Существует мнение, что золото само по себе - один из самых малополезных металлов. Так ли это? Эрудированный инженер начала XX в. ответил бы: «Бесспорно, так». Инженеры середины 70-х годов не столь категоричны. Техника прошлого обходилась без золота не только потому, что оно слишком дорого. Не было особой нужды в свойствах, присущих только золоту. Впрочем, утверждение, что эти свойства не использовались совсем, будет неверным. Купола церквей золотили из-за химической стойкости и простоты механической обработки золота. Эти его свойства использует и современная техника.

Золото и его сплавы

Золото - очень мягкий металл, его легко расплющить, превратить в тончайшие пластинки и листы. В некоторых случаях это очень удобно. Несмотря на это, большинство золотых изделий - литые, хотя температура плавления золота 1063° С. Еще мастерам древности пришлось убедиться, что придать золоту все нужные формы способом литья не удается. При изготовлении, например, обычного кувшина ручку приходилось отливать отдельно, а потом припаивать.
Историки и археологи установили, что пайка металлов известна людям уже несколько тысячелетий. Только паяли древние не оловом, а золотом, точнее - сплавом золота и серебра. Современной технике тоже иногда приходится пользоваться золотым припоем.
По электропроводности золото занимает третье место после серебра и меди.
При контакте под давлением золота с медью в восстановительной среде или в вакууме процесс диффузии - проникновения молекул одного металла в другой - идет довольно быстро. Детали из этих металлов соединяются между собой при температуре, значительно более низкой, чем температура плавления меди, золота или любого их сплава. Такие соединения называют золотыми печатями. Их используют при изготовлении некоторых типов радиоламп, хотя прочность золотых печатей несколько ниже прочности соединений, полученных путем сплавления. Из сплавов золота с серебром или медью делают волоски гальванометров и других точных приборов, а также миниатюрные электрические контакты, предназначенные для приема огромного числа замыканий и размыканий. При этом, что особенно важно, эти конструктивно несложные детали должны работать без прилипания контактов, должны реагировать на каждый импульс.
В сплавах, обеспечивающих наименьшее прилипание, золоту принадлежит особая роль. Безотказно работают сплавы золота с палладием (30%) и платиной (10%), палладием (35%) и вольфрамом (5%), цирконием (3%), марганцем (1%). В специальной литературе описаны сплавы с подобными свойствами, способные конкурировать с золотыми. Это, например, сплав платины с 18% иридия , но он дороже любого из перечисленных сплавов. Да и все лучшие контактные сплавы очень дороги, однако без них не может обойтись современная космическая техника. Кроме того, их применяют в наиболее важных аппаратах не космического назначения, от которых требуется особая надежность.
Золото и его сплавы стали конструкционным материалом не только для миниатюрных радиоламп и контактов, но и для гигантских ускорителей элементарных частиц. Ускоритель, как правило,-это огромная кольцевая камера - труба, свернутая в баранку. Чем большее разрежение удается создать в такой трубе, тем дольше могут жить в ней элементарные частицы. Трубы изготовляют из нержавеющей стали, выплавленной в вакууме. Внутреннюю поверхность трубы полируют до зеркального блеска - при такой поверхности легче поддерживать глубокое разрежение.
Давление в ускорителе элементарных частиц не превышает миллиардных долей атмосферного. Излишне объяснять, насколько сложно поддержать в гигантской «баранке» такой вакуум, тем более что в баранке имеются отводы, рукава, стыки.
Уплотняющие кольца и шайбы для ускорителей делают из мягкого пластичного золота. Золотом паяют стыки камеры.
В некоторых случаях пластичность золота оказывается незаменимым качеством, а в других, наоборот, создает затруднения. Одно из старейших применений золота - изготовление зубных протезов. Конечно, мягкому металлу легче придать нужную форму, но зубы из чистого золота сравнительно быстро изнашиваются. Поэтому зубные протезы и ювелирные изделия изготовляют не из чистого золота, а из его сплавов с серебром или медью. В зависимости от содержания серебра такие сплавы имеют неодинаковый цвет: при 20-40% серебра получается зеленовато-желтый металл, при 50% - бледно-желтый.
Сплавы дополнительно упрочняют термической обработкой, и при этом золото ведет себя очень своеобразно. Хорошо известен процесс закалки стали: металл нагревают до определенной температуры и затем быстро охлаждают. Такая обработка придает стали твердость. Что-бы снять закалку, металл повторно нагревают и охлаждают медленно - это отжиг. Сплавы золота с медью и серебром, наоборот, приобретают мягкость и пластичность при быстром охлаждении, а при медленном отжиге - твердость и хрупкость.

