Какое вещество называют золотом земли. Свойства, формула и область применения золота. Золото и его история

Золото - это самый популярный драгоценный металл в мире. Всем нравится его яркость и блеск. Практически в каждой семье есть хоть какое-то украшение из этого металла. Формула золота волновала умы множества алхимиков и ученых. Ему посвящены сотни научных трудов. При этом не все люди знают, какие свойства золота помогли стать ему таким популярным. С каждым днем цена металла только растет. Так, на сегодняшний день стоимость грамма золота 999 пробы в Сбербанке России составляет 2536 рублей.

Общие сведения

Несмотря на то что золото - металл, который известен всему миру на протяжении тысяч лет, не все знают о том, что в природе оно встречается в различных видах и в разных местах. Размер его частиц может составлять от микрона до десятков сантиметров. Из-за различных примесей этот благородный металл не всегда имеет традиционный желтый цвет. Добыча золота - очень прибыльный бизнес, в основе которого лежат различные свойства этого природного материала. Именно знания о металле, накопленные веками, позволяют удовлетворять потребность в нем.

В химии золото (лат. Aurum) обозначается символом Au. В переводе на русский Aurum означает «желтый». Этот элемент относится к 1 группе периодической системы Менделеева. Его атомный номер - 79. Формула золота зависит от компонентов, входящих в сплав. В составе природного вещества присутствует изотоп 197 Au. Металл имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку типа Cu.

В природе существует 15 минералов, в которых содержится этот химический элемент. К ним относятся: самородное золото с примесями меди или серебра, порпесит, электрум, осмистый иридий (ауросмирид), калавертин, креннерит, летцит, сильванит, мутманит, нагиагит, монтбрейит и проч. Существуют и другие соединения, содержащие этот металл. Это платинистое, родистое, иридистое, медистое золото. В горных породах данное вещество чаще всего рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях золото нередко заключено в сульфиды и арсениды.

Ранее считалось, что этот элемент очень инертен, но многочисленные эксперименты с ним доказали, что это не совсем так. Такое заблуждение основывалось на том основании, что золото никак не изменяется при воздействии на него таких агрессивных агентов, как кислород и сера. Также оно не вступает в реакцию с такими химическими элементами, как азот, водород, фосфор, углерод. На него не действуют большинство минеральных кислот и щелочи.

Валентность этого химического элемента в различных соединениях обычно составляет +1 или +3. Галогены при нагревании образуют с золотом следующие соединения: AuCl3, AuF3, AuI, AuBr3. При комнатной температуре оно легко вступает в реакцию с бромной или хлорной водой. Химические свойства золота позволяют определить его подлинность в домашних условиях. Так, водно-спиртовой раствор йода и йодид калия оставляют на металле 583 и 585 пробы темные пятна, которые трудно вывести. Только золото выше 750 пробы при чистой качественной лигатуре не вступает в реакцию с этими веществами.

Металл не магнитится и не имеет никакого запаха. При помощи этих свойств можно также определить подлинность ювелирных изделий.

Способы химической добычи золота

В основе промышленного способа извлечения металла из руд, называемого цианированием, лежит способность золота растворяться в концентрированной серной кислоте. При этом в химической реакции должны присутствовать такие окислители, как азотная и йодная кислота, а также диоксид марганца.

Ранее для извлечения золота из горной породы использовалось его свойство растворяться в ртути. В результате такой реакции получалась амальгама - легкоплавкий сплав. Эта смесь химических веществ легко отделялась от пустой породы, а затем ее сильно нагревали. Летучая ртуть испарялась, а золото оставалась на дне емкости. Правда, этот старинный способ в некоторых странах третьего мира используется до сих пор, несмотря на всю его вредоносность. Данный вариант добычи на сегодняшний день считается неэффективным, поскольку не позволяет полностью выделить благородный металл из горной породы.

Как распознать подделку

В природе встречаются минералы, внешне очень напоминающие золото. Так, одно из наиболее похожих на него природных веществ - сульфид железа, называемый пиритом. Он весьма примечателен по своим свойствам: при соударении кусков этого вещества высекаются искры. По последним данным ученых стало понятно, почему пирит так похож на золото. Оказывается, он не только имеет внешнее сходство с этим благородным металлом, но и содержит некоторое его количество. Еще этот рудный минерал отличается от золота кубическими кристаллами - им свойственны другие характеристики. Золото - это ковкий металл. При ударе по нему оно расплющится, в отличие от пирита, который просто рассыплется на мелкие кусочки.

Золото иногда путают с мусковитом и вермикулитом. Особенно сильно они похожи в виде вкраплений в различных минералах. Отличить настоящий драгоценный металл от двойников помогут физико-химические свойства золота.

Физические особенности

Практически каждый знает, что цвет этого благородного металла - ярко-желтый. На самом деле такой оттенок он приобретает после очищения от примесей. Желтое золото можно встретить только в банковских слитках и ювелирных изделиях. Причем в зависимости от количества примесей меняется и оттенок. Так, в золоте, используемом для изготовления ювелирных изделий, имеются примеси серебра, меди и других веществ. Иными словами, оно представляет собой сплавы нескольких металлов.

Цвет природного золота напрямую зависит от размера его частиц. Очень мелкие вкрапления в горных породах могут иметь и серо-зеленый оттенок. Иногда только опытный геолог может узнать в минералах месторождение золота. На 20 приисков приходится только один, где встречается желтое вещество.

Немаловажным физическим свойством металлов является их твердость. По этому показателю золото находится далеко не на первом месте. По 10-бальной шкале Мооса, характеризующей твердость вещества, этот благородный металл имеет всего 2,5-3 балла. Что же это означает? Физические свойства золота, главное из которых - мягкость, позволяют использовать его для создания изящных ювелирных изделий. При этом данный металл можно легко поцарапать. Многим известно, что в старые времена подлинность золотых монет проверяли на зуб. При этом на них должны были остаться вмятины.

Физико-химические свойства золота

Этот металл имеет достаточно высокую температуру правления. Она составляет 1063 º C. Кипит металл при 2947 º C. При расплавлении золото приобретает бледно-зеленый цвет. Все металлы, которые входят в сплавы с ним, понижают температуру его плавления. Пары золота имеют зеленовато-желтый оттенок. При нагревании этого металла и его сплавов свыше 1063 º C они начинают улетучиваться. Причем чем больше температура, тем выше летучесть.

Поразительно, как сильно влияют на сплавы золота различные примеси. Так, его летучесть значительно повышается при наличии цинка, мышьяка, теллура, сурьмы, ртути. Серебро или медь в сплаве с благородным металлом значительно повышают его твердость. При этом несколько теряются такие свойства, как тягучесть и ковкость.

Один из самых главных показателей золота - это его плотность. При температуре 20 º C она составляет 19,3 г/см 3 . Частицы золота в 2,5 раза тяжелее частиц серебра. Плотность природных самородков несколько выше, чем сплавов. Так, примеси серебра или меди снижают ее до показателей 18-18,5 г/см3. Для наглядности можно представить 1 кг этого драгоценного металла в виде:

• куба, ребро которого составляет 37,3 мм;
• шара с диаметром 46,2 мм;
• половины обычного стакана золотого песка.

Все вышеперечисленные свойства этого металла человек научился использовать в своих целях. Промышленная добыча золота из горной породы стала возможной именно благодаря его высокой плотности.

Сплавы

Этот драгоценный металл обладает способностью хорошо соединяться с другими химическими элементами. При этом конечный продукт будет обладать различными физическими показателями. Ювелирное желтое золото - это чаще всего сплав нескольких металлов, в котором содержание рассматриваемого вещества иногда составляет менее 40%. Причем различные примеси и их удельный вес в его составе напрямую влияют на оттенок конечного продукта. Так, в продаже можно встретить несколько видов ювелирного золота:

Качество и стоимость грамма золота полностью зависят от его чистоты и наличия тех или иных примесей.

Система проб

Качество золота и его количество в сплавах контролируется государством. В странах СНГ общепринятой считается система проб ювелирных сплавов, существовавшая еще в СССР. Так, в продаже чаще всего встречаются изделия с такими пробами:

• 375 - удельный вес золота в сплаве составляет 38%. В него входят медь и серебро. Золото этой пробы тускнеет на воздухе. Оно имеет желтый или красноватый оттенок.
• 500 - содержание золота составляет 50,5%. В составе сплава присутствуют медь и серебро. Он отличается низкой литейностью.
• 585 (583) - удельный вес золота 59%. В сплав входят такие металлы, как палладий, серебро, медь, никель. Он отличается прочностью, твердостью, устойчивостью к воздуху.
• 750 - в сплаве 75,5 % золота. В его состав входят палладий, никель, платина, серебро, медь. Изделия из этого золота хорошо полируются, прочны и тверды. Они легко поддаются обработке. Цветовая гамма очень широка. Сплав может быть зеленым, ярко-желтым, розовым, красным.
• 958 - содержит 96% чистого золота. Этот сплав используется редко, поскольку плохо полируется и не имеет требуемой насыщенности цвета.
• 999 - чистое золото, которое чаще всего представлено банковскими слитками.

Отражающие особенности

Золото, свойства и применение которого обусловлены его химическим составом, легко полируется. Оно обладает значительной отражающей способностью. Очень тонкие листы золота способны пропускать солнечные лучи. Поразительно, но при этом они абсолютно не будут нагреваться, поскольку тепловая (инфракрасная) их часть отразится от таких пластин. Благодаря такому свойству золото нашло применение в строительстве. Его используют для тонирования стекол в странах с жарким климатом. Благодаря такому решению значительно экономится энергия, необходимая для кондиционирования помещений. Отражающие свойства золота используются даже в космонавтике. Его наносят на защитные шлемы и другие поверхности космического оборудования для отражения значительного потока инфракрасных лучей в космосе.

Способность распыляться

Где еще используют золото? Свойства металла давать частицы, которые соизмеримы с длиной световой волны, лежат в основе его способности распыляться. В воде рек содержится мельчайшая пыль золота, которую невозможно увидеть невооруженным взглядом. Способность этого металла распыляться позволяет ему рассеиваться по мебели, стенам, полу золотосплавочных лабораторий. По статистике, из-за истирания золотых монет, находящихся в ежегодном обращении, ранее терялось до 0,1% их веса.

Тягучесть (пластичность)

Это одна из самых главных особенностей, которые имеет золото. Свойства металла позволяют его измельчать, сдавливать, искривлять, сжимать. Благодаря пластичности золото может принимать различные формы без изломов. Из 1 г можно вытянуть тончайшую проволоку (нить), длина которой составит 2610 м. Диаметр ее будет всего 2*10-6 мм, что позволяет использовать нить в современной электронной индустрии с микрочипами. Предел прочности отожженного золота составляет 100-140 МПа.

Ковкость

Сложно сказать, какое основное свойство золота имеет для нас наибольшую важность, но можно утверждать однозначно, что ковкость - одно из главных. Благодаря ему этот металл можно превратить в тонкий лист. Так, из 1 г золота можно получить пластину тонкой фольги, площадь которой составит 1 кв. м. Это позволяет использовать его в различных отраслях деятельности человека. Золото - металл, который можно сделать полупрозрачным и очень тонким, но при этом он не потеряет своей красоты и блеска. Благодаря такому свойству стало возможно получение тонколистового (сусального) материала, которым покрывают купола церквей, отделывают интерьер помещений.

Электропроводимость

Использование этого свойства золота позволяет применять его в электронной промышленности. Этот металл обладает высокой электрической проводимостью. При этом он устойчив к окислению. Электропроводность золота по отношению к меди составляет 75%. Сопротивление при 0 º C - 2,065*10-8 Ом. Это основное свойство золота позволяет использовать его в производстве таких сложных электронных приборов, как мобильные телефоны, телевизоры, вычислительная техника, калькуляторы, компьютеры. Удельная теплопроводность благородного металла при 0 º C составляет 311, 48 Вт/(мК).

Золото будоражило умы человечества еще со времен Древнего Египта, Месопотамии, Индокитая. Со временем его стоимость только росла, и тенденция роста продолжается по сей день. Этот металл всегда был в цене благодаря своей дефицитности, красоте, а также немаловажную роль сыграли физические и химические свойства драгметалла. С момента открытия химии как науки, ученых интересовала формула золота, которую они поспешили изучить.

Итак, в таблице Менделеева золото находится под 79 номером и называется Aurum, сокращенное обозначение - Аu. Элемент располагается в одиннадцатой группе шестом периоде. Номер группы указывает на последовательность атомов по возрастанию заряда ядра с однотипным строением электронов.

Таблица Менделеева

Эта группа еще называется группой меди. В нее входят: медь, серебро, золото и рентгений (унуний). Чем больше группа элемента, тем больше проявляются его металлические и восстановительные свойства. Период указывает на заполненность электронами внешних оболочек. Это свойство также характеризует возрастание металлических свойств.

Формула золота в электронном виде выглядит так: 4f14 5d10 6s1. Как таковой химической формулы металл не имеет, потому что химический состав золота однородный, то есть из одного вида атомов. Зато золоту присвоили международный регистрационный номер, он записывается так: CAS: 7440-57-5.

Золото, как и другие элементы в таблице, обладает химическими свойствами. Металл находят чаще всего в виде изотопов 197 Au. Валентность драгметалла +1 или +3. Поскольку алхимиков всегда интересовал способ искусственного образования золота, они досконально изучили все свойства. И пришли к выводу, что металл оказался не таким прочным и инертным, как считалось раньше.

До этих экспериментов золото ценилось еще и потому, что его нельзя было повредить ни одним химическим веществом, оно не меняет внешний вид со временем. Тем более что такие сильные вещества, как сера, кислород не действуют на золото вообще. Не дают реакций и следующие вещества: водород, азот, фосфор. Только галогены образуют соединения с драгметаллом, и у такого золота появляется химическая формула AuCl3, AuBr3.

Не стоит контактировать золоту с йодно-спиртовым раствором. Золото растворяется в царской водке - это смесь азотной и соляной кислот, которые используются в производстве для аффинажа, то есть очистки золота. Об этом средстве первым догадался арабский алхимик Гебер. При проведении этой операции образуются кристаллы золота, которые потом еще нужно осадить, например, с помощью медного купороса.

Золотой слиток

Также золото растворяется в нагретой селеновой кислоте. А вот в серной кислоте процессы происходят только в присутствии окислителей вроде диоксида марганца, азотной или йодной кислоты. Образовавшиеся дицианоаураты обрабатывают и получают чистое золото из руды.

А подлинность металла проверяют с помощью азотной кислоты. Реактив добавляют в чашку, нагревают её на плите и помешивают, доводя до кипения. Если никаких реакций не происходит, металл остается на месте и не растворяется - значит, он подлинный.

Мелкие частички золота не выпадают в осадок, а образуют вещества, называемые коллоидами. Частицы свободно плавают в толще раствора, придавая ему мутности. Коллоид можно закрасить. Если добавить восстановитель гидразин, раствор приобретет голубой оттенок.

А смесь коллоида, карбоната калия и танина образует красный цвет. Если раствор голубого цвета, считается что частицы большие и он грубодисперсный. А красный оттенок говорит о том, что коллоид мелкодисперсный.

Одно из главных преимуществ золото в естественных условиях, а не в лаборатории, это то, что драгметалл устойчив к коррозии. Изделие из золота не поменяет свой внешний вид спустя даже десять лет, оно только вырастет в цене. Такое свойство дало возможность называть золото благородным металлом.

Физические параметры металла

С точки зрения физики, у золота также немало преимуществ по сравнению с другими металлами. Чистое золото имеет ярко-желтый насыщенный цвет. Если у изделия есть оттенок, поинтересуйтесь, что входит в состав лигатуры. Добавление меди придает красноватый оттенок, серебро или другой белый металл в сплаве образуют белое золото. В природе на месторождении золота можно увидеть драгметалл с зеленым оттенком в зависимости от количества руды, входящей в состав.

По твердости золото считается мягким металлом. Шкала с критериями названа в честь Мооса, и самым твердым веществом на земле считается алмаз. Ему присвоили цифру 10. У золота этот показатель 2,5-3,0. Все потому, что чистое золото легко можно порезать ножом или даже просто поцарапать. Именно из-за этого ювелиры не хотят делать украшение из 999 пробы, поскольку она недолговечна и изделие нужно будет дополнительно покрывать защитными слоями сверху.

Чтоб в полевых условиях определить твердость металла, достаточно царапнуть по нему острым предметом. Если след остался, значит твердость ниже 5. А еще таким способом в старину проверяли подлинность монет. Их просто кусали, и если на деньгах оставались следы, это значит, что монеты настоящие.

Золото способно распыляться и рассеиваться, а также стираться. Поэтому монеты из чистого драгметалла быстро выходили из строя и становились непригодными для торговли. Металл легко полировать и использовать в качестве отражателя света.

Металл имеет высокую ковкость, пластичность и тягучесть. Именно благодаря этим свойствам из золота изготавливаются украшения и изделия разной формы. Есть возможность даже раскатать из металла тоненькие листы. Этот вид золота называют сусальным и им покрывают иконы, изделия интерьера.

Из металла создают очень маленькие чипы в микросхемах. К тому же, кроме ковкости, золото хорошо проводит электричество, и контакты не отходят друг от друга со временем. Расплавить золото можно при температуре 1063 градуса по Цельсию, а прокипятить - при 2947 градусах по Цельсию. Во время этих процессов металл потеряет свой цвет и станет бледно-зеленым.

Помогает золотоискателям такое свойство металла, как плотность. Она у золота в 19,3 раза больше, чем у воды. Поэтому золотые частицы оседают на дне проточных вод, также их легко промыть и очистить от примесей.

Использование золота

Благодаря всем свойствам и особенностям, металл используют в таких сферах, как:

• электроника (чипы, микросхемы);
• медицине (протезирование);
• ювелирное дело (украшения);
• производство деталей для лабораторий.

На производствах золото поддается аффинированию, то есть очистке от примесей. Делают это химическим или электрохимическим способом с помощью гальванизации. Эти процессы можно даже повторить в домашних условиях при наличии всех реактивов.

Особенно интересовались процессом образования золото и его составом алхимики. Эти люди вынашивали идею о производстве золота из воды и добыче его в лабораторных условиях. Процесс образования золота до конца непонятен, поэтому предоставить все условия для выработки золота не получается.

В последних результатах исследования биологи из Канады обнаружили бактерию, которая живет и размножается в водах, в которых есть ионы золота. Таким образом, бактерия вырабатывает вещество, которое называется делфибактином. Именно оно помогает осаждать частицы золота и образовывать самородок.

Несмотря на то что свойства золота давно определены, ученые до сих пор не могут разгадать процесс появления этого металла. Проверенных результатов пока нет. Поэтому драгметалл до сих пор растет в стоимости, многие инвесторы следят за его котировками на бирже.

Химические свойства.

Несмотря на то, что золото в периодической системе Д. И. Менделеева находится в одной группе с серебром и медью, его химические свойства гораздо ближе к химическим свойствам металлов платиновой группы. Электродный потенциал пары Au – Au (111) равен – 1,5 В. Вследствие такого высокого значения на золото не действуют разбавленные и концентрированные HCI, HNO, HSO. Однако в HCI оно растворяется в присутствии таких окислителей, как двуокись магния, хлористое железо и медь, а также под большим давлением и при высокой температуре в присутствии кислорода. Золото легко растворяется также в смеси HCI и HNO (царская водка). В химическом отношении золото - малоактивный металл. На воздухе оно не изменяется, даже при сильном нагревании. Золото легко растворяется в хлорной воде и в аэрируемых растворах цианидов щелочных металлов. Ртуть также растворяет золото, образуя амальгаму, которая при содержании более 15% золота становится твердой. Известны два ряда соединений золота, отвечающие степеням окисления +1 и +3. Так, золото образует два оксида – оксид золота, или закись золота, Au O и оксид золота, или окись золота, Au O. Более устойчивы соединения, в которых золото имеет степень окисления +3. Соединения золота легко восстанавливаются до металла. Восстановителями могут быть водород под большим давлением, многие металлы, стоящие в ряду напряжений до золота, перекись водорода, двух хлористое олово, сернокислое железо, треххлористый титан, окись свинца, двуокись марганца, перекиси щелочных и щелочноземельных металлов. Для восстановления золота используют также различные органические вещества: муравьиную и щавелевую кислоты, гидрохинон, гидразин, метол, ацетилен и др. Для золота характерна способность к образованию комплексов с кислородом и серосодержащими лигандами, аммиаком и аминами вследствие высокой энергии образования соответствующих ионов. Чаще всего встречаются соединения одновалентного и трехвалентного золота. Часто их рассматривают как сложные молекулы, состоящие из равного числа атомов Au (1) и Au (3). Трехвалентное золото – очень сильный окислитель, оно образует много устойчивых соединений. Золото соединяется с хлором, фтором, йодом, кислородом, серой, теллуром и селеном.

Физико-механические свойства.

Золото давно является объектом научных исследований и

относится к числу металлов, чьи свойства изучены достаточно глубоко. Атомный номер золота 79, атомная масса 197.967, атомный объем 10.2см /моль. Природное золото моноизотопно и в нормальных условиях инертно по отношению к большинству органических и неорганических веществ. Золото имеет гранецентрированную кубическую решетку и не претерпевает аллотропических превращений. Большие расхождения существуют в результате измерения температуры плавления золота – от 1062.7 до 1067.4 С. Как правило, температурой плавления золота считают 1063 С. Теплота сублимации золота при 25 С равна 87.94 ккал. Поверхностное натяжение расплавленного золота составляет 1.134 Дж/м. Теплопроводность золота  при 20 С составляет 0.743 кал и мало меняется с повышением температуры. При низких температурах наблюдается максимум теплопроводности при 10 К. Температурный коэффициент электросопротивления при 0 – 100 С равен 0.004 С. Облучение, наклеп и закалка золота приводят в результате образования дефектов решетки к небольшим изменениям параметра решетки и объема металла. Однако эти изменения очень не значительны, линейные размеры изменяются лишь на несколько сотых процентов. В процессе отжига происходит термический возврат свойств, изменение которых было вызвано дефектами решетки. Упрочение в процессе пластической деформации весьма не значительно вследствие склонности золота к рекристаллизации в процессе деформирования.

Общая характеристика золота.

Золото - ярко-жёлтый блестящий металл. Золото – один из самых малоактивных металлов, стандартный электродный потенциал его равен +1,68 В.Оно очень ковко и пластично; путём прокатки из него можно получить листочки толщиной менее 0.0002мм, а из 1 грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3.5км. Золото - прекрасный проводник тепла и электрического тока, уступающий в этом отношении только серебру и меди. Золото очень мягкий металл (и опять-таки не самый мягкий, свинец и олово, например, еще мягче). Чистое золото царапается ногтем. Мягкость всегда делала золото очень удобным для обработки материалом. Ввиду мягкости золото употребляется в сплавах, обычно с серебром или медью. Эти сплавы применяются для электрических контактов, для зубопротезирования и в ювелирном деле. Золото очень легко истирается, превращаясь в тончайшую пыль. Благодаря этому свойству оно рассеяно везде, и таким образом, широко распространено в природе. Золото очень ковко и тягуче, что, конечно, является результатом его мягкости. На воздухе оно не изменяется даже при высоких температурах, не растворяется в соляной, серной и азотных кислотах. Но в царской водке золото легко растворяется с получением комплексной золотохлористоводородной кислоты:

Au + HNO + 4HCl = H + NO + 2H O

Так же легко растворяется золото в хлорной воде, ртути и в аэрируемых (продуваемых воздухом) растворах цианидов щелочным металлов.

Золото в природе.

Золото встречается в природе почти исключительно в самородном состоянии, главным образом в виде мелких зёрен, вкраплённых в кварц или содержащихся в кварцевом песке. В небольших количествах золото встречается в сульфидных рудах железа, свинца и меди. Следы его открыты в морской воде. Крупные месторождения золота находятся в Южной Африке, на Аляске, в Канаде и Австралии.

Золото отделяется от песка и измельченной кварцевой породы промыванием водой, которая уносит частицы песка, как более лёгкие, или обработкой песка жидкостями, растворяющими золото. Чаще всего применяется раствор цианида натрия (NaCN), в котором золото растворяется в присутствии кислорода с образованием комплексных анионов - :

4Au + 8NaCN + O 2 + 2H 2 0 -> 4Na + 4NaOH

Из полученного раствора золото выделяют цинком:

2Na + Zn -> Na 2 + 2Au

Освобождённое золото обрабатывают для отделения от него цинка разбавленной серной кислотой, промывают и высушивают. Дальнейшая очистка золота от примесей (главным образом от серебра) производится обработкой его горячей концентрированной серной кислотой или путём электролиза.

Метод извлечения золота из руд с помощью растворов цианидов калия или натрия был разработан в 1843 году русским инженером П.Р.Багратионом. Этот метод, принадлежащий к гидрометаллургическим способам получения металлов, в настоящее время наиболее распространён в металлургии золота. Самородное золото, имеющее примеси серебра и меди, существенно отличается от искусственных сплавов с этими же металлами. Сплав имеет однородную структуру, которая образуется в результате затвердевания расплавленной смеси металлов. Самородный металл появляется в результате кристаллизации из водных растворов.

В чистом виде золото имеет красивый соломенно-желтый цвет с сильным металлическим блеском. В данном случае можно сказать что золото – самый желтый из всех металлов.

В природе золото в чистом виде не встречается, а металлы-примеси (прежде всего медь и серебро) придают ему различные цвета и оттенки – от бледно-желтого (даже зеленоватого) до ярко желто-красного. Примесь палладия окрашивает золото в белый цвет (“белое” золото).

Цвет золота также зависит от толщены куска металла и его агрегатного состояния. Так, очень тонкая золотая пластинка имеет на просвет зеленый цвет. Такого же цвета и расплавленное золото, а его пары – зеленовато-желтого. В депрессионном состоянии золото обычно рубинового или темно-фиолетового цвета.

говорить о его применении.

Иногда самородное золото бывает покрыто пленкой оксидов железа. В этом случае цвет его может быть самым заурядным – грязно-бурым, коричневым, а то и почти черным. При добыче такое золото очень трудно отличить от вмещающей пустой породы, и поэтому нужен весьма тщательный контроль, чтобы избежать потерь. О таком золоте говорят что оно “в рубашке”, которая может состоять не только из оксидов железа. В некоторых случаях это могут быть мельчайшие частицы пустой породы, вдавленные в поверхность золотины. Надо сказать, что такая “рубашка” не только мешает различать золото, но и затрудняет его обработку.

Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи. Дробность атомной массы природного золота (196,9) говорит о том, что оно состоит из смеси различных изотопов. Как и положено “благородному” металлу, золото в химические реакции вступает очень не охотно, но с некоторыми элементами оно все-таки взаимодействует, в частности с галоидами (хлором, бромом, йодом), образуя соединения типа AuCl, AuCl 3 . Взаимодействует оно также с цианидами, ртутью и теллуром. Существуют соединения, полученные искусственным путем, в том числе и так называемое гремучее золото – Au(NH) 3 , (CH) 3, которое легко взрывается при ударе или просто при нагреве. В некоторых жидкостях, хотя и очень трудно, золото растворяется. Извлечение золота из руд, песков и концентратов, основанное на его растворении в цианидах, - один из основных процессов при его гидрометаллургической переработке.

Золото кристаллизуется в кубической системе. Форма кристаллов может быть удлиненной или октаэдрической. При затвердевании после плавки кристаллы золота выглядят неправильными многоугольниками. Чем медленнее идет охлаждение, тем больше размеры кристаллов.

В 1953 году Ф. Фриденсбург, исходя из предельной глубины разработки 3000м, определил, что земная кора содержит 4 470 000 т золота. В настоящее время золотые рудники ЮАР вплотную подошли к 4-километровой глубине. Результаты расчетов для этой глубины еще более впечатляющие.

Находки золота в метеоритах являются неопровержимым доказательством того, что золото распространено не только на Земле, но и на других космических телах.

Но золото встречается не только в горных породах. Весьма много его в морях и океанах, хотя концентрация его и общее количество не установлены.

Применение золота в науке и технике

Тысячелетиями золото использовалось для производства ювелирных украшений и монет, а применение золота для зубопротезирования известно еще древним египтянам. Применение золота в стекольной промышленности известно с конца XVII в. Золотую фольгу, а позднее гальванопокрытия золотом широко применяли для золочения куполов церковных храмов. Лишь последние 40 – 45 лет можно отнести к периоду чисто технического применения золота. Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни какой другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро – и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, ядро золота имеет большое сечение захвата нейтронов, способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%, в сплавах оно обладает каталитическими свойствами. Золото очень технологично, из него легко изготавливают сверхтонкую фольгу и микронную проволоку. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику. Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойств послужила причиной широкого использования золота в важнейших современных отраслях техники: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, химии.

Следует отметить, что в электронике на 90% золото используют в виде покрытий. Электроника и связанные с ней отрасли машиностроения являются основными потребителями золота в технике. В этой области золото широко используют для соединения интегральных схем сваркой давлением или ультразвуковой сваркой, контактов штепсельных разъемов, в качестве тонких проволочных проводников, для пайки элементов транзисторов и других целей. В последнем случае особенно важно то, что золото образует легкоплавкие эвтектики с индием, галлием, кремнием и другими элементами, которые обладают проводимостью определенного типа. Помимо технологических усовершенствований в электронике, для ряда деталей и узлов вместо золота стали использовать палладий, покрытия оловом, сплавами олова со свинцом и сплавом 65% Sn + 35% Ni с золотым подслоем. Сплав олова с никелем обладает высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, приемлемой величиной контактного сопротивления и электропроводностью. Несмотря на то, что в настоящее время расход золота в электронике непрерывно возрастает, считается, что он мог быть на 30% выше, если бы не меры, направленные на экономию золота.

В микроэлектронике широко применяют пасты на основе на основе золота с различным электросопротивлением. Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратуры обусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро, платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующих микротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшие результаты. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризует органические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы. Золотые припои с низким давлением пара используют для пайки вакуумноплотных швов деталей электронных ламп, а также для пайки узлов в аэрокосмической промышленности.

В измерительной технике для контроля температуры и, особенно для измерений низких температур используют сплавы золота с кобальтом или хромом. В химической промышленности золото главным образом используют для плакирования стальных труб, предназначенных для транспортировки агрессивных веществ.

Золотые сплавы применяют в производстве часовых корпусов и перьев для авторучек. В медицине используют не только зубопротезные золотые сплавы, но и медицинские препараты, содержащие соли золота, для различных целей, например при лечении туберкулеза. Радиоактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей. В научных исследованиях золото используют для захвата медленных нейтронов. С помощью радиоактивных изотопов золота изучают диффузионные процессы в металлах и сплавах.

Золото применяют для металлизации оконных стекол зданий. В жаркие летние месяцы через оконные стекла зданий проходит значительное количество инфракрасного излучения. В этих обстоятельствах тонкая пленка (0.13 мкм) отражает инфракрасное излучение и в помещении становится значительно прохладнее. Если через такое стекло пропустить ток, то оно обретет противотуманные свойства. Покрытые золотом смотровые стекла судов, электровозов и т.д. эффективны в любое время года.

План.

Общая характеристика золота.

Химические свойства.

Физико-механические свойства.

Золото в природе.

Применение золота в науке и технике.

Список используемой литературы.

Список используемой литературы.

1. Анюфриева Л.В. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. Москва изд. «АСТ-ПРЕСС», 1994.

2. Манкевич В.А. Основы химии. Справочник. Санкт-Петербург,1990

3. Степин Б.Д Книга по химии для домашнего чтения. Москва: Химия, 1995.

4. Токарев Б.Н. Любознательным о химии. Москва изд. «Химия», 1978г.

5. Популярная библиотека химических элементов. Изд. «Наука» Москва 1973г.

6. Химия. Энциклопедия. Под редакцией В.Володина. Москва 2000г.

Золото – символ богатства и солнечного света, самый древний из металлов, известных человеку. Украшения из золота начали изготавливать задолго до того, как древние люди познакомились с более практичными бронзой и железом. Созданием этого металла тщетно занимались алхимики, и человечество пролило немало крови за сияющие манящим светом кусочки желтого металла. Но что он представляет собой по существу?

Общие сведения о золоте

Чистое золото представляет собой тяжелый металл, который в виде слитков обладает свойствами высокой пластичности и тягучести. Физические свойства золота позволяют создать проволоку протяженностью 2 км всего из одного грамма вещества. Применение золота весьма обширно за счет того, что этот металл хорошо проводит тепло, электричество, но при этом не окисляется и практически не вступает в реакции с другими веществами.

Молекулы золота распространяются в воздухе и воде, накапливаются в почве и в некоторых растениях в следовых количествах (в частности, в кукурузе). Этот металл редко образует минералы с другими химическими элементами, главным образом находясь в почве в виде самородков или золотого песка. Россыпи золота, имеющие промышленное значение, на данный момент обнаружены в 41 стране, а самые крупные месторождения золота расположены в ЮАР, Канаде и на территории стран СНГ.

Золотодобыча производится главным образом из россыпей методом амальгамации.

Для того, чтобы получить чистое золото из породы, необходимо сначала подвергнуть ее дроблению и обогащению, а затем обработать солевым раствором (обычно используются цианид натрия или цианид калия). После этого золото осаждают раствором цинка и впоследствии получают чистое золото методом электролиза.

Ранее золото имело огромное экономическое значение ввиду его платежеспособности и концепции золотого стандарта – т.е. мера ценности любого товара зависела от золота. Отказ от золотого стандарта стал важнейшим шагом для мировой экономики ввиду того, что, как уже упоминалось, золото – очень мягкий металл, который подвержен деформации и стиранию в ходе эксплуатации. На сегодняшний день золото является предметом инвестиций ввиду небольших запасов этого металла и широкого технического применения.

В промышленности золото используется чаще всего в качестве проводников и электрических контактов. Помимо этого, известно применение золота в ядерной промышленности, в строительстве (в качестве покрытия оконных стекол), в металлургии, косметологии и даже в пищевой промышленности. Кроме того, радиоактивные изотопы золота используются для лечения онкологических заболеваний. Но самое популярное использование золота, конечно, приходится на ювелирную промышленность.

Понятие о пробах золота

Проба золота – это показатель, который отражает количество чистого золота в образце. На данный момент используются метрическая и каратная системы обозначения проб. Метрическая система берет за основу расчет количества золота на 1000 единиц вещества, а каратная – на 24 единицы. Существовала также золотниковая система проб, которая в данный момент устарела. Она использовала систему измерения чистого вещества из расчета на 96 единиц.

Кажется, будто чистое золото непременно самое ценное и именно за него нужно бороться, выбирая ювелирное украшение. Однако, плотность золота 24 карата слишком мала, чтобы служить декоративным целям. В чистом виде этот металл слишком мягок, и его невозможно было бы носить – он моментально деформировался бы. Такие образцы используют в технических целях – для получения электродов, сырья для фармацевтической или иной промышленности, в качестве эталонных слитков и т.д.

Отличным показателем высокой пластичности золота является знаковый жест «пробы на зуб». В древности, когда золотые монеты отливали от самородков золота относительно высокой пробы, прикусывание монет позволяло отличить чистый металл от сплава с медью – на настоящей монете оставался след от зубов, тогда как сплавленные с медью монеты было практически невозможно повредить таким образом.

В ювелирных украшениях чаще всего используют золото 56 пробы по устаревшей системе, или в 14 карат по современной. Для этого делают сплавы с различными цветными металлами, в зависимости от выбора которых конечный сплав имеет различные твердость, плавкость, цвет, блеск и другие характеристики.

К примеру, белое золото получают путем добавления примесей никеля, цинка, палладия, серебра или меди в различных соотношениях. Розовый цвет золоту придает смесь из серебра, палладия и меди. Примеси меди и серебра создают эффектный красный оттенок. Кроме того, осветление и холодный цвет металлу придает родиевое покрытие, используемое также в целях повышения прочности изделия.

Плотность золота равна 19,32 г/см³. Это делает золото очень тяжелым металлом, что также нежелательно для его использования в декоративных целях в чистом виде. Однако такая высокая плотность золота заметно облегчает задачу по его добыче, т.к. уже при промывке оно отделяется от более легких металлов, породы и минералов. Удельный вес золота составляет приблизительно 197 г/моль. Химический состав золота – чистые молекулы металла, связанные кубической кристаллической решеткой.

Как определить подлинность золота?

Неудивительно, что такое ценное и полезное ископаемое, как золото, подвергается использованию в мошеннических схемах разного рода. Однако свойства золота в большинстве случаев позволяют отличить благородный металл от подделки несколькими простейшими манипуляциями. Однако, следует сразу оговориться, что речь пойдет об определении чистого золота среди, например, сплавов, так что этими способами можно будет определять разве что подлинность слитков. Процент золота в ювелирных украшениях выявить не получится.

Прежде всего, следует помнить, что элемент Au не обладает магнитной активностью. Поэтому при проверке магнитом чистое золото не должно к нему притягиваться. Если магнита нет под рукой, можно протестировать золото химическим взаимодействием. Выберите наименее заметный участок изделия и оставьте на нем небольшую каплю йода на несколько минут, затем сотрите. На чистом золоте останется темный след.

Можно проверить золото и уксусом. Погрузите часть металлического изделия в уксус на несколько минут. Если золото начнет темнеть, то это – сплав с другим металлом, т.к. чистое золото не реагирует с уксусной кислотой.

Для того, чтобы определить пробу золота, необходимо отправиться к ювелиру. Тест проводится различными методами, самым популярным из которых является использование золотых игл.

Проверка заключается в том, чтобы сравнить плотность золота образца (иглы) с тестируемым материалом. Если содержание золота в игле больше, то она не оставит следа на поверхности изделия, т.к. плотность золота невелика по сравнению со сплавами.

Кроме того, в ювелирных мастерских проводят анализ пробы золота и без всяких царапин. Существует аппаратная проверка пробы при помощи растворов и их последующего анализа в приборе, или же при помощи рентгеновских лучей, применение которых возможно лишь в относительно крупных лабораториях. Рентген необходим для того, чтобы убедиться в отсутствии сердцевины из другого металла в золотых слитках.

Найденные самородки и другие крупные образцы проверяют методом пробирного анализа. Для мелких предметов этот способ не подойдет, т.к. он требует определенных жертв – кусочек образца необходимо расплавить, а затем слить со свинцом и серебром. После этого производится расчет массы и объема, из которого и вычисляется доля чистого золота.

Современные мошенники делают сплавы золота и с инактивными примесями, так что такие методы обнаружения подделки работают скорее на старых образцах золота. Кроме того, домашние опыты могут повредить украшение, не дав достоверного результата, поэтому предпочтительнее при необходимости определить чистоту металла обращаться к профессионалам, которые быстро и безопасно смогут подтвердить подлинность образца.

Нет человека, который не видел бы золота в ювелирных изделиях. Ярко-желтый металл известен людям несколько тысяч лет. Однако в природе золото многолико. Размер его частиц колеблется от микрон до десятков сантиметров, цвет, из-за примесей, не всегда желтый. Встречается несколько минералов, похожих на золото по внешнему виду. Не зря существует поговорка «не все золото, что блестит». Чтобы успешно находить золото, ориентироваться в его ценности, не путать с похожими минералами, нужно знать свойства золота, где и как оно встречается в природе.

Физические свойства золота
Цвет золота ярко-желтый, если в нем отсутствуют примеси. Но чистое золото (и то не совсем) бывает почти исключительно в банковских слитках. В природном золоте и ювелирных изделиях всегда есть примеси серебра, меди и др., то есть фактически мы всегда имеем дело со сплавами золота с другими металлами. Цвет природного золота может зависеть от размера частиц. Например, золото Балейского месторождения Читинской области описано следующим образом: «Золото находится в жилах обычно в виде мельчайших частиц. Эти частицы иногда скапливаются, давая рыхлые сростки и скопления, видимые простым глазом. Внешний вид этих скоплений таков, что впервые видящий их наблюдатель не узнает в них золота. Это серо-зеленые пятна весьма непривлекательного вида с тусклым блеском или вовсе без блеска. Такого рода золото носит название «зеленого» золота. Гораздо реже встречается так называемое «желтое» золото, несколько отличающееся по виду и составу от «зеленого». Отношение количества «зеленого» к «желтому» примерно составляет 20:1.

В ювелирном деле золотом иногда называют сплавы, в которых собственно золота меньше 40 %. Сплав, известный как «белое золото», - это сплав золота с палладием. Десятая часть палладия придает слитку бело-стальной оттенок. Платина окрашивает золото в белый цвет даже интенсивнее палладия. Никель тоже позволяет получить золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтым оттенком. Из белого золота изготавливают ювелирные украшения с бриллиантами. Такая оправа прекрасно отражает блеск камней и будто дополнительно их освещает. По сравнению с желтым белое золото более стойко к воздействию атмосферы. Таким образом, цвет сплавов зависит от количества и состава примесей (табл.1).

Табл.1. Цвет золота в зависимости от количества и состава примесей

Золото - очень мягкий металл, его твердость 2,5-3,0 по 10-балльной шкале твердости (шкале Мооса). В этой шкале самое твердое вещество - алмаз. Его твердость равна 10. Самый мягкое вещество - мел. Его твердость - 1. Твердость стекла - 5, хорошей стали - 4,5. В полевых условиях твердость проверяют, прежде всего, с помощью ножа. Его острием проводят по поверхности изучаемого минерала. Если нож оставляет царапину, значит твердость меньше 5. Золото, имеющее твердость 2,5-3,0, не только легко царапается, но и при значительном усилии режется ножом. На нем можно оставить след даже сильно прикусив зубами. «На зуб» раньше пробовали золотые монеты. На поддельных монетах из меди сделать отметину зубами невозможно, а на золотой монете имея крепкие зубы отметку поставить можно. Проверка на твердость - это важный тест для отличия золота от похожих по цвету металлов или минералов.

Золото легко полируется и обладает высокой отражательной способностью. Через очень тонкие листы золота отлично могут проходить солнечные лучи, при этом тепловая их часть будет отражаться. По этой причине, тонкие слои золота используются для тонированных стекол современных небоскребов в жарком климате. Это позволяет экономить энергию, необходимую на то, чтобы содержать интерьер таких зданий в прохладности в течение всех горячих летних месяцев. Подобные тонкие слои золота используются также в защитном шлеме космонавтов, чтобы отражать большой поток инфракрасных лучей в открытом космосе.

Золото обладает исключительной способностью распыляться, давать частицы, соизмеримые с длиной световой волны, уноситься тоннами в виде мельчайшей пыли в реках, рассеиваться по полу, стенам и мебели золотосплавочных лабораторий и исчезать из банковского обмена за счет истирания монет. При золотом обращении ежегодно терялось от 0,01 до 0,1% веса монеты.

В этих исключительных свойствах золота известный австрийский геолог Зюсс видел назревающий "золотой голод" и указывал на необходимость осторожно решать вопрос о золотом обращении как основе мирового хозяйства. Может быть, опасения Зюсса были преждевременны, однако их значение осталось в силе, хотя темпы приближения золотого истощения не оправдались.

Золото имеет чрезвычайно высокую пластичность (тягучесть) и ковкость (расковывается до толщины 8∙10 -5 мм), т.е. из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1м 2 . Благодаря высокой пластичности, золото может быть измельчено, искривлено, сдавлено, сжато, золоту можно придать различную форму, не ломая на части. Фактически, желтый металл может быть истолчен до полупрозрачности, может быть тонким, как лист бумаги, и оставаться таким же красивым и блестящим. Производство тонколистового (сусального) золота позволяет покрывать им купола церквей, отделывать дворцовые залы.

Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м. Получаемая нить очень тонкая (диаметром 2∙10 -6 мм), что необходимо сегодняшней электронной индустрии, где нужно создавать электрические цепи в чипах очень маленьких размеров. Из-за высокой электрической проводимости и устойчивости к окислению, золото имеет большой спрос в электронной промышленности. Сейчас неудивительно найти золото в таких устройствах как телевизор, мобильный телефон, калькулятор, не говоря уже о более сложной электронике.

Высокая ковкость золота еще один признак, позволяющий отличить золото от похожих минералов. Например, если положить частицу золота на твердый камень и ударить по ней молотком, то она расплющится, а кусочек желтого пирита рассыплется на мелкие частички.

Температура плавления золота составляет 1063˚ С, кипения 2947˚ С. Расплавленное золото имеет бледно-зеленый цвет. Пары золота зеленовато-желтого цвета. Все металлы, входящие в состав сплава с золотом, понижают температуру его плавления. При нагревании золота и его сплавов выше температуры плавления золото начинает улетучиваться, и летучесть его тем выше, чем выше температура. Летучесть зо-лота в значительной мере возрастает также в том случае, когда в сплаве присутствуют другие металлы, обладающие летучими свойствами, например, цинк, мышьяк, сурьма, теллур, ртуть и др. Сплавы по своим свойствам не похожи на те металлы, из которых они образовались. Так, например, сплав золота с серебром обладает значительно большей твердостью, чем золото и серебро, но зато не имеет их ковкости и тягучести. То же самое дает и примесь меди.

Золото имеет еще одно отличительное качество, которое является, возможно, наиболее важным для золоторазведчика (кроме цены) - это плотность золота. Его плотность - 19,3 г/см 3 - означает, что оно весит в 19,3 раза больше, чем равный объем чистой воды. Более высокую плотность имеют только некоторые металлы платиновой группы (индий - 22,6 г/см 3). Частица золота в 2,5 раза тяжелее, чем такая же по размеру частица серебра, и приблизительно в 8 раз тяжелее куска кварца, который обычно находится рядом с золотом. 1 кг золота можно представить в виде куба с ребром 37,3 мм или шара диаметром 46,2 мм. Полстакана золотого песка, добытого из россыпного месторождения, также весит около килограмма. Высокая плотность золота - это свойство, которое чаще всего используется для его извлечения из породы.

Плотность самородного золота несколько ниже, чем химически чистого, и, в зависимости от примесей в нем серебра и меди, колеблется в пределах 18—18,5.

Табл. 2. Важнейшие физические свойства и диагностические признаки золота

Химические свойства золота.
Золото (Au, от латинского Aurum) - химический элемент 1-й группы периодической системы таблицы Менделеева, атомный номер 79. Почти все природное золото состоит из изотопа 197 Au. Валентность золота в химических соединениях обычно +1, +3. За прошедшие столетия химики (а до них алхимики) провели с золотом огромное количество различных экспериментов, и оказалось, что золото вовсе не так инертно, как об этом думают неспециалисты. Правда, сера и кислород, агрессивные по отношению к большинству металлов (особенно при нагревании), на золото не действуют ни при какой температуре. Исключение - атомы золота на поверхности. При 500-700°С они образуют чрезвычайно тонкий, но очень устойчивый оксид, не разлагающийся в течение 12 часов при нагреве до 800° С. Это может быть Au 2 O 3 или AuO(OH). Такой оксидный слой найден на поверхности крупинок самородного золота.

Не реагирует золото с водородом, азотом, фосфором, углеродом, а галогены с золотом при нагревании образуют соединения: AuF 3 , AuCl 3 , AuBr 3 и AuI. Особенно легко, уже при комнатной температуре, идет реакция с хлорной и бромной водой. С этими реактивами встречаются только химики. В быту опасность для золотых колец представляет