Hõbe

Hõbe (ladina keeles argentum) on keemiline element sümboliga Ag ja järjenumbriga 47. See asub keemiliste elementide perioodilisussüsteemi IB rühmas. Hõbe on iseloomuliku läikega, suurima peegeldusvõime, elektri- ja soojusjuhtivusega plastne ja pehme metall. 

Keemiliselt on see väheaktiivne, reageerib siiski vesiniksulfiidiga (niiskes õhus tumendab metalli pinda) ning lämmastikhappega ja kuumutamisel ka kontsentreeritud väävelhappega ja teiste oksüdeerijatega, moodustab paljude metallidega sulameid. Ühendites on hõbeda oksüdatsiooniaste peamiselt +1, harvemini +2 või +3. Tähtsamad ühendid on hõbenitraat, -halogeniidid ja mõningad kompleksühendid. 

Looduses leidub hõbedat ehedalt ja ühenditena, peamiselt lisandina polümetallilistes maakides kulla ja teiste metallidega. Enamik hõbedat toodetakse vase, kulla, tina ja tsingi rafineerimise kõrvalsaadusena. Ehedat hõbedat tunti juba 3000 aastat eKr Egiptuses, Pärsias, Hiinas.

Hõbedat on juba kaua kasutatud väärismetallina, sellest vermitakse münte, tehakse kaunistusi, ehteid, kalleid laua- ja kööginõusid, lisaks on võimalik sellesse investeerida. Tööstuses kasutatakse hõbedat elektrijuhina, samuti peeglite valmistamiseks ning keemias keemiliste reaktsioonide katalüsaatorina. Hõbeda ühendeid kasutatakse fotofilmis, desinfektsioonivahendites ja biotsiidides.

Omadused
pisi|Hõbedast mikropeeglid, pilt tehtud tagasihajundud elektronidega elektronmikroskoobis. Vaatevälja suurus 105 um ja kasutatud elektronide pinge 30 kV. Need kristalsed mikropeeglid on tähtsad mudelsüsteemid, mida kasutatakse mikro- ja nanooptika teadustöös
Hõbe on väga plastne (veidi kõvem kui kuld) monovalentne mündimetall, millel on säravvalge läige. Hoolimata sellest, et see on suurima elektrijuhtivusega metall, on kalli hinna tõttu siiski elektriseadmetes kasutusel odavam vask. Suurima elektrijuhtivuse tõttu on hõbe väikseima takistusega metall.

Metallide seas on hõbedal samuti suurim soojusjuhtivus ja üks suuremaid peegeldustegureid (spektri nähtavas osas on alumiiniumil veidike parem peegeldustegur, hõbe peegeldab kehvasti ultraviolettkiirgust). Hõbeda säravvalge läike põhjustab elektronkonfiguratsioon, mille tulemusena peegelduvad kõik elektromagnetlained, mille lainepikkus on üle 300 nanomeetri. Seetõttu peegeldub tagasi kogu nähtav valguse spekter, mis moodustabki valge värvuse.

Hõbeda aatomil on tahkkesendatud kuupvõre (fcc). Hõbe sulab temperatuuril 962 °C. Selle tihedus on 10,49 g/cm3 – on tegu kergeima väärismetalliga.

Hõbe on puhtas õhus ja vees stabiilne, kuid tuhmub kokkupuutel õhu ja veega, mis sisaldav osooni või vesiniksulfiidi, millest viimase toimel moodustub must hõbesulfiidi kiht, mida saab eemaldada lahjendatud soolhappega (HCl).

Hõbeda levinuim oksüdatsiooniaste on +1 (näiteks hõbenitraat AgNO3), vähem levinud on +2 (näiteks hõbe(II)fluoriid AgF2), +3 (näiteks kaaliumtetrafluoroargentaat KAgF4 ) ja +4 (näiteks kaaliumheksafluoroargentaat(IV) K2AgF6).

Hõbedal on tugev antibakteriaalne toime. Näiteks on seetõttu tehtud hõbedast jooginõusid, mis hävitavad baktereid.

Isotoobid

Looduslikult esineb hõbe kahe stabiilse isotoobina 107Ag ja 109Ag. Need on levinud peaaegu võrdselt, mis on keemiliste elementide puhul väga haruldane. Hõbeda suhteline aatommass on 107,8682(2) amü. Tuvastatud on 28 radioaktiivset isotoopi, nendest kõige stabiilsem on 105Ag poolestusajaga 41,29 päeva, järgnevad 111Ag poolestusajaga 7,45 päeva ja 112Ag poolestusajaga 3,13 tundi. Ülejäänud radioaktiivsete isotoopide poolestusajad on alla tunni, enamikul alla kolme minuti.
Hõbeda isotoopide suhteline aatommass jääb 93,943 amü (94Ag) ja 126,936 amü (127Ag) vahemikku.

Ühendid

Hõbe reageerib hästi lämmastikhappega (HNO3), moodustub tähtsaim hõbedasool
hõbenitraat (AgNO3). Hõbenitraat on läbipaistev ja valgustundlik kristalne tahke aine, mida kasutatakse lähteainena paljude teiste hõbeda ühendite sünteesil.

3 Ag + 4 HNO3 → 3 AgNO3 + NO2 + H2O

Hõbe reageerib kergesti väävli või vesiniksulfiidiga (H2S), moodustub tume hõbesulfiid, mis tuhmistab hõbedast esemeid.

4 Ag + O2 + 2 H2S → 2 Ag2S + 2 H2O

Hõbekloriidi (AgCl) sadestatakse hõbenitraadi lahustest kloriidiooni juuresolekul. Hõbekloriidi kasutatakse klaaselektroodides pH määramisel ja potentsiomeetrilistel mõõtmistel.

AgNO3 + Cl- → AgCl + NO3-

Hõbeoksiidi, mida saadakse hõbenitraadi ja leelise vahelisel reaktsioonil, kasutatakse positiivse elektroodina (anood) patareides. Hõbedasoolade leelisega reageerimisel tekib hõbehüdroksiid, mis laguneb hõbeoksiidiks.

AgNO3 + NaOH → AgOH + 2 NaNO3
2AgOH → Ag2O↓ + H2O

Hõbekarbonaati, mida kasutatakse reagendina orgaanilises sünteesis, saadakse hõbenitraadi ja naatriumkarbonaadi vahelisel reaktsioonil, kus hõbekarbonaat sadeneb.

2 AgNO3 + Na2CO3 → Ag2CO3↓ + 2 NaNO3 

Rakendused

Hõbedal on palju tuntud kasutusalasid, millest suur osa põhineb selle väärismetalliomadustel, sealhulgas raha, dekoratiivesemed ja peeglid. Hõbeda soolasid on kasutatud juba keskajast saati, et värvida klaasi kollastesse või oranžidesse toonidesse.

Hõbe kui valuuta
Hõbemündid (elektroni kujul) võeti kasutusele Lüüdias juba 700 eKr. Hiljem hõbe rafineeriti ning münte toodeti puhtast hõbedast. Paljud rahvad kasutasid seda oma rahasüsteemi baasväärtusena. Näiteks Suurbritannia naelsterling vihjab oma nimes ühele Toweri naelale hõbedale (sterling silver). Sanskriti, hispaania, prantsuse ja heebrea keeles tähendab sõna "hõbe" nii hõbedat kui ka raha. Küll aga liikusid paljud riigid hõbedastandardilt kullastandardile, sest 19. sajandil avastati Ameerikas väga suured hõbedavarud ning kardeti, et seetõttu hõbeda väärtus langeb tunduvalt. 20. sajand tõi endaga kaasa ka kullastandardist loobumise. Tõuke selleks andis Richard Nixon, kes 1971. aastal eemaldas USA dollarilt kullatagatise ning lasi kursi ujuvaks. Viimane kullastandardiga valuuta oli Šveitsi frank, riik loobus sellest 2000. aastal.

Ehte- ja lauahõbe
Ehte- ja lauahõbe valmistatakse tavaliselt hõbedasulamist, kus on 92,5% hõbedat ja 7,5% vaske. USAs ei tohi reklaamida materjali hõbedana, kui seal sees ei ole hõbeda osakaal vähemalt 90%. Tavaliselt märgitakse väärismetallidele proov kolmekohalise numbrina, mis väljendab väärismetalli sisaldust konkreetses esemes. Näiteks proov 925 tähistab, et hõbeda sisaldus on 92,5%.

Fotograafia
Kogu 1998. aastal tarbitud hõbedakogusest kulus fototööstusele 30,98%. Tänu digitaalfotograafia tohutule arengule vähenes see näitaja oluliselt. 2001. aastal moodustas fototööstuse osa 23,47%, 2007. aastal 13% ja 2012. aastal kõigest 5,5% kogu tarbitavast hõbedakogusest. Fototööstus kasutab peamiselt hõbehaliide ja hõbenitraati, et toota fotofilmi.

Riietus
Hõbe pärsib bakterite ja seente levikut riietel, näiteks sokkidel, seega lisavad mõned riidetootjad seda oma riietele, et vähendada ebameeldivad aroome ning bakterite või seente infektsiooni. Hõbe kantakse lõngale õhukese nanoosakeste kihina ning sellest lõngast valmistatakse hiljem riie. Teadmata on see, kuivõrd hästi hõbeda nanoosakesed riides püsivad ja kas sellel on mingi mõju inimese tervisele. Samuti ei osata öelda, missugust mõju see keskkonnale tekitab.

Toidus
Hõbedat kasutatakse toiduvärvina. Euroopa Liidus on hõbeda kasutamine toitudes kiidetud heaks ning talle on omistatud E-aine kood E 174. Hõbedat kasutatakse peamiselt saiakeste, kookide, tortide ja muude magustoitude kaunistusena.

Hõbeda kaevandamine ja tootmine
Puhtal kujul hõbedat leidub looduses väga vähe, enamjaolt on ta kombineeritud väävli, arseeni, antimoni või klooriga erinevates maakides. Seega tuleb puhta hõbeda saamiseks maaki töödelda. Tänapäeval saadakse puhast hõbedat enamjaolt sulatamise teel, levinud on Parkesi protsess, mis on pürometallurgiline meetod hõbeda eemaldamiseks pliimaagist. 
Parkesi protsess põhineb vedelik-vedelik ekstraktsioonil. See kasutab ära vedelal kujul oleva tsingi omadusi. Esiteks seda, et tsink ei segune pliiga ja teiseks, hõbe lahustub tsingis 3000 korda rohkem kui plii. Seega kui tsinki lisatakse vedelale pliile, mis sisaldab ka hõbedat, siis hõbe läheb üle tsingi kihti. Aga kuna tsink ja plii üksteises ei lahustu, siis on tsingi kiht lihtsasti eemaldatav. Seejärel tsingi-hõbeda segu kuumutatakse, kuni tsink aurustub, alles jääb puhas hõbe. Selle protsessi patenteeris 1850. aastal Alexander Parkes.

Ülemaailmne hõbedatoodang kasvas 2012. aastal 787 miljoni untsini (u 22 300 tonni), peamiselt tina-/tsingitööstuse kõrvaltoormena. 2012 oli suurim hõbeda tootja Mehhiko (4500 tonni), talle järgnes Hiina (3300 tonni), Peruu (3100 tonni) ja Austraalia (1600 tonni). Hõbeda nimekaim Argentina (hõbe – argentum) oli alles 10. kohal 683 tonniga.

Ajalugu
Hõbe avastati pärast kulda ja vaske umbes 5000 eKr. Esialgu tehti sellest ehteid ja teda kasutati vahetuskaubana. Kuna hõbedat looduses eriti puhtal kujul ei leidu, läks palju aega mööda, enne kui alustati maagi sulatamist ja sealt hõbeda kättesaamist. Üks tuntumaid iidseid kaevandusi asus Kreekas. Seda kaevandust kasutati aastatel 500–100 eKr. Ka Hispaania kaevandused olid suured hõbedaallikad.
16. sajandiks olid Hispaania konkistadoorid avastanud suured hõbedamaardlad Lõuna- ja Kesk-Ameerikast. Kiiresti arendati välja meetodid hõbedamaagist puhta metalli saamiseks tänapäeva Mehhiko, Boliivia ja Peruu aladel. Nende Uue Maailma kaevanduste tulemusena sai Lõuna- ja Kesk-Ameerikast suurim hõbedatootja maailmas. Et puhast hõbedat kätte saada, rakendati nn Mehhiko protsessi. Selle käigus hõbedamaak jahvatati ja seejärel segati soola, vasemaagi ja elavhõbedaga. Seda segu segasid loomad, kes olid seotud suure lihviposti külge ja käisid ringiratast ümber segukasti. Aegamööda muutus hõbe maagist puhtaks peeneks metalliks, see omakorda lahustus elavhõbedas. Aeg-ajalt elavhõbe eemaldati ja destilleeriti. Ühe ühiku hõbeda saamiseks kulus umbes kaks ühikut elavhõbedat. 
19. sajandi keskel avastati suur kogus hõbedat USA-s Nevada osariigis, see tegi USAst maailma suurima hõbedatootja kuni 20. sajandini, mil möödusid Mehhiko ja Peruu. 21. sajandi alguseks on suurimateks hõbedatootjateks saanud Mehhiko, Hiina, Peruu, Austraalia ja Venemaa.

Eestist leiti hõbedat esimest korda Jõhvi magnetilise anomaalia piirkonnast võetud puursüdamikust. Veel leidub seda Uljaste puuraugust võetud puursüdamikus.

Vaata ka
Hõbevalge (etnograafia)
 Hõbevalge (värvus)
 Hõbehall
 Hõbe (heraldika)

Viited

 Välislingid 

 Hõbedast nanovarraste sünteesi kirjeldav õppevideo
 "Hõbe annab antibiootikumidele väge juurde" Novaator, 20. juuni 2013

Kategooria:Keemilised elemendid
Kategooria:Lihtained
Kategooria:Mineraalid
Kategooria:Maavarad
Kategooria:Metallid