Позолота

Золото - один из самых тяжелых металлов , только осмий , иридий и платина превосходят его по плотности. Если бы носилки фараонов были действительно золотыми, они были бы в два с половиной раза тяжелее железных. Носилки были деревянными, покрытыми тончайшей золотой фольгой.
Любопытная деталь: плотность вольфрама почти совпадает с плотностью золота. В древности не знали вольфрама, но если допустить, что золотая корона сиракузского царя Гиерона была бы подделана не серебром, а вольфрамом, то великий Архимед, пользуясь выведенным им законом, не смог бы обнаружить подделки и уличить мошенника-мастера.
Золотые покрытия известны с глубокой древности. Тончайшие листы золота приклеивали к дереву, меди, а позже и к железу специальными лаками. На вещах, находящихся в постоянном употреблении, такое золотое покрытие держалось около 50 лет. Правда, этот способ золочения не был единственным. В некоторых случаях изделие покрывали слоем специального клея и посыпали тончайшим золотым порошком.
Начиная с середины прошлого столетия, после того как русский ученый Б. С. Якоби открыл процессы гальванопластики и гальваностегии, старые способы золочения почти вышли из употребления. Гальванический процесс не только производительнее, он позволяет придать золотому покрытию различные оттенки. Добавка в золотой электролит небольшого количества цианистой меди придает покрытию красный оттенок, а в сочетании с цианистым серебром - розовый: с помощью одного цианистого серебра можно получить зеленоватый оттенок золотых покрытий.
Золотые покрытия отличаются высокой стойкостью и хорошо отражают свет. В наше время золочению подвергают детали проводников в высоковольтной радиоаппаратуре, отдельные части рентгеновских аппаратов. Изготовляют отражатели с золотым покрытием для сушки инфракрасными лучами. Позолоченной была поверхность нескольких искусственных спутников Земли: позолота предохраняла спутники от коррозии и избыточного тепла.
Новейший способ нанесения золотых покрытий - катоидное распыление. Электрический разряд в разряженном газе сопровождается разрушением катода. При этом частицы катода летят с огромной скоростью и могут осаждаться не только на металле, но и на других материалах: бумаге, дереве, керамике, пластмассе. Этот способ получения тончайших золотых покрытий применяется при изготовлении фотоэлементов, специальных зеркал и в некоторых других случаях.

Краски золота

«Благородство» золота простирается лишь до определенных пределов. Иначе говоря, можно сравнительно легко получить его соединения с другими элементами. Даже в природе встречаются руды, в которых золото находится не в свободном состоянии, а в соединении с теллуром или селеном .
Промышленный процесс извлечения золота из руд - цианирование - основан на взаимодействии золота с цианидами щелочных металлов:
4Au + 8KCN + 2Н 2 О + O 2 → 4К + 4КОН.
В основе другого важного процесса - хлоринации (его используют сейчас не столько для извлечения, сколько для аффинажа золота) - лежит взаимодействие золота с хлором.
Некоторые соединения золота имеют промышленное применение. В первую очередь, это хлорное золото АuСl 3 , образующееся при растворении золота в царской водке. С помощью этого соединения получают высококачественное красное стекло - золотой рубин. Впервые такое стекло изготовлено в конце XVII столетия Иоганном Кункелем, но описание способа его получения появилось только в 1836 г. К шихте добавляют раствор хлорного золота и, изменяя последний, получают стекло с различными оттенками - от нежно-розового до темно-пурпурного. Лучше всего принимают окраску стекла, в состав которых входит окись свинца. Правда, в этом случае в шихту приходится вводить еще один компонент - осветлитель, 0,3-1,0% «белого мышьяка» As 2 0 3 . Окраска стекла соединениями золота обходится не очень дорого - для однородного интенсивного окрашивания всей массы нужно не более 0,001- 0,003% АuСl 3 .
Придать стеклу красный цвет можно также введением в шихту соединений меди или селена и кадмия. Они, безусловно, дешевле соединений золота, но работать с ними и Получать с их помощью продукцию высокого качества намного сложнее. Изготовление «медного рубина» затрудняется непостоянством окраски: оттенок сильно зависит от условий варки. Трудность получения «селенового рубина» - выгорание самого селена и серы из сернистого кадмия, входящего в состав шихты. «Золотой рубин» не теряет цвета при высокотемпературной обработке. Неоспоримое преимущество способа его получения заключается в том, что неудачную варку можно исправить последующей переплавкой. Как окрашивающее вещество хлорное золото используется также при рисовании по стеклу и фарфору. Кроме того, оно с давних пор служит тонирующим реагентом в фотографии. «Вираж-фиксаж с золотом» придает фотоотпечаткам черно-фиолетовый, коричневый или пурпурно-фиолетовый оттенки. Для этих же целей иногда используют и другое соединение золота - хлораурат натрия NaAuCl 4 .

Золото в медицине

Первые попытки применять золото в медицинских целях относятся еще ко временам алхимии, но они были немногим успешнее поисков философского камня. В XVI в. Парацельс пытался использовать препараты золота для лечения некоторых болезней, в частности сифилиса. «Не превращение металлов в золото должно быть целью химии, а приготовление лекарств»,- писал он.
Значительно позднее соединения, содержащие золото, были предложены в качестве лекарства против туберкулеза. Было бы неверным считать, что это предложение лишено разумных оснований: in vitro, т. е. вне организма, «в пробирке», эти соли губительно действуют на туберкулезную палочку, но для эффективной борьбы с болезнью нужна довольно высокая концентрация этих солей. В наши дни соли золота имеют значение для борьбы с туберкулезом лишь постольку, поскольку они повышают сопротивляемость заболеванию.
Выяснено также, что хлорное золото при концентрации 1: 30 000 начинает тормозить спиртовое брожение, с повышением концентрации до 1: 3900 -уже значительно угнетает его, а при концентрации 1: 200 - полностью останавливает.
Более эффективным медицинским средством оказался тиосульфат золота и натрия AuNaS 2 0 3 , который успешно применяется для лечения трудноизлечимого кожного заболевания - эритематозной волчанки. В медицинской практике стали применять и органические соединения золота, прежде всего кризолган и трифал.
Кризолган одно время широко применяли в Европе для борьбы с туберкулезом, а трифал, менее токсичный и более эффективный, чем тиосульфат золота и натрия,- как лекарство от эритематозной волчанки. В Советском Союзе был синтезирован высокоактивный препарат - кризанол (Au-S-СН 2 -СНОН-CH 2 S0 3) 2 Ca для лечения волчанки, туберкулеза, проказы.
После открытия радиоактивных изотопов золота его роль в медицине заметно возросла. Коллоидные частицы изотопов используют для лечения злокачественных опухолей. Эти частицы физиологически инертны, и потому их не обязательно как можно скорее выводить из организма. Введенные в отдельные области опухоли, они облучают только пораженные места. При помощи радиоактивного золота удается излечивать некоторые формы рака. Создан специальный «радиоактивный пистолет», в обойме которого 15 стерженьков из радиоактивного золота с периодом полураспада в 2,7 суток. Практика показала, что лечение «радиоактивными иголками» дает возможность ликвидировать поверхностно расположенную опухоль молочной железы уже на 25-й день.

Золотой катализ

Радиоактивное золото нашло применение не только в медицине. В последние годы появились сообщения о возможности заменять им платиновые катализаторы нескольких важных нефтехимических и химических процессов.

Особенно интересны перспективы использования каталитических свойств золота в двигателях сверхскоростных самолетов. Известно, что выше 80 км в атмосфере содержится довольно много атомарного кислорода. Объединение отдельных атомов кислорода в молекулу 0 2 сопровождается выделением большого количества тепла. Золото каталитически ускоряет этот процесс.

Трудно представить себе сверхскоростной самолет, работающий практически без горючего, но теоретически такая конструкция возможна. Двигатель будет работать за счет энергии, выделяющейся при реакции димеризации атомарного кислорода. Поднявшись на высоту 80 км (т. е. значительно превысив потолок современных самолетов), пилот включит кислороднокаталитический двигатель, в котором атмосферный кислород будет контактировать с катализатором.

Конечно, пока трудно предугадать, какие характеристики будет иметь такой двигатель, но сама по себе идея очень интересна и, видимо, не бесплодна. На страницах зарубежных научных журналов обсуждались возможные конструкции каталитической камеры, доказывалась даже нецелесообразность применения мелкодисперсного катализатора. Все это свидетельствует о серьезности намерений. Может быть, подобные двигатели станут применять не на самолетах, а на ракетах, а может быть, дальнейшие исследования похоронят эту идею как неосуществимую. Но этот факт, как и все, о чем рассказывалось выше, показывает, что пришла пора отказаться от установившегося взгляда на золото как на бесполезный для техники металл.

НА ЗОЛОТОЙ ПОДЛОЖКЕ. При ядерном синтезе менделевия мишенью служила золотая фольга, на которую электрохимическим путем было нанесено ничтожное количество (всего около миллиарда атомов) эйнштейния. Золотые подложки для ядерных мишеней были использованы и при синтезе других трансурановых элементов.

СПУТНИКИ ЗОЛОТА. Самородки редко бывают чисто золотыми. Обычно в них имеется довольно много меди или серебра. Кроме того, в самородном золоте иногда содержится теллур.

ЗОЛОТО ОКИСЛЯЕТСЯ. При температуре выше 100°С на поверхности золота образуется окисная пленка. Она не исчезает и при охлаждении; при 20°С толщина пленки равна примерно 30 А°.

ЕЩЕ О ЗОЛОТЫХ КРАСКАХ. В конце прошлого века химикам впервые удалось получить коллоидные растворы золота. Цвет растворов оказался фиолетовым. А в 1905 г., действуя спиртом на слабые растворы хлористого золота, получили коллоидные растворы золота синею и красного цвета. Цвет раствора зависит от размера коллоидных частиц.

ЗОЛОТО В ПРОИЗВОДСТВЕ ВОЛОКНА. Нити искусственного и синтетического волокна получают в устройствах, называемых фильерами. Материал фильер должен быть устойчивым к агрессивной среде прядильного раствора и достаточно прочным. В производстве нитрона применяют фильеры из платины, в которую добавлено золото. Добавкой золота достигаются две цели: фильеры становятся дешевле (ибо платина дороже золота) и прочнее. И тот и другой металл в чистом виде мягкие, однако в сплаве они представляют собой материал не только повышенной прочности, но даже пружинящий.

ЗОЛОТАЯ ПУЛЯ. Президент республики был сражен выстрелом. Убийца получил обусловленное вознаграждение от пославших его. Доказательством того, что именно он выполнил «поручение», должно было стать газетное сообщение о том, что пуля, сразившая президента, была золотой. Это сюжет известного фильма одноименного названия. Однако золотые пули, оказывается, использовались и ранее в менее драматической обстановке. В первой половине прошлого века купец Шелковников ехал из Иркутска в Якутск. Из разговоров на стоянке Крестовая он узнал, что тунгусы (эвенки), промышляющие зверя и птицу, покупают порох в фактории, а свинец добывают сами. Оказывается, по руслу речки Тонгуда можно набрать много «мягких желтых камней», которые легко округлить, а но весу они такие же тяжелые, как и свинец. Купец понял, что речь идет о россыпном золоте, и вскоре в верховьях этой речки были организованы золотые прииски.

ЗОЛОТОЕ СИТО. Известно, что золото можно прокатать в тончайшие, почти прозрачные листки, голубоватые на просвет. При этом в металле образуются мельчайшие поры, которые могли бы служить молекулярным ситом. Американцы пытались сделать установку для разделения изотопов урана на золотых молекулярных ситах, превратив для этого несколько тонн драгоценного металла в тончайшую фольгу, однако дальше дело не пошло. То ли сита оказались недостаточно эффективными, то ли была разработана более дешевая технология, то ли просто золота пожалели - так или иначе, но фольгу опять переплавили в слитки.

ПРОТИВ ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ. При контакте стали с водородом, особенно в момент выделения последнего, газ, «внедряясь» в металл, делает его хрупким. Это явление так и называют водородной хрупкостью. Чтобы устранить его, детали аппаратов, а иногда и аппараты целиком покрывают тонким слоем золота. Это, конечно, дорого, но приходится идти на такую меру, поскольку от водорода золото защищает сталь лучше, чем любое другое покрытие, а ущерб от водородной хрупкости достаточно велик...

ИСТОРИЯ С ДУЭЛЯНТОМ. Известный изобретатель Эрнст Вернер Сименс в молодости дрался на дуэли, за что был водворен в тюрьму на несколько лет. Он сумел добиться разрешения организовать в своей камере лабораторию и продолжал в тюрьме опыты по гальванотехнике. 15 частности, он разрабатывал способ золочения не драгоценных металлов. Когда эта задача была уже близка к разрешению, пришло помилование. Но, вместо того чтобы радоваться полученной наконец свободе, узник подал просьбу оставить его еще на некоторое время в тюрьме - чтобы он мог закончить опыты. Власти не откликнулись на просьбу Сименса и выставили его из «обжитого помещения». Пришлось ему оборудовать лабораторию заново и уже на воле заканчивать начатое в тюрьме. Сименс получил-таки патент па способ золочения, но произошло это позже, чем могло быть.

ЗОЛОТО В СОКЕ БЕРЕЗ. Золото не относится к числу жизненно важных элементов. Более того, роль его в живой природе весьма скромная. Однако в 1977 г. в журнале «Доклады Академии наук СССР» (т. 234, № I) появилось сообщение о том, что в соке берез, растущих над золотоносными месторождениями, наблюдается повышенное содержание золота, как, впрочем, и цинка, если под почвой скрыты месторождения этого отнюдь не благородного металла.

ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ. Казалось бы, медицинские препараты золота, элемента химически пассивного, должны быть препаратами без противопоказаний или почти без противопоказаний. Однако это не так. Препараты золота нередко вызывают побочные явления - повышение температуры, раздражение почек и кишечника. При тяжелых формах туберкулеза, сахарном диабете, заболеваниях крови, сердечно-сосудистой системы, печени и некоторых других органов применение препаратов с золотом может принести больше вреда, чем пользы.

Прежде чем говорить о свойствах любого драгоценного металла, нужно понять и определить его химический состав, а также разобраться с физическими свойствами. Поэтому ответ на вопрос «из чего состоит золото» следует искать прежде всего на школьных уроках химии или в интернете, а уже потом можно судить о соответствующей цене уникального по свойствам металла. Ведь высокая стоимость этого вещества появилась не просто так.

Состав драгметалла в природе

Все дело в том, что причины и процессы появления золота на Земле неизвестны науке. Есть отдельные предположения о попадании частиц драгметалла вследствие действия метеоритов и ядерных реакций во время нейтронных взрывов, но это лишь гипотезы. Фактом остается то, что золота на Земле совсем немного, каждый день люди добывают такое количество железа, которое приравнивается ко всему добытому золоту за время существования цивилизации.

Золотые самородки

Поэтому у ученых и алхимиков возникал вопрос о структуре этого металла, а также интересовала . Если знать точную структуру, можно выдвинуть предположения о появлении золота, а уже потом попытаться провести эксперимент и получить золото в лабораторных условиях.

Итак, в природе этот элемент встречается в виде золотых частиц. По подсчетам ученых в литосфере содержится около 5% золота. А вот в ядре Земли по гипотезам его намного больше. Золото можно обнаружить в составе магматических пород, а также на местах разлома тектонических плит или в старых горных хребтах.

Такое месторасположение практически не объясняют геологи, а астрофизики считают это явление следствием наибольших метеоритных атак именно на определенные участки земли. Но, благодаря температурным перепадам, золото из более глубоких шаров выходит на поверхность. И тогда обнаружить его можно в составе железных руд.

В рудах золото присутствует вкраплениями или жилками размерами 0,1-1000 мкм. Редко можно встретить весом в несколько килограммов. А извлечь драгметалл можно из таких видов руд:

• золотые руды, которые встречаются очень редко;
• железные руды, в которых наиболее низкое в сравнении с остальными рудниками;
• медные руды;
• свинцово-цинковые руды;
• урановые рудники.

Интересно то, что вместе с золотом можно найти примеси таких элементов, как:

• висмут;
• сурьма;
• селен.

А вот серебро никогда не встречается рядом с залежами золота. Иногда залежи находят даже под обычной землей на разных материках.

Физические и химические возможности элемента

С точки зрения химиков, золото - это один из элементов таблицы Менделеева. Химическая формула состоит из сокращения Au от слова aurum. Вся суть заключается в том, что этот драгметалл состоит из изотопов одного вещества и формулы в привычном понимании просто нет. Атомная масса золота 196,9 г/ммоль. К группе благородных металлов его зачислили после проверки взаимодействия с другими элементами, а также с обычным кислородом.

Выяснилось, что золото абсолютно не реагирует ни на серу, ни на кислород, как и на большинство других элементов. Даже если и золото вступает в реакцию, это означает, что только внешний слой металла будет поврежден, но не все вещество.

Кроме того, золото имеет привлекательный внешний вид, а еще оно пластичное, что позволяет изготавливать из золота разные украшения и хорошо проводит ток. Даже минеральные кислоты не могут изменить внешний вид и состав золота. Благодаря этому определяют подлинность металла.

Свидетельствуют о том, что по составу - это уникальный элемент в таблице Менделеева. Чтоб посмотреть на частицы золота, которые входят в состав украшения, нужно выпарить изделие в царской водке. Именно таким образом проводится аффинирование, то есть процесс извлечения золота из примесей.

Физические характеристики золота

Из самого металла нельзя ничего извлечь, золото - это целостный элемент. А вот у производителей возникает вопрос о том, как в промышленных масштабах извлечь золото из руды и очистить его от примесей. Решение этого вопроса можно найти, используя такие процессы, как:

• обогатительная флотация, гравитация;
• выщелачивание;
• сорбция;
• цианирование;
• амальгамирование.

Все эти процессы проводятся поэтапно и сейчас они механизированны. Еще несколько столетий назад добыча золота происходила вручную без малейшего намека на автоматизацию процесса. Это было возможно из-за еще одной особенности золота - его высокой плотности. Поэтому на смывах с рек золото оседало на самое дно, где его можно было разглядеть. Также следует помнить, что соединения золота с другими металлами или элементами неустойчивы, поэтому драгметалл можно извлечь химическим путем. Последние этапы заключаются в растворении получившегося золота в царской водке и последующем осаждении драгметалла.

Присутствие драгметалла в составе изделия обнаруживают с помощью образования окрашенных осадков и растворов. Для этого используют соединения золота с разными веществами, а также такие процессы, как электрофорез, хроматография, люминесценция. Чтоб определить количество золота в составе какого-то вещества используют методы титрирования, фотометрии, гравиметрии.

В само золото также иногда добавляют примеси. Делается это для того, чтоб удешевить изделие, а также придать ему необходимую форму. Все дело в том, что золото является мягким металлом. Это не критично при изготовлении слитков, которые за счет своей формы не сильно деформируются со временем. А вот золотые украшения вполне могут прогнуться под собственным весом или поменять дизайн в худшую сторону.

Поэтому для того чтоб серьги или цепь оставалась в неизменном виде, в состав добавляют другие металлы, которые называют лигатурой. Лигатура - это примесь к золоту, поэтому от ее свойств будет зависеть не только стоимость изделия, но еще и его характеристики. Например, от вида металла меняется оттенок украшения. Если золото в чистом виде имеет ярко-желтый цвет, то с добавлением меди изделие приобретет красный оттенок. Золото так и называется: красным, желтым, белым, розовым. В качестве лигатур чаще всего используют:

• Медь. Она добавляет прочность составу украшения.
• Серебро. Драгметалл приобретает благородный оттенок.
• Платина - еще более дорогой металл, чем золото.
• Никель. Повышает литейные качества изделия, но для изготовления украшений сплав с никелем не подходит.
• Цинк понижает температуру плавления, но добавляет хрупкость сплаву.
• Кадмий и палладий на практике редко добавляют в сплавы с золотом.

Такое золото с примесями других металлов в составе имеет пробу или каратность. Зная пробу изделия, можно определить содержания чистого золота в нем. Это несложно, поскольку сертифицированные и изготовленные по правилам золотые вещи должны иметь клеймо, на котором и будет указана проба. Составы проб определяются по ГОСТу. Все пропорции должны строго соблюдаться, ведь от этого зависит стоимость изделия.

По стандартам ГОСТ существует около 40 сплавов разных проб. Процентное содержание золота зависит от цели использования драгметалла. Разумеется, что для изготовления украшений берут высокопробное золото, которое выглядит презентабельно. А вот в промышленности можно применять и низкопробные сплавы, которые обладают необходимыми физическими свойствами.

Формулу золота никто не может разгадать по сей день, но многие восхищаются этим металлом и продолжают делать из него культ своей жизни. Но формула драгметалла, а значит и его истинный состав, до сих пор остается одним из вопросов, на который пока нет точного ответа у человечества.

ЗОЛОТО (химический элемент) ЗОЛОТО (химический элемент)

ЗО́ЛОТО (лат. Aurum) , Au (читается «аурум»), химический элемент с атомным номером 79, атомная масса 196,9665. Известно с глубокой древности. В природе один стабильный изотоп 197 Au. Конфигурация внешней и предвнешней электронных оболочек 5s 2 p 6 d 10 6s 1 . Расположено в IВ группе и 6-м периоде периодической системы, относится к благородным металлам. Степени окисления 0, +1, +3, +5 (валентности от I, III, V).
Металлический радиус атома золота 0,137 нм, радиус иона Au + - 0,151 нм для координационного числа 6, иона Au 3+ - 0,084 нм и 0,099 нм для координационных чисел 4 и 6. Энергии ионизации Au 0 - Au + - Au 2+ - Au 3+ соответственно равны 9,23, 20,5 и 30,47 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 2,4.
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 4,3·10 –7 % по массе, в воде морей и океанов менее 5·10 –6 % мг/л. Относится к рассеянным элементам. Известно более 20 минералов, из которых главный - самородное золото (электрум, медистое, палладиевое, висмутовое золото). Самородки большого размера встречаются крайне редко и, как правило, имеют именные названия. Химические соединения золота в природе редки, в основном это теллуриды - калеверит AuTe 2 , креннерит (Au,Ag)Te 2 и другие. Золото может присутствовать в виде примеси в различных сульфидных минералах: пирите (см. ПИРИТ) , халькопирите (см. ХАЛЬКОПИРИТ) , сфалерите (см. СФАЛЕРИТ) и других.
Современные методы химического анализа позволяют обнаружить присутствие ничтожных количеств Au в организмах растений и животных, в винах и коньяках, в минеральных водах и в морской воде.
История открытия
Золото было известно человечеству с древнейших времен. Возможно, оно явилось первым металлом, с которым познакомился человек. Имеются данные о добыче золота и изготовлении изделий из него в Древнем Египте (4100-3900 годы до н. э.), Индии и Индокитае (2000-1500 годы до н. э.), где из него изготавливали деньги, дорогие украшения, произведений культа и искусства.
Получение
Источники золота при его промышленном получении - руды и пески золотых россыпных и коренных месторождений, содержание золота в которых составляет 5-15 г на тонну исходного материала, а также промежуточные продукты (0,5-3 г/т) свинцово-цинкового, медного, уранового и некоторых других производств.
Процесс получения золота из россыпей основан на разнице плотностей золота и песка. С помощью мощных струй воды измельченную золотоносную породу переводят во взвешенное в воде состояние. Полученная пульпа стекает в драге по наклонной плоскости. При этом тяжелые частицы золота оседают, а песчинки уносятся водой.
Другим способом золото извлекают из руды, обрабатывая ее жидкой ртутью и получая жидкий сплав - амальгаму. Далее амальгаму нагревают, ртуть испаряется, а золото остается. Применяют и цианидный способ извлечения золота из руд. В этом случае золотоносную руду обрабатывают раствором цианида натрия NaCN. В присутствии кислорода воздуха золото переходит в раствор:
4Au + O 2 + 8NaCN + 2H 2 O = 4Na + 4NaOH
Далее полученный раствор комплекса золота обрабатывают цинковой пылью:
2Na + Zn = Na 2 + NO +H 2 O
с последующим избирательным осаждением золота из раствора, например, с помощью FeSO 4 .
Физические и химические свойства
Золото - желтый металл с кубической гранецентрированной решеткой (a = 0,40786 нм). Температура плавления 1064,4 °C, температура кипения 2880 °C, плотность 19,32 кг/дм 3 . Обладает исключительной пластичностью, теплопроводностью и электропроводимостью. Шарик золота диаметром в 1 мм можно расплющить в тончайший лист, просвечивающий голубовато-зеленым цветом, площадью 50 м 2 . Толщина самых тонких листочков золота 0,1 мкм. Из золота можно вытянуть тончайшие нити.
Золото устойчиво на воздухе и в воде. С кислородом (см. КИСЛОРОД) , азотом (см. АЗОТ) , водородом (см. ВОДОРОД) , фосфором (см. ФОСФОР) , сурьмой (см. СУРЬМА) и углеродом (см. УГЛЕРОД) непосредственно не взаимодействует. Антимонид AuSb 2 и фосфид золота Au 2 P 3 получают косвенными путями.
В ряду стандартных потенциалов золото расположено правее водорода, поэтому с неокисляющими кислотами в реакции не вступает. Растворяется в горячей селеновой кислоте:
2Au + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O,
в концентрированной соляной кислоте при пропускании через раствор хлора:
2Au + 3Cl 2 + 2HCl = 2H
При аккуратном упаривании получаемого раствора можно получить желтые кристаллы золотохлористоводородной кислоты HAuCl 4 ·3H 2 O.
С галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) без нагревания в отсутствие влаги золото не реагирует. При нагревании порошка золота с галогенами или с дифторидом ксенона образуются галогениды золота:
2Au + 3Cl 2 = 2AuCl 3 ,
2Au + 3XeF 2 = 2AuF 3 + 3Xe
В воде растворимы только AuCl 3 и AuBr 3 , состоящие из димерных молекул:
Термическим разложением гексафторауратов (V), например, O 2 + – получены фториды золота AuF 5 и AuF 7 . Их также можно получить, окисляя золото или его трифторид с помощью KrF 2 и XeF 6 .
Моногалогениды золота AuCl, AuBr и AuI образуются при нагревании в вакууме соответствующих высших галогенидов. При нагревании они или разлагаются:
2AuCl = 2Au + Cl 2
или диспропорционируют:
3AuBr = AuBr 3 + 2Au.
Соединения золота неустойчивы и в водных растворах гидролизуются, легко восстанавливаясь до металла.
Гидроксид золота (III) Au(OH) 3 образуется при добавлении щелочи или Mg(OH) 2 к раствору H:
H + 2Mg(OH) 2 = Au(OH) 3 Ї + 2MgCl 2 + H 2 O
При нагревании Au(OH) 3 легко дегидратируется, образуя оксид золота (III):
2Au(OH) 3 = Au 2 O 3 + 3H 2 O
Гидроксид золота (III) проявляет амфотерные свойства, реагируя с растворами кислот и щелочей:
Au(OH) 3 + 4HCl = H + 3H 2 O,
Au(OH) 3 + NaOH = Na
Другие кислородные соединения золота неустойчивы и легко образуют взрывчатые смеси. Соединение оксида золота (III) с аммиаком Au 2 O 3 ·4NH 3 - «гремучее золото», взрывается при нагревании.
При восстановлении золота из разбавленных растворов его солей, а также при электрическом распылении золота в воде образуется стойкий коллоидный раствор золота:
2AuCl 3 + 3SnCl 2 = 3SnCl 4 +2Au
Окраска коллоидных растворов золота зависит от степени дисперсности частиц золота, а интенсивность от их концентрации. Частицы золота в растворе всегда отрицательно заряжены.
Применение
Золото и его сплавы используют для изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, зубных протезов, деталей химической аппаратуры, электрических контактов и проводов, изделий микроэлектроники, для плакирования труб в химической промышленности, в производстве припоев, катализаторов, часов, для окрашивания стекол, изготовления перьев для авторучек, нанесения покрытий на металлические поверхности. Обычно золото используют в сплаве с серебром или палладием (белое золото; также называют сплав золота с платиной и другими металлами). Содержание золота в сплаве обозначают государственным клеймом. Золото 583 пробы является сплавом с 58,3% золота по массе. См также Золото (в экономике) (см. ЗОЛОТО (в экономике)) .
Физиологическое действие
Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезенке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "ЗОЛОТО (химический элемент)" в других словарях:

Золото - получить на Академике рабочий купон на скидку мебельон или выгодно золото купить с бесплатной доставкой на распродаже в мебельон

Химический элемент совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в… … Википедия

ПАЛЛАДИЙ (лат. Palladium, по названию одного из крупнейших астероидов Паллада), Pd (читается «палладий»), химический элемент с атомным номером 46, атомная масса 106,42. Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов 102Pd (1,00%), 104Pd… … Энциклопедический словарь

- (фр. Chlore, нем. Chlor, англ. Chlorine) элемент из группы галоидов; знак его Cl; атомный вес 35,451 [Пo расчету Кларке данных Стаса.] при O = 16; частица Cl 2, которой хорошо отвечают найденные Бунзеном и Реньо плотности его по отношению к… …

- (хим.; Phosphore франц., Phosphor нем., Phosphorus англ. и лат., откуда обозначение P, иногда Ph; атомный вес 31 [В новейшее время атомный вес Ф. найден (van der Plaats) такой: 30,93 путем восстановления определенным весом Ф. металлического… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

- (Argentum, argent, Silber), хим. знак Ag. С. принадлежит к числу металлов, известных человеку еще в глубокой древности. В природе оно встречается как в самородном состоянии, так и в виде соединений с другими телами (с серой, напр. Ag 2S… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

- (Argentum, argent, Silber), хим. знак Ag. С. принадлежит к числу металлов, известных человеку еще в глубокой древности. В природе оно встречается как в самородном состоянии, так и в виде соединений с другими телами (с серой, напр. Ag2S серебряный … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Здравствуйте! Золото - химический элемент, унесший много жизней. При строительстве Исаакиевского собора в Петербурге купола золотились с помощью золотой амальгамы. Архитектор Огюст Монферран принял меры, чтобы защитить рабочих от паров ртути, но понимал, что они обречены. Зато купола не придется золотить больше никогда.

Так и случилось: все 60 человек погибли от отравления, а собор с тех пор ни разу не золотили.

Кубический километр морской воды содержит 5 кг вожделенного элемента, а если уколоть палец и выдавить каплю крови, в ней будет 0,00025 мг золота. 10 мг содержится в человеческом скелете: если задаться целью выплавить кольцо из людей, понадобится всего 300 человек. Но это золото находится в окружающей среде в настолько рассеянной форме, что извлекать его оттуда невыгодно, а часто и невозможно.

Месторождения, подходящие для добычи золота, - первичные (постмагматические) и вторичные (россыпные).

Первичные месторождения

Химическим элементом Au богата магма - расплав внутри земного шара. Золото есть в верхних слоях мантии и частично в земной коре (впрочем, в ней содержится почти вся периодическая таблица). Магма выходит на поверхность планеты, остывает и превращается в твердую породу. Места, где она содержит столько драгоценного элемента, чтобы окупилась промышленная разработка, и есть коренные месторождения.

Природное золото находят в виде самородков - цельных зерен химически чистого вещества. Часто оно соединено с другими элементами (магма содержит почти все):

• серебром;
• медью;
• металлами платиновой группы;
• висмутом и другими.

Вторичные месторождения

Вторичные месторождения - итог разрушения первичных, так называемого выветривания, которое бывает:

• физическим (причина - ветер, вода, температурные колебания);
• химическим (химические реакции);
• биологическим (бактерии и другие организмы).

Россыпь чистого золота выглядит как песок и порой относится водами на много километров от коренного месторождения.

История открытия элемента

В чистом виде золото попало в руки человека в VI веке до нашей эры. Массовые разработки африканских месторождений начались раньше - около 2000 года до н. э., но методик избавления от примесей не было, и золотые изделия того времени имеют низкую пробу.

Во времена поздней античности (начало нашей эры) по миру начала распространяться алхимия с ее стремлением превращать недрагоценные химические элементы в благородные. Она не добилась успеха, но современная цивилизация благодаря ей владеет многими чудесами - например, техникой добычи химическичистого золота из руды.

Латинское название золота - Aurum (читается как аурум) - «желтый». Оно принято как интернациональное. Символ солнца у алхимиков выглядел как круг с точкой внутри, а в современной химии оно обозначается сокращением Au.

Как получают

Основные способы получения золота в промышленных масштабах дополняют друг друга - например, шлих можно очистить от плотных примесей путем амальгамации.

Промывка

Промывка (шлихование) - древний метод добычи из вторичных месторождений. Песок отмывается благодаря плотности: менее плотные минералы вымываются водой, а шлих оседает.

Масштабная добыча золота автоматизирована: вместо людей работают промывочные устройства и экскаваторы. Однако принцип их действия за последние 2000 лет почти не изменился.

Шлих - не чистое золото. Существуют элементы плотнее - они оседают с песком на дне промывочной емкости. Для финальной очистки используются другие, в частности химические, способы.

Амальгамация

Этот метод тоже известен с древности, но описан в XVI веке. Он возможен благодаря свойству ртути образовывать сплавы (амальгамы) с другими металлами без дополнительного термического или химического воздействия. После избавления от фрагментов пустой породы химические элементы механически разделяются.

Мнение эксперта

Всеволод Козловский

6 лет в ювелирном деле. Знает все о пробах и может определить подделку за 12 секунд

Амальгамация применяется не везде: в ряде стран (с 1988 года - в России) запрещено использовать ртуть из-за смертельной опасности этого элемента для человека.

Цианирование

Способ извлечения драгоценного элемента из руды цианированием основывается на способности золота растворяться в синильной кислоте (цианистом водороде, HCN) и ее солях. Руда обрабатывается слабым (0,03–0,3 %) раствором цианида. Благородный металл реагирует раньше других химических элементов, а после химической реакции осаждается из раствора.

Физические и химические свойства

: в чистом виде не образует оксидов, не подвержено коррозии. Еще у него:

• высокая плотность - 19,32 г/см³;
• среднеплавкость (температура плавления в диапазоне 600–1600 °С - 1064,43 °С);
• низкая твёрдость - 2,5 пунктов по шкале Мооса;
• высокая ковкость (благодаря ей создается позолота);
• высокая пластичность, тягучесть.

Место золота в периодической таблице Менделеева

Элемент располагается в XI группе (подгруппа меди), VI периоде периодической таблицы химических элементов.

Атомный номер (зарядовое число) золота - 79. Это количество протонов в ядре атома, равное количеству электронов, вращающихся вокруг ядра. Атомная масса - суммарная масса протонов и нейтронов (ядра атома) - у золота равна 196,9665 а.е.м. (атомных единиц массы). Природное золото существует в виде химически устойчивого изотопа 197 Au. Все остальные нестабильны и возможны только в условиях ядерного реактора.

Формула

Своей химической формулы золото не имеет, поскольку существует в виде одноатомных молекул. Электронная конфигурация атома Au записывается как 4f14 5d10 6s1 и обозначает точное распределение электронов по орбиталям.

Взаимодействие с кислотами

В силу своей инертности (не абсолютной, но значительной) золото не растворяется в кислотах. Это позволяет использовать их для аффинажа (химической очистки элемента от примесей): сплав обрабатывается кислотой, например азотной, и так избавляется от лигатуры.

Но есть исключения. Чистое золото растворяют кислоты:

• селеновая;
• синильная и ее соли (цианиды);
• азотная в смеси с соляной (царская водка).

Степени окисления и связь с галогенами

В естественных условиях Au не окисляется под воздействием кислорода - это одно из свойств, делающих элемент драгоценным. При нагревании золото взаимодействует с галогенами (элементами XVII группы): йодом, фтором, бромом и хлором, образуя соответственно йодид, фторид, бромид и хлорид.

Стандартные степени окисления - 1 и 3. В лабораторных условиях выведен фторид со степенью окисления +5.

Меры чистоты золота

Государства контролируют оборот драгметалла. Век назад почти в каждой стране работала своя система пробирования, но сейчас большинство приведено к общему знаменателю.

Британская каратная система

В каратной системе (США, Канада, Швейцария) за 100 % принято число 24. Клеймо «18 K» говорит о том, что украшение состоит на 75 % из драгоценного металла, а на 25 % из чего-то ещё - например меди и палладия.

Метрическая система

В России, СНГ, Германии число на клейме - это количество промилле (тысячных долей) золота в сплаве. 500 ‰ - проба 500, 375 ‰ -375. Не существует только пробы 1000 - вместо нее 999,9. Она содержит микроскопическое количество примесей и условно считается чистой.

Золотниковая система

Золотниковая система проб действовала в Российской империи, РСФСР и СССР в 1798–1927 годах. Она основана на русском фунте, равном 96 золотникам, аналогична каратной математически, но делит целое не на 24, а на 96 долей.

Таблица соответствия проб

Посмотрим на три системы в сравнении. Существует также лотовая проба - она по сути повторяет каратную, но берет за сто процентов 16 единиц (лот). Лотовая проба использовалась для пробирования серебра в Европе до введения метрической системы и не имеет отношения к золоту.

Сплавы с другими металлами

В промышленности применяются , серебром, платиной, палладием, никелем и другими металлами. Лигатура меняет свойства сплава. Платина и палладий придают ему белый цвет, цинк и кадмий понижают температуру плавления (но цинк делает сплав хрупким, а кадмий - нет), медь окрашивает в красный и делает тверже.

Применение

Без золота нельзя представить себе:

• ювелирное дело;
• информационные технологии;
• нефтехимическое производство;
• производство измерительных приборов;
• элетронику и микроэлектронику;
• фармакологию;
• ядерные исследования.

До сих пор золото не утратило и первоначального предназначения - оно используется для сбережения и приумножения средств.

Как отличить подделку

Чтобы навариться, выдав изделия из неблагородных сплавов за ценные, мошенники прибегают к уловкам: обжигают серебро на огне, соединяют медь с цинком и оловом. Обращайте внимание на:

• Клеймо - оно должно соответствовать стандарту.
• Цену - если она неправдоподобно низка, это тревожный знак.
• Страну-производитель - проверьте украшение лишний раз, если это Турция, Китай или ОАЭ.

Встречаются советы попробовать вещь на зуб при продавце или испытать химически, капнув на нее йодом. Это действенные для определения подлинности высоких проб способы, но они не всегда приемлемы в обществе. Если продавец вызывает у вас сомнения настолько, что вы готовы кусать его товар, стоит отказаться от покупки.

Заключение

Не кладите золото в ртуть и не проливайте на него синильную кислоту - так оно прослужит дольше. А еще подписывайтесь на мои статьи и делитесь ими с друзьями!