銀

概述

銀是一種化學元素，符號Ag（拉丁語：argentum），原子序47，原子量為107.8682 u。銀為質地柔軟且帶有白色光澤的金屬，俗稱白銀，導電率、導熱率、反射率均在金屬中名列前茅。銀在地殼中以高純度的元素（自然銀）、與其他金屬形成合金，或以礦石的形式存在（如輝銀礦和角銀礦）。大部分的銀是銅、金、鉛和鋅精煉的副產品。 銀作為歷史悠久的貴金屬，金融上被用於許多投資型硬幣中，有時與金一起使用，形成金銀複本位制度。雖然銀的豐度高於金，但它作為自然金屬的豐度低於金。 銀的純度通常以千分比描述，例如純度94％的銀合金在英文中被稱為「0.940 fine」。銀的用途廣泛，除了貨幣和投資媒介（硬幣和银条）以外，也用於太陽能電池、淨水器、珠寶、裝飾品、高價值餐具和器具（因此有銀器之稱）、電氣接觸、導電材料、特殊用途的鏡面及窗戶塗料、催化劑、彩繪玻璃的著色劑，以及糖果中的食用色素。此外，銀的化合物用於照相底片和X光底片。硝酸銀和其他銀化合物的稀溶液可作為消毒劑，添加到繃帶和傷口敷料、醫用導管和其他醫療器材中。

性质

銀原子具有47個電子，電子組態為[Kr] 4d105s1，價電子組態類似於銅（[Ar] 3d104s1）和金（[Xe] 4f145d106s1），這導致金、銀、銅的物理和化學性質相似，三者都被歸類為元素週期表中的11族元素；11族也是d區元素中少數電子組態完全一致的族。銀的價電子組態比較特別，在全滿的d副殼層上還有一個半滿的s副殼層，這是許多奇異性質（例如導電性、標準電極電位等等，詳見下文）的成因。 銀以面心立方晶格結晶，體積配位數為12，這點也類似於銅和金。

物理性质

纯银呈银白色，具金属光泽，质软，但掺有杂质后变硬，颜色变为灰色或红色。纯白银的比重为10.5，熔点961.78 °C。 因為獨特的電子組態，銀原子之間的金屬鍵缺乏共價特徵，而且強度相對較弱。這種特性可以解釋單晶銀的低硬度和高延展性。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。 銀具有明亮的白色金屬光澤，這一特性也成為「銀色」的名稱來源此外，銀還可以進行高度拋光。銀的反射率甚佳；當入射光的波長大於450 nm時，銀的反射率大於鋁。不過當波長小於450 nm時，銀的反射率低於鋁，並在310 nm附近下降到零。 11族元素普遍具有極高的導電性和導熱性。因為它們有半滿的s副殼層，而且s副殼層不跟全滿的d副殼層產生相互作用；這種相互作用發生在其他過渡金屬中，會降低電子的躍遷。 銀的導電率是所有金屬中最高的，接觸電阻則是所有金屬中最低的。不過由於銀的成本較高，所以沒有廣泛運用在導線，反而是銅線比較常用；但射頻工程是一個例外（尤其是特高頻和更高的頻率），這是因為交流電在射頻下有較為顯著的集膚效應（亦即電流傾向在導體表面流動），所以鍍銀可以改善導線的導電性。另外，美國在二戰期間使用了13540噸的銀製造電磁鐵，用來濃縮鈾，主要是因為戰時銅的短缺。 純銀的熱導率高於其他所有金屬，不過低於非金屬碳（金剛石）和超流體氦-4。 銀容易與銅、金以及鋅形成合金。鋅濃度較低的鋅－銀合金可視為「鋅溶於銀」的面心立方固體溶液，其結構與純銀類似。而隨著鋅的濃度上升，價電子濃度也上升，晶體結構會逐步轉換成體心立方（電子濃度 1.5）、複雜立方（電子濃度 1.615）和六方最密堆積（電子濃度 1.75）。

同位素

自然界存在的銀有两种稳定同位素：107Ag和109Ag，其中前者的豐度略高（51.839%）。銀的两种同位素豐度幾乎相同，這在元素周期表中十分罕見（溴是另一個例子）。銀的原子量是107.8682(2) 克/摩爾。由於銀化合物（尤其是鹵化銀）在重量分析法中很重要，所以銀的原子量也是分析化學中一項非常重要的參數。就核合成而言，銀的兩種穩定同位素都是透過中子捕獲產生的（一種是在恆星中透過S-過程產生的，另一種是在超新星中透過R-過程產生的）。 銀有二十八個放射性同位素的特性已被測定，其中最穩定的依次是105Ag（半衰期41.29天）、111Ag（半衰期7.45天）、112Ag（半衰期3.13小時）。銀也有很多亚稳态核素，其中最穩定的依次是108mAg（半衰期418年）、110mAg（半衰期249.79天）、106mAg（半衰期8.28天）。其餘的放射性同位素的半衰期均短於一小時，大部分短於三分鐘。 銀的同位素原子量从92.950（94Ag）到129.950（130Ag）不等。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電子捕獲，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衰變，生成镉（48号元素）的同位素。 107Pd β衰變成107Ag的半衰期為650萬年。鐵隕石是仅有的「鈀-銀比」高到可以測量107Ag富度變化的物体。由放射性产生的107Ag首次发现于1978年美國聖塔克拉拉的隕石。發現者提出，一些小型鐵核的行星與其異體，可能是在一千多萬年前的核合成事件中產生的。從這熔化過的星球本體中，觀察到的107Pd–107Ag比值，反映出早期太陽系的吸積中應存在著不穩定的核種。

化學

就氧化性來說，銀是一種相當不活潑的金屬。銀的標準電極電位很高（E0(Ag+/Ag)= +0.799 V）。這是因為它的4d副殼層全滿，不能有效屏蔽最外層5s軌域的靜電力。 在11族元素中，銀的第一游離能最低（730.8 kJ/mol，表現出5s軌域的不穩定性），不過第二和第三游離能高於銅和金（表現出4d軌域的穩定性），因此銀最常見的化合價是+1。在同一週期的過渡元素中，化合價的範圍由左至右越來越小，這是因為隨著d副殼層逐漸被填滿，能量也趨於穩定。 在形成離子方面，銀和銅有些許差異；雖然銅(II)離子（Cu2+）缺乏穩定填滿的d副殼層，但是它的水合焓大於銅(I)離子（Cu+，舊稱亞銅離子），這造成Cu2+在水溶液和固體中更穩定；銀本來也應該出現這種效應，但是由於銀的第二游離能太大，所以Ag2+的穩定性較差，反而讓Ag+成為水溶液和固體中較穩定的離子。 由於銀的原子半徑較小，第一游離能較高，大多數銀化合物都有顯著的共價性。此外，銀的電負度為1.93，高於鉛（1.87）；電子親和力方面，為125.6 kJ/mol，遠遠高於氫（72.8 kJ/mol），並且略低於氧（141.0 kJ/mol）。由於d副殼層全滿，銀在化合價為+1的時候不太像4族到10族的過渡金屬；它通常可以形成相當不穩定的有機金屬化合物、線性錯合物（配位數非常低，只有2）、兩性氧化物以及後過渡金屬之類的秦特相。另外，即使沒有π受體配基，銀的+1氧化態也是穩定的，這點也與其他過渡金屬不同。

與酸的反應

銀不易與稀硫酸反應，因此硫酸在珠寶製造中用來清洗银焊及退火后留下的氧化铜火痕。 不過銀可以溶解於溶於熱濃硫酸：

2Ag + 2H2SO4 (濃) → Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O 銀溶於硝酸，生成硝酸銀，其副產物取決於溫度與硝酸濃度。與濃硝酸反應時，連帶生成二氧化氮；與稀硝酸反應時，則是生成一氧化氮。

Ag + 2HNO3(濃) → AgNO3 + NO2↑ + H2O 3Ag + 4HNO3(稀) → 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O

與鹼的反應

在空氣存在下，特別是在過氧化氫存在下，銀容易溶解在氰化物的水溶液中。

與鹵素的反應

銀在常溫下與鹵素反應很慢，只有在高溫下可生成鹵化銀：

2Ag + F2 → 2AgF（暗棕色） 2Ag + Cl2 → 2AgCl（白色） 2Ag + Br2 → 2AgBr（淡黃色） 2Ag + I2 → 2AgI（黃色） 銀也可能與氟形成+2價的二氟化銀：

Ag + F2 → AgF2

與氧族元素的反應

即使在炙熱下，銀也不會和氧氣發生反應，其反應性小於銅、大於金。 銀會與硫及硫化物發生反應。例如銀與硫加熱化合成硫化銀（Ag2S）：

2Ag + S → Ag2S 又如：銀在空氣中與硫化氫（H2S）反應，形成黑色的硫化銀（Ag2S）。

4 Ag + O2 + 2 H2S → 2 Ag2S + 2 H2O 這是銀幣或銀製物品失去光澤的原因之一。當銀製電器觸點在富含硫化氫的環境下工作時，觸點上的硫化銀會還原生成銀晶鬚。 银和硒、碲的反应为：

2 Ag + Se → Ag2Se 2 Ag + Te → Ag2Te

化合物

銀的常見氧化態為+1價（最穩定的狀態），較少見也較不穩定的為+2價（例如二氟化銀）、甚至是+3價（例如三氟化銀）。

硝酸鹽

硝酸銀是一種透明或白色晶體，易溶於水，成為無色透明溶液。實驗室中，硝酸銀是銀(I)離子的主要來源；在工業上，硝酸银是合成许多其他銀化合物的原料，也可作為防腐劑，还用于彩色玻璃中的黄色添加剂。

鹵化物

銀的鹵化物稱為鹵化銀。銀(I)離子的鹵化物包含氟化银（AgF）、氯化银（AgCl）、溴化銀（AgBr）、碘化銀（AgI），其中除了氟化银溶於水以外，其餘三者皆難溶於水，所以它們透過向銀(I)離子中加入鹵素離子而沉澱出來：

Ag+ + Cl− → AgCl↓（白色） Ag+ + Br− → AgBr↓（淡黃色） Ag+ + I− → AgI↓（黃色） 銀(I)離子因而常用於檢驗氟以外的鹵素離子，也用於重量分析法。 氯化銀可用於製造檢測pH值和測量電位的玻璃電極，以及用于玻璃的透明水泥。將碘化銀撒入雲層中，可以製造人工降雨。 氟化銀的二水合物、氯化銀、溴化銀和碘化銀都是感光性物質，後三者可製造黑白照相術中的感光乳劑，目前較常用的是後兩者。在照相術等領域中，銀鹽（silver salt）常代指鹵化銀。