銀(Ag)の化学的性質

基本情報

• 元素記号: Ag (ラテン語 Argentum より)
• 原子番号: 47
• 電子配置: [Kr]4d¹⁰5s¹
• 酸化数: +1(銀イオン Ag⁺)が主、+2, +3 もあるが稀
• 常温での状態: 銀白色の金属(金属光沢が最も強い)
• 特徴: 遷移元素、展性・延性に富む、電気伝導性・熱伝導性が全金属中最大、イオン化傾向が小さい、貴金属

銀の製法

1. 乾式製錬法(銀鉱石から)

銀鉱石(主に硫化銀 Ag₂S)を焙焼して銀を得る方法。

使用する鉱石

• 輝銀鉱(Ag₂S)
• 角銀鉱(AgCl)
• 自然銀(単体の銀)

硫化銀の製錬

銀の化学反応

1. 酸素・空気との反応

• 常温の乾燥空気中: 変化しない(酸化されにくい)
• 高温でも酸素とは反応しにくい
• 硫化水素を含む空気中: 表面に黒色の硫化銀 Ag₂S を生じて変色

2. 水との反応

• 常温・高温ともに水とは反応しない(イオン化傾向が水素より小さい)

3. 酸との反応

銀はイオン化傾向が水素より小さいため、希硫酸や希塩酸とは反応しない。

希硫酸・希塩酸

• 反応しない(イオン化傾向: Ag < H₂)

酸化力のある酸との反応

• 希硝酸: (6) 3Ag + 4HNO₃(希) → 3AgNO₃ + NO↑ + 2H₂O
• 濃硝酸: (7) Ag + 2HNO₃(濃) → AgNO₃ + NO₂↑ + H₂O
• 熱濃硫酸: (8) 2Ag + 2H₂SO₄(熱濃) → Ag₂SO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

4. ハロゲンとの反応

• 塩素との反応: (9) 2Ag + Cl₂ → 2AgCl (塩化銀、白色)
• 臭素との反応: (10) 2Ag + Br₂ → 2AgBr (臭化銀、淡黄色)
• ヨウ素との反応: (11) 2Ag + I₂ → 2AgI (ヨウ化銀、黄色)

5. 硫黄・硫化水素との反応

• 硫化水素との反応: (12) 4Ag + 2H₂S + O₂ → 2Ag₂S + 2H₂O (硫化銀、黒色)
• ※ 銀製品が空気中で黒変する主な原因

6. オゾンとの反応

• 銀とオゾン: (13) 2Ag + O₃ → Ag₂O + O₂ (酸化銀、褐色)
• ※ オゾンの検出に利用される

銀の化合物

1. 銀イオン Ag⁺ の性質

• 色: 水溶液は無色
• 酸化数: +1 が最も安定
• 酸化性: 弱い酸化性を示す
• 錯イオン形成: アンミン錯イオン、シアノ錯イオンを形成

2. 酸化銀 Ag₂O の性質

• 生成: (14) 2Ag⁺ + 2OH⁻ → Ag₂O↓ + H₂O (褐色沈殿)
• ※ 水酸化銀 AgOH は不安定で、すぐに脱水して酸化銀になる
• 加熱による分解: (15) 2Ag₂O → 4Ag + O₂
• 酸との反応: (16) Ag₂O + 2HNO₃ → 2AgNO₃ + H₂O

3. 硝酸銀 AgNO₃ の性質

• 色: 無色結晶
• 溶解性: 水に易溶
• 光分解: 光により分解されて黒変(銀が析出)

• 光分解: (17) 2AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ + O₂

用途: 銀イオンの検出、銀メッキ、写真感光材料

4. アンミン錯イオンの形成

• 少量のアンモニア水: (18) 2Ag⁺ + 2NH₃ + 2H₂O → Ag₂O↓ + 2NH₄⁺ (褐色沈殿)
• 過剰のアンモニア水: (19) Ag₂O + 4NH₃ + H₂O → 2[Ag(NH₃)₂]⁺ + 2OH⁻
• 　　　　　　　　　(ジアンミン銀(I)イオン、無色)
• または直接: (20) Ag⁺ + 2NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺

5. シアノ錯イオンの形成

• シアン化物イオンとの反応: (21) Ag⁺ + 2CN⁻ → [Ag(CN)₂]⁻
• 　　　　　　　　　　　　(ジシアノ銀(I)酸イオン、無色)
• ※ 青化法での銀の抽出に利用

6. チオ硫酸錯イオンの形成

• ハロゲン化銀とチオ硫酸ナトリウム: (22) AgX + 2Na₂S₂O₃ → Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaX
• または: (23) AgX + 2S₂O₃²⁻ → [Ag(S₂O₃)₂]³⁻ + X⁻
• ※ 写真の定着液(ハイポ)として利用

7. 主な銀化合物

• 塩化銀 AgCl: 白色、光で分解して黒変
• 臭化銀 AgBr: 淡黄色、光で分解、写真フィルムの感光剤
• ヨウ化銀 AgI: 黄色、光で分解
• 硫化銀 Ag₂S: 黒色、銀の変色の原因
• 硝酸銀 AgNO₃: 無色結晶、水に易溶
• 硫酸銀 Ag₂SO₄: 白色、水に難溶

銀イオンの沈殿反応と検出

1. 水酸化物(酸化銀)の沈殿

• Ag⁺ + 水酸化ナトリウム: (24) 2Ag⁺ + 2OH⁻ → Ag₂O↓ + H₂O (褐色沈殿)
• ※ AgOH は不安定ですぐに Ag₂O に変化

2. ハロゲン化銀の沈殿(最重要)

銀イオンの検出に最もよく使われる反応

• Ag⁺ + 塩化物イオン: (25) Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ (白色沈殿)
• Ag⁺ + 臭化物イオン: (26) Ag⁺ + Br⁻ → AgBr↓ (淡黄色沈殿)
• Ag⁺ + ヨウ化物イオン: (27) Ag⁺ + I⁻ → AgI↓ (黄色沈殿)

3. ハロゲン化銀の性質

• 溶解性: 水に難溶(AgI > AgBr > AgCl の順に溶けにくい)
• 光分解性: 光により分解して黒変(銀が析出)

• 光分解: (28) 2AgX → 2Ag + X₂

4. ハロゲン化銀の溶解

アンモニア水への溶解

• AgCl: (29) AgCl + 2NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl⁻ (溶ける)
• AgBr: 濃アンモニア水に溶ける
• AgI: アンモニア水に溶けない

チオ硫酸ナトリウム水溶液への溶解

• すべてのハロゲン化銀が溶ける: (30) AgX + 2S₂O₃²⁻ → [Ag(S₂O₃)₂]³⁻ + X⁻

シアン化ナトリウム水溶液への溶解

• すべてのハロゲン化銀が溶ける: (31) AgX + 2CN⁻ → [Ag(CN)₂]⁻ + X⁻

5. 硫化物の沈殿

• Ag⁺ + 硫化水素(酸性): (32) 2Ag⁺ + H₂S → Ag₂S↓ + 2H⁺ (黒色沈殿)
• ※ 硫化銀は酸性でも沈殿する

6. クロム酸塩の沈殿

• Ag⁺ + クロム酸イオン: (33) 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄↓ (赤褐色沈殿)
• ※ モール法(塩化物イオンの定量)に利用

7. 銀イオンの分離

硫化水素による系統分離では、銀は酸性で沈殿する第2属に分類される。

• 第1属: Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺ (塩化物として沈殿)
• 希塩酸で AgCl として沈殿

銀鏡反応(トレンス試薬による検出)

アルデヒドの検出に用いられる重要な反応。銀イオンが還元されて金属銀が析出し、容器内壁に銀の鏡面を形成する。

トレンス試薬の調製

• ① 硝酸銀水溶液にアンモニア水を加える: (34) Ag⁺ + 2NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺
• ② ジアンミン銀(I)イオンを含む水溶液(トレンス試薬)ができる

銀鏡反応の反応式

• アルデヒド(RCHO)を加えて温める:
• (35) RCHO + 2[Ag(NH₃)₂]⁺ + 2OH⁻ → RCOO⁻ + 2Ag↓ + 4NH₃ + H₂O
• (銀が析出して鏡面を形成)

注意事項

• トレンス試薬は放置すると爆発性の物質(雷銀)を生じる可能性があるため、調製後すぐに使用する
• 使用後は直ちに希硝酸で処理する

その他の重要事項

イオン化傾向

K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H₂) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au

• 銀は水素よりイオン化傾向が小さいため、希酸とは反応しない
• 酸化力のある酸(硝酸、熱濃硫酸)とは反応する
• 貴金属の一つ(酸化されにくく、安定)

銀の用途

• 装飾品・食器: 銀製品、銀食器
• 工業用: 電気接点、電極、はんだ
• 写真: 感光材料(臭化銀)、定着液(チオ硫酸ナトリウム)
• 硝酸銀: 銀メッキ、鏡の製造
• 抗菌作用: 銀イオンの抗菌性を利用した製品
• 通貨: 銀貨(歴史的)

銀の合金

• スターリングシルバー: Ag 92.5% + Cu 7.5%、装飾品や食器
• コインシルバー: Ag 90% + Cu 10%、硬貨
• 歯科用アマルガム: Ag + Hg + Sn、歯の充填材

写真の原理

ハロゲン化銀(主に臭化銀)の光分解を利用

• ① 感光: (36) AgBr → Ag + 1/2Br₂ (光により分解)
• ② 現像: 還元剤により未感光部分以外のAgBrを銀に還元
• ③ 定着: (37) AgBr + 2S₂O₃²⁻ → [Ag(S₂O₃)₂]³⁻ + Br⁻
• 　　　　(未反応のAgBrを除去)

銀の変色(硫化)

銀製品が空気中で黒変する現象

• 原因: (38) 4Ag + 2H₂S + O₂ → 2Ag₂S + 2H₂O
• 黒色の硫化銀 Ag₂S が表面に生成

モール法(塩化物イオンの定量)

クロム酸カリウムを指示薬として、硝酸銀で塩化物イオンを滴定する方法

• ① Cl⁻の沈殿: (39) Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ (白色)
• ② 終点の検出: (40) 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄↓ (赤褐色)