Властивості золота

ЗОЛОТО (Aurum), Au – хім. елемент I групи періодичної системи елементів; ат. н. 79, ат. м. 196,9665. М’який жовтий метал. У з’єднаннях виявляє ступінь окислення +3, відомі сполуки зі ступенями окислення +1 і +2. Природне золото складається з стабільного ізотопу 197Аu. Отримано 13 радіоактивних ізотопів з масовими числами 192-196, 198-206 і періодами піврозпаду від декількох секунд до 15,8 років.

Золото

Видобуток золота і виготовлення з нього різних предметів почалися за 6-7 тис. Років до н. е., металургія 3. отримала розвиток за 3 тис. років до н. е. Зміст 3. в земній корі 5 • 10-8%. У природі 3. знаходиться в основному вільному стані і рідко утворює мінерали (напр., Петца, Калавери, Кренер) з телуром, селеном, сурмою і вісмутом; міститься також у воді річок і океанів і в рослинах. У водах Світового океану його вміст становить 4-10 мг / т, підвищуючись в окремих місцях (в Карибському морі) до 15 – 18 мг / т. Загальна кількість 3. в морській воді оцінюється від 5-6 до 10-20 млн. Т. Кристалічні ґрати 3.- гранецентрированная кубічна з періодом а = 4,704 А; щільність (т-ра 20 ° С) 19,32 г / см3; tпл 1 063 ° С; tкип 2677 ° С; температурний коеф. лінійного розширення (т-ра 0-100 ° С) 14,2 • 10-6 град-1; питома теплоємність (т-ра 0- 100 ° С) 0,0316 кал / г • град; питома теплопровідність 0,744 кал / см X X сек • град; питомий електричний опір (т-ра 20 ° С) 2,25 • 10 ом • см; температурний коеф. електр. опору (т-ра 0-100 ° С) 0,00396 град-1.

Модуль норм, пружності 7900 кгс / мм2; у відпаленого 3. межа міцності на розтяг 10-14 кгс / мм2; відносне подовження 30-50%; звуження площі поперечного перерізу 90%. 3. відрізняється малою твердістю (НВ = 13,6-19,0), великий ковкістю (пластичністю) і тягучістю. Добре проводить тепло і електрику, стійко до зовнішнього середовища і хім. впливу ..

З неметалами (крім галогенів) не взаємодіє. З галогенами утворює галогеніди, напр. AuGl3. Не розчиняється у к-тах і лугах, добре розчинно у суміші соляної та азотної к-т (т. Зв. «Царській горілці»), утворюючи золотохлорістоводородную к-ту Н [AuCl4], а також в розчинах ціанідів (натрію, калію) при доступі кисню або ін. окислювачів і в хлорного воді. З’єднання 3. нестійкі і легко відновлюються до металу. Для 3. характерна здатність до комплексоутворення. З неорганічних сполук відомі: закис Au20 – сіро-фіолетові кристали, розчинні в соляній к-ті; гідрат закису АuОН – фіолетовий порошок; окис Au203 – буро-чорний порошок, розчинний в соляній к-ті; гідрат окису Аu (ОН) 3 – чорно-бурий, порошок, розчинний в соляній к-ті.
У пром. масштабі 3. отримують при розробці руд і розсипів. Зміст його в рудах, що піддаються промисловій переробці, в залежності від типу родовищ, способу розробки і географо-економічного становища, становить від одного-двох до десятків грам на тонну, а в розсипних родовищах – 80-100 мг до декількох грам на кубометр. 3. витягують з руд, вдаючись до ціануванню золотовмісної породи (після дроблення, помелу і первинного збагачення).

Розчинене золото осаджують металевим цинком, а потім, після плавки, рафінують електролізом в ванні, що містить солянокислий розчин хлориду АuCl3 Чисте 3. осідає на катоді з листового хімічно чистого 3., домішки випадають в осад. У рудної практиці все ширше впроваджується метод вилучення 3., заснований на сорбції його іонообмінними смолаі (іонообмнний процес).
З розсипів 3. отримують найбільш простим і дешевим способом – гравітаційним збагаченням золотовмісних пісків у водному потоці. 3. концентрується на улавливающих пристроях, а пуста порода, як більш легка, зноситься водою. Гравітаційне збагачення застосовують спільно з амальгамуванням – процесом, заснованим на здатності зерен 3. легко обволікають ртуттю і уловлюватися нею. 3. знаходить широке застосування а економіці, техніці та медицині. В умовах товарного произова воно виконує функцію загального еквівалента грошей.

У техніці його використовують у вигляді сплавів з ін. Металами. Покриття золотом (див. Золочение) застосовують в авіаційній і космічній техніці, для виготовлення відбивачів в апаратах для сушіння інфрачервоними променями, електр. контактів і деталей провідників, а також в радіоапаратурі і в обладнанні для рентгено- та радіотерапії. В електроніці з 3., легованого германієм, індієм, галієм, кремнієм, оловом і селеном, виготовляють контакти. Золотоплатиновому деталі застосовують у произове штучного шовку для витягування ниток. У медицині 3. застосовують для виготовлення деяких маслоемуль-Сіон і водорозчинних препаратів. 3. і його сплави широко використовують в ювелірній справі і стоматологічній практиці (див. Зубопротезні сплави).

Золото – проста речовина, жовтого кольору. Вважається основним благородним металом (срібло, платина і п’ять металів платинової підгрупи). Позначається знаком Au (Gold – англ., Aurum – лат.), Має атомарну масу 196,966569 (г / моль), щільність 19,3-19,32 г / см³, температуру плавлення 1064,18 ° C. У періодичній таблиці хімічних елементів значиться під номером 79. Має явно виражені благородні властивості як метал (не іржавіє, що не окислюється). Номер CAS: 7440-57-5.

Історія назви.
Золото перший метал, освоєний людиною. У Південній Африці, яку називають «колискою людства», і в ряді інших місць планети в епоху неоліту (пізніший період кам’яного віку) «жовті камені» зустрічалися по долинах річок, де мешкав «Homo sapiens» «людина розумна». Ці яскраві, «сонцеподібні камені» зайняли важливе місце і магічних ритуалах. Їм поклонялися, вірили, що зроблені з них амулети рятують від бід. Золото являло собою і символ багатства. На це вказують поховання, виявлені в новітню епоху. Так, наприклад, поблизу озера Варна, в Болгарії, були розкопані могили, в яких знаходилися золоті прикраси, виготовлені близько семи тисяч років тому. Коли тільки зароджувався культ релігій, одним з перших предметів релігійного поклоніння стало золото. Для наших предків воно овеществляющие Бога сонця. Саме сонце, стверджували вони, породило золото, що пролилося колись на землю дощем. Золото подібно сонцю і тому його називали «променистим». «Сонячне» назва золота простежується в різних мовах світу, В латиномовних країнах поширювалося слово «аурум», воно сходить до імені Аврора так звали Богиню ранкової зорі. Індоєвропейське назва (корінь) «гол» позначає «блискучий», «бажаний») став за основу англійської та німецької слова «голд». У слов’янському назві «золото» «метало» як і вдругих країнах зустрічаються деякі подібності з деякими значеннями позначають сонячне світло і сонце. У періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва золото займає 79-ю клітку.

Хімічні властивості .
Так як золото розташоване правіше всіх металів в таблиці напруг, воно володіє унікальними властивостями при нормальних умовах не реагувати з киснем повітря, лугами, а також з більшістю мінеральних і органічних кислот. Завдяки цьому його відносять до благородних металів.
Найстійкіша ступінь окислення для золота в його з’єднаннях +3, перебуваючи в цьому ступені окислення воно може утворювати з іншими однозарядними аніонами типу (CNˉ, Fˉ, Clˉ) самі стійкі комплекси [AuX4] ˉ де х – F, Cl, CN.
Сполуки золота зі ступенем окислення +1 вважаються стабільними, але під впливом деяких факторів (світло, зовнішнє середовище, домішки і т.д) призводить до повільного розкладанню (перехід в інший стан) тому в хімії до цього з’єднання застосовують поняття (відносна стійкість). З’єднань зі ступенем окислення + 2 для золота не характерні, але останні дослідження показали, що все таки існую комплекси де воно має ступінь окислення +2.
Для ступеня окислення + 5 для золота, стабільні з’єднання тільки з фтором, інших сполук або не існує або вони в ході реакції переходять в основному +3. Також існують сполуки (VI) і (VII) але тільки в з’єднанні з фтором, вони дуже нестійкі, особливо AuF6 який відразу переходить у AuF5 або AuF7.
Так само існують сполуки зі ступенем окислення -1, а називають їх аурідамі, в цих сполуках вони проявляють невластиве для золота ступінь окислення -1, наприклад аурід натрію Na3Au або аурід цезію CsAu.
Незламність (Царя металів) розвінчала створення кислоти (Царська горілка) суміш двох кислот азотної HNO3 і HCl в співвідношенні 1 до 3, в результаті виходить суміш хлориду нитрозила і хлору знаходиться в атомарному стані тому суміш готують перед початком реакції:
Au + HNO3 (конц.) + 4HCl (конц.) → H [AuCl4] + NO + 2H2O
Пізніше була отримана H2SeO4 селеновая кислота яка ще рз провергло про хімічної інертності золота:
2Au + 6H2SeO4 → Au2 (SeO4) + 3H2SeO3 + 3H2O
Так само золото вступає в хімічну реакцію з галогенами:
C фтором реагує при нагріванні 300 ° C і 400 ° C:
2Au + F2 → 2AuF
З хлором при нагріванні:
2 Au + 3Cl2 → 2 AuCl3
З бромом
2Au + 3Br2 → 3AuBr2

З йодом
Au + I2 → AuI2
Також золото може бути розчинене в хлорного воді яка утворюється при пропущенні хлору через воду, на реакція протікає в дуже тривалий період і не застосовується у виробничих масштабах.
Розчинення золота можна домогтися в реакції з соляною кислотою і гіпохлоритом натрію, перевагу перед вище написаному більш висока швидкість реакції і не потребує виведення з розчину азотної кислоти (реакція з царською горілкою).
Взаємодія з солями ціанідів призводить до повного розчинення золота, застосовується у виробничих масштабах (ціанування золота):
4Au + NaCN + 2H2O + O2 → [Au (CN) 2] + NaOH

Хімічні властивості .
Так як золото розташоване правіше всіх металів в таблиці напруг, воно володіє унікальними властивостями при нормальних умовах не реагувати з киснем повітря, лугами, а також з більшістю мінеральних і органічних кислот. Завдяки цьому його відносять до благородних металів.
Найстійкіша ступінь окислення для золота в його з’єднаннях +3, перебуваючи в цьому ступені окислення воно може утворювати з іншими однозарядними аніонами типу (CNˉ, Fˉ, Clˉ) самі стійкі комплекси [AuX4] ˉ де х – F, Cl, CN.
Сполуки золота зі ступенем окислення +1 вважаються стабільними, але під впливом деяких факторів (світло, зовнішнє середовище, домішки і т.д) призводить до повільного розкладанню (перехід в інший стан) тому в хімії до цього з’єднання застосовують поняття (відносна стійкість). З’єднань зі ступенем окислення + 2 для золота не характерні, але останні дослідження показали, що все таки існую комплекси де воно має ступінь окислення +2.
Для ступеня окислення + 5 для золота, стабільні з’єднання тільки з фтором, інших сполук або не існує або вони в ході реакції переходять в основному +3. Також існують сполуки (VI) і (VII) але тільки в з’єднанні з фтором, вони дуже нестійкі, особливо AuF6 який відразу переходить у AuF5 або AuF7.
Так само існують сполуки зі ступенем окислення -1, а називають їх аурідамі, в цих сполуках вони проявляють невластиве для золота ступінь окислення -1, наприклад аурід натрію Na3Au або аурід цезію CsAu.
Незламність (Царя металів) розвінчала створення кислоти (Царська горілка) суміш двох кислот азотної HNO3 і HCl в співвідношенні 1 до 3, в результаті виходить суміш хлориду нитрозила і хлору знаходиться в атомарному стані тому суміш готують перед початком реакції:
Au + HNO3 (конц.) + 4HCl (конц.) → H [AuCl4] + NO + 2H2O
Пізніше була отримана H2SeO4 селеновая кислота яка ще раз спростувало про хімічної інертності золота:
2Au + 6H2SeO4 → Au2 (SeO4) + 3H2SeO3 + 3H2O
Так само золото вступає в хімічну реакцію з галогенами:
C фтором реагує при нагріванні 300 ° C і 400 ° C:
2Au + F2 → 2AuF
З хлором при нагріванні:
2 Au + 3Cl2 → 2 AuCl3
З бромом
2Au + 3Br2 → 3AuBr2

З йодом
Au + I2 → AuI2
Також золото може бути розчинене в хлорного воді яка утворюється при пропущенні хлору через воду, на реакція протікає в дуже тривалий період і не застосовується у виробничих масштабах.
Розчинення золота можна домогтися в реакції з соляною кислотою і гіпохлоритом натрію, перевагу перед вище написаному більш висока швидкість реакції і не потребує виведення з розчину азотної кислоти (реакція з царською горілкою).
Взаємодія з солями ціанідів призводить до повного розчинення золота, застосовується у виробничих масштабах (ціанування золота):
4Au + NaCN + 2H2O + O2 → [Au (CN) 2] + NaOH
Фізичні властивості .
Золото – знаходиться в чистому стані (99,99%) має яскраво жовтий колір, невеликі домішки інших металів роблять його червонуватим (мідь), а додавання до Au платини понад (8%) знебарвлює його. Має високу теплопровідність, а також низький електричний опір, що іноді використовувалося як надпровідник, але із за великої вартості не знайшов великого застосування.
Із – за своєї щільності, що становить 19,32 г / см³ вважається одним з найбільш важких металів знаходяться у вільному стані, поступаючись тільки осмію, іридію, ренію, плутонію. Ці властивості використовуються в його видобутку, так як золото важче порожньої породи і осідає на дно, а відходи змиваються водою, даний спосіб використовувався у всі часи і використовується і на даний момент у деяких країнах. Щільність золота змінюється в залежності від ступеня нагрівання і становить в розплавленому стані 17 г / см³

Температура плавлення становить 1064,18 ° C і має температуру кипіння +2856 ° C, золото відоме своєю летючість яка починається за довго до його розплаву, це явище добре спостерігається при нагрівання відкритими джерелами вогню, для зменшення втрат використовують інші методи розплаву такі як індукційні печі або на їх основі.

Кларк золота середній вміст в земній корі становить усього 4,8 міліграма в тонні гірських порід. Золота в кілька разів менше, ніж природного срібла, не кажучи вже про інших більш поширених металах (середній вміст того іншого елемента в земній корі прийнято називати Кларком в честьамеріканского геохіміка Ф. В. Кларка). Знаючи кларк, можна визначити кількість даного елемента в певному обсязі земної кори. Приміром, 1 км ³ гірської породи містить майже 14 тонн золота, а в кілометровому шарі земної кори майже 100 млрд тонн. Золото має найбільш високуюплотность речовини (його удільний вага 19,7 г / см3, шматок розміром із сірникову коробку важить півкілограма!) Температура плавлення золота тисяча сорок шість С, температура кипіння 2447 ° С. Золото має найвищими, в порівнянні з іншими металами, ковкістю і пластичністю. Незвичайні м’якість і ковкість золота при обробці були виявлені близько 10000 років тому Найтонші листочки з нього відомі під назвою сусального золота яке являє собою металеві листи золотистого кольору. Вони застосовуються переважно для декоративного оздоблення як неметалічних, так і металевих виробів.

Сплави благородного металу золота з іншими металами (благородними і неблагородними) не тільки знижують температуру його плавлення і кипіння, але і змінюють його механічні та фізичні властивості. Приміром, мідь і срібло в значній мірі підвищують твердість золота, це властивість широко використовується як ювелірної промисловості, так і хімічної промисловості. Золото самий трудомісткий метал при видобутку. Воно в десятки разів дорожче срібла і майже в 250 разів дорожче міді. Для видобутку одного кілограма золота при його вмісті в руді в кількості 4-5 г / т (це зміст характерно для багатьох розроблюваних родовищ) треба відбити, видати на поверхню і переробити 200-250 т руди. Завдяки своїй м’якості, ковкості, здатності тягнутися золото піддається особливо тонкій обробці чеканкою, литтям, гравіруванням. З його допомогою створюються різноманітні декоративні ефекти (від гладкої полірованої поверхні з плавними переливами світлових відблисків до складних фактурних зіставлень з багатою світлотіньової грою), а також виконуються найскладніші філіграні. Золото, часто забарвлене домішками в різні кольори, застосовується в поєднанні з дорогоцінними, напівкоштовними каменями, перлами, черню і емаллю.

Для видобутку золота із його руд з малим вмістом використовують ртуть, а процес амальгамація золота.
Всі з’єднання зі ступенем окислення +3 у золота вважаються самими стійкими, менш стійкі з + 1 і повільно розкладаються, всі інші або не існують або знаходяться тільки у водних розчинах, розпродаються при отриманні. Але сполуки золота (V) стабільний з фтором.
Для відновлення золота з його солей використовують, безліч відновників, таких як гідразин, сульфитом натрію, цинком або хлоридом олова (II), останній використовується як якісна реакція для визначення золота в розчині (Касcіев пурпур):
2Na [Au (CN) 2] + Zn → Na2 [Zn (CN) 4] + 2Au ↓

Сплави золота.
Золото вступаючи в сплави як штучні так і природні має завжди визначене фарбування, залежно від металів колір змінюється від білого, жовтого, до синього.
Біле золото – виготовляють у процесі сплаву з іншими благородними металами (срібло, платина, паладій) з додаванням нікелю.
У ювелірній справі використовується сплав на основі золота і 16% паладію, але вартість даного матеріалу висока для етогопалладій замінюють менш дорогими нікель, мідь і цинк.

Посилання на основну публікацію