרמזת הבליעה בתחום הנראה[4] ובהתאם, לכסף סולפיד מכפלת המסיסות הקטנה ביותר (הכי פחות מסיס) מכל תרכובות הכסף -log Ksp \approx 50

כסף דו ערכי[עריכת קוד מקור | עריכה]

לכסף מצב חמצון נפוץ פחות אך יציב Ag^{+2}. התחמוצת השחורה AgO נוצרת, למשל, על ידי חמצון באוזון של Ag2O במים. ניתן לקבל גם היון הפרה-מגנטי המיומם \left[Ag(H_2O)_4\right]^{2+} (הפרה מגנטיות נובעת מהמצאות 9 אלקטרונים בקליפה 4d של הכסף כלומר אלקטרון לא מזווג) על ידי המסת AgO בחומצה. AgF2 הוא מוצק שצבעו חום כהה הנוצר מהפעלת פלואור על AgF בטמפרטורה גבוהה. יון הכסף במרכז אוקטאדרון מעוות: מרחקי קשר של 2.1Å~ בין הכסף לאטומי הפלואור במישור XY ואורך קשר 2.5Å~ בציר Z הניצב[5]. למרות שיש אלקטרון לא מזווג ברמה 4d של הכסף החומר אינו פרה-מגנטי אלא אנטיפרומגנטי. ניתן לקבל גם קומפלקסם המכילים כסף בדרגת חמצון 3+[6]

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

דנאריוס כסף של הקיסר הרומי גטה
  • שימושו הידוע ביותר של הכסף הוא בתכשיטים. תכשיטי כסף עשויים לרוב מכסף סטרלינג.
  • מטיל כסף טהור במשקל 5 ק"ג
    הכסף זול יחסית לזהב, ונחשב כמתכת יקרה מ"דרגה שנייה", במיוחד בהשוואה לזהב. הזוכים במקום השני בתחרויות ספורט שונות (המשחקים האולימפיים, למשל) מקבלים מדליית כסף; הזוכים במקום הראשון מקבלים מדליית זהב.
  • כסף משמש להכנת ערכות סכו"ם (סכינים, כפיות ומזלגות) יוקרתיות וכלי מטבח נוספים - מגשים, קומקומים וכדומה. גם כלים אלה עשויים לרוב מכסף סטרלינג.
  • שימוש של כסף אשר היה נפוץ בעיקר בעבר הוא הכנת מטבעות ומדליות; כיום משמשות סגסוגות זולות יותר (של נחושת וניקל, בעיקר) למטרה זו. עדות לשימוש הנפוץ של המתכת כאמצעי תשלום קיימת בשפות רבות בעולם, ובהן העברית, בהן שם המתכת ושם אמצעי התשלום זהים: צרפתית (Argent), לטינית (Argentum) ועוד.
  • כסף חנקתי, וכן כמה מתרכובות ההלידים של כסף (כלומר, מלחי כסף בהן האניון הוא הלוגן) משמשים להכנת סרטי צילום. מלחים אלו מתכהים בחשיפה לאור ויוצרים על-גבי הסרט את התמונה. ישנם מלחי כסף שכשהם מוספים לזכוכית הם גורמים לה להתכהות באור חזק ולחזור ולהיות בהירה כשהאור נחלש. אפשר לנצל זאת לייצור משקפיים ההופכים למשקפי שמש כשהמשתמש מצוי בשמש וחוזרים להיות משקפיים כמעט שקופים כשהוא בצל.
  • הודות למוליכותו החשמלית הגבוהה של הכסף משתמשים בו בתעשיית האלקטרוניקה.
  • AgONC -Silver fulminate הוא חומר נפץ חזק, בשל רגישותו הרבה לטלטול או זעזוע (פגיעה של טיפת מים מסוגלת לגרום פיצוץ) ערכו היישומי מוגבל.
  • לכסף כלורי (AgCl) שימוש כדבק לזכוכית.
  • משמש ליצור חומר לסתימת עששת בשיניים.
  • פיזור יודיד הכסף (AgI) מעל עננים מעודד ירידת גשם.
  • לכסף קולואידי תפקיד בתור חומר אנטיביוטי.
  • כסף אצטט AgC_2H_3O_2יוצר טעם דוחה עם עשן סיגריות ולכן משמש כחומר המסיע בגמילה מעישון כשהוא מוכנס למסטיקים או גלולות[7].
  • מספר ניסוים בפיזיקה קוונטית כמו ניסוי שטרן-גרלך משתמשים באטומי כסף.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

סהר - סמל הכסף באלכימיה

כסף ידוע לאדם מראשית העת העתיקה. סיגי המתכת נמצאו במערה קדומה באסיה, מעידים על כך שידעו להפריד אותו מעופרת כבר בשנת 4000 לפנה"ס.

הוא מוזכר בספר בראשית. בתרבות האצטקית הכסף נחשב כדמעות הלבנה.

כסף משמש בתור חומר גלם לתכשיטים, כלים ובתור אמצעי תשלום כבר אלפי שנים. בעברית ובצרפתית, המילה "כסף" משמשת גם למתכת וגם לאמצעי התשלום המרכזי (בניגוד לאנגלית).

באלכימיה, כסף נקרא "לונה". הוא נקשר לירח וסמלו כצורת הירח (איור משמאל).

צורה בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכרה כסף

כסף בצורתו הטבעית, משולב לעתים קרובות עם גופרית, ארסן, אנטימון, כלור ויסודות נוספים. המחצבים הנפוצים של כסף הם: ארגנטיט (Ag2S), כלורוארגריט (AgCl) ופירוארגריט (Ag3SbS3). לעתים קרובות, ניתן למצוא כסף במחצבי נחושת, ניקל-נחושת, זהב, עופרת ואבץ-עופרת.

הפקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

כסף עשוי להיות מופק ישירות מהמחצבים שלו, או כתוצר לוואי בתהליכי טיהור אלקטרוכמיים של: נחושת, זהב, אבץ ועופרת. בשיטות אלו, ניתן להפיק כסף ברמת טוהר של 99.9%.

היקף ייצור ועתודה עולמית[עריכת קוד מקור | עריכה]

נכון לשנת 2015, היקף הייצור העולמי של כסף עמד על כ-27,300 טונות[8]. מקסיקו היא יצרנית הכסף הגדולה בעולם, עם תפוקה של כ-5,400 טונות, שהן כ-19.7% מהייצור העולמי.

אף על פי כן, מקסיקו אינה מחזיקה במאגר העתודות הגדול ביותר. על פי הערכות, המדינה עם עתודות הכסף הגדולות בעולם היא פרו, עם כ-120,000 טונות כסף, שהן כ-21% מהעתודה העולמית.[8]

תפוקת הכסף העולמית (2015) - היקף ועתודות[8]
דירוג מדינה תפוקה שנתית (טונות) נתח מהייצור העולמי עתודות מוכחות (טונות) נתח מהעתודה העולמית
1 Flag of Mexico.svg מקסיקו 5,400 19.7% 37,000 6.5%
2 Flag of the People's Republic of China.svg סין 4,100 15% 43,000 7.5%
3 Flag of Peru (state).svg פרו 3,800 13.9% 120,000 21%
4 Flag of Australia (converted).svg אוסטרליה 1,700 6.2% 85,000 15%
5 Flag of Chile.svg צ'ילה 1,600 5.8% 77,000 13.5%
6 Flag of Russia.svg רוסיה 1,500 5.5% 20,000 3.5%
7 Flag of Bolivia (state).svg בוליבה 1,300 4.7% 22,000 3.8%
8 Flag of Poland.svg פולין 1,300 4.7% 85,000 15%
9 Flag of the United States.svg ארצות הברית 1,100 4% 25,000 4.3%
10 Flag of Canada (Pantone).svg קנדה 500 1.8% 7,000 1.2%
11 שאר העולם 5,000 18.3% 50,000 8.7%
סך הכל 27,300 100% 570,000 100%
גוש כסף

אמצעי זהירות[עריכת קוד מקור | עריכה]

הכסף עצמו אינו מסוכן לאדם, אך מלחיו נחשבים חומרים מסרטנים.

תרכובות שמכילות כסף יכולות להספג במחזור הדם, להגיע אל רקמות שונות ולגרום למצב שנקרא ארגיריה שבו העור מקבל גוון כסוף תמידי. מצב זה אינו מזיק.

לכסף אין תפקיד ביולוגי בגוף האדם.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Thermal Conductivity of the elements
  2. ^ Electrical Conductivity of the elements
  3. ^ Cottom & Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry
  4. ^ Gurdeep Raj, Advanced Inorganic Chemistry, GEOL publishing, עמ' 1138
  5. ^ Plasticity of the coordination sphere of Ag+2
  6. ^ silver(III) aminomethylpyridine complexes
  7. ^ Hymowitz, Norman; Haftan Eckholdt (1996). "Effects of a 2.5-mg Silver Acetate Lozenge on Initial and Long-Term Smoking Cessation". Preventative Medicine 25: 537.
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 כסף - היקף ייצור ועתודות עולמי - דו"ח השירות הגאולוגי של ארצות הברית