Ist dir das auch schon einmal passiert? Du hast dir ein schönes neues, silberfarbenes Armband oder neue silberfarbene Ohrringe gekauft und trägst den Schmuck nun Tag und Nacht. Aber nach ein paar Tagen entdeckst du, dass die Haut darunter oder das Schmuckstück selbst ganz grün gefärbt ist? Wie es zu dieser Grünfärbung (Abb. 1) kommt und warum es dieses Problem bei einem Schmuckstück aus einem Edelmetall nicht gibt, erfährst du in diesem Artikel.
Modeschmuck und „echter“ Schmuck
Wir unterteilen unseren Schmuck oft in Modeschmuck und in „echten“ Schmuck. Doch was ist mit „echtem“ Schmuck gemeint? Unter „echtem“ Schmuck verstehen wir im Allgemeinen Schmuckstücke, die aus einem Edelmetall angefertigt sind. Zu den Edelmetallen gehören neben Silber und Gold auch Platin, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium und Iridium (Abb. 2).
CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung;
Edelmetalle zeichnen sich dadurch aus, dass sie korrosionsbeständig sind. Das bedeutet, Edelmetalle sind bei Zimmertemperatur und in natürlicher Umgebung unter Einwirkung von Luft und Wasser chemisch stabil und reagieren nicht. Im Gegensatz dazu rostet das Metall Eisen beispielsweise bei Kontakt mit Wasser und Luft. Durch diese Korrosionsbeständigkeit sind die Edelmetalle sehr robust. Silber ist das einzige Edelmetall, das mit Schwefelwasserstoff aus der Luft eine leichte Reaktion eingeht:
$\ce{4 Ag + 2 H_2S + O_2 -> 2 Ag_2S + 2 H_2O}$
Du kannst daher beobachten, dass sich auf einem Silberschmuckstück oder Silberbesteck mit der Zeit eine dünne Schicht schwarzes Silbersulfid bildet (Abb. 3). Das Silber darunter bleibt jedoch unbeschädigt und die dünne Schicht Silbersulfid kann mit Hilfe eines Silberputztuchs oder mit einer Kochsalzlösung wieder entfernt werden. Sieh dir dazu auch den Versuch „Silberreinigung“ an.
Durch ihre besonderen, robusten Eigenschaften und ihr seltenes Vorkommen sind die Edelmetalle teurer als die Metalle, aus denen der günstigere Modeschmuck angefertigt ist. Schmuckstücke aus Edelmetallen sind aufgrund ihres höheren Preises häufig zeitloser und nicht an der aktuellen Mode orientiert, denn diese kaufen wir uns in der Regel nicht so oft neu. Modeschmuck besteht hingegen häufig aus günstigeren Metallen, wie Kupfer oder Zink, oder Metalllegierungen, wie Messing. Der Modeschmuck ist an aktuellen Trends orientiert und preiswert in der Anschaffung. Das günstigere Material ist allerdings auch nicht so robust. Dies erkennst du zum Beispiel daran, dass der Schmuck leichter verbogen werden kann oder du auf deiner Haut eine Grünfärbung beobachten kannst.
Warum läuft Modeschmuck bzw. die Haut darunter grün an?
Modeschmuck, wie dein neues, silberfarbenes Schmuckstück, besteht in der Regel nicht aus einem Edelmetall, wie Silber, sondern aus einem anderen, kostengünstigeren Metall, wie z.B. Kupfer, welches nur auf der Außenseite versilbert wurde. Das Metall, aus dem das Armband hauptsächlich besteht, ist daher nicht korrosionsbeständig. Das bedeutet, es kann mit Feuchtigkeit oder Luft reagieren und dabei einen neuen Stoff bilden. Im Falle deines Armbands wurde die Versilberung des Armbands wahrscheinlich durch den leicht sauren pH-Wert deiner Haut beschädigt. Das im Inneren des Armbands vorliegende Kupfer kann dann mit Sauerstoff und Feuchtigkeit (z.B. aus der Luft) zu Kupferhydroxid und anderen Kupferverbindungen reagieren. Du kennst die grüne Farbe auch von Kirchendächern, welche ebenfalls aus Kupfer bestehen und der Witterung ausgesetzt sind. Es bildet sich dann die grün aussehende Patina (Abb. 4). Bei einem Armband aus einem Edelmetall, wie Silber oder Gold, kommt es aufgrund der Korrosionsbeständigkeit nicht zu einer solchen Reaktion.
Schmuckmetalle und Legierungen des „echten“ Schmucks
Für die Herstellung von „echtem“ Schmuck werden vor allem Silber, Gold und Platin verwendet. Wie du vielleicht weißt, gibt es beim Gold verschiedene „Farbtöne“. Bei Gelbgold, Weißgold und Roségold (Abb. 5) handelt es sich nicht um eigenständige Edelmetalle, sondern um Gold-Legierungen. Durch Kombination mit Palladium, Silber, Kupfer oder anderen Metallen in verschiedenen Verhältnissen werden die unterschiedlichen Farbtöne erzeugt. Das Herstellen einer solchen Legierung hat Auswirkungen auf die Eigenschaften. So unterscheiden sich die Legierungen nicht nur hinsichtlich der Farbe, sondern auch in der Härte und bei chemischen und physikalischen Reaktionen von reinem Gold. Wenn du mehr über Legierungen erfahren möchtest, dann lies dir den Artikel zu den Legierungen durch.
Weitere Eigenschaften von Edelmetallen
Die herausragendste Eigenschaft der Edelmetalle ist die Korrosionsbeständigkeit. Zusätzlich gehören alle Edelmetalle zu den Schwermetallen, besitzen also eine Dichte von über $\ce{5\frac{g}{cm^3}}$.
Darüber hinaus sind sie relativ säurebeständig. So kann Salzsäure, obwohl sie eine sehr starke Säure ist, die Struktur der Edelmetalle nicht schädigen. Silber reagiert jedoch mit konzentrierter Salpetersäure. Gold und Platin können nur von einem besonderen Gemisch zweier Säuren, dem sogenannten Königswasser, gelöst werden. Königswasser ist ein Gemisch aus konzentrierter Salzsäure und konzentrierter Salpetersäure. Werden diese beiden Säuren zusammengegeben, entstehen naszierender Chlor und Nitrosylchlorid $\ce{(NOCl)}$.
$\ce{HNO_3 + 3HCl -> NOCl + 2 Cl_{nasc} + 2 H_2O}$
Naszierender Chlor ist Chlor, welcher während der chemischen Reaktion gerade am Entstehen und dadurch besonders reaktiv ist. Dieser kann dann beispielsweise mit Gold reagieren und dazu führen, dass Gold oxidiert wird. In gleicher Weise können auch die anderen Edelmetalle, wie Platin oder Palladium oxidiert werden.
$\ce{2 Au + 2 NOCl + 3 Cl_2 + 2HNO_3 -> 2HAuCl_4 + 4 NO_2}$
Eine weitere Eigenschaft der Edelmetalle ist, dass viele ihrer chemischen Verbindungen nicht hitzebeständig sind. Silberoxid kann beispielsweise durch Erhitzen wieder in Silber und Sauerstoff gespalten werden. Dieser Vorgang wird Thermolyse genannt. Du kannst dir dazu auch das Experiment „Thermolyse von Silberoxid“ anschauen.
Zudem weisen alle Edelmetalle ein positives Normalpotential auf. Das heißt, dass sie edler sind als die Normalwasserstoff-Elektrode. Somit lässt sich auch erklären, weswegen die Edelmetalle von verdünnten Säuren nicht angegriffen werden.
Zusammenfassung
Zu den Edelmetallen zählen wir die Elemente Silber, Gold, Platin, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium und Iridium. Alle Edelmetalle zeichnen sich dadurch aus, dass sie besonders korrosionsbeständig sind und somit in natürlicher Umgebung chemisch stabil sind. Diese Eigenschaft nutzen wir z.B. bei unserem echten Schmuck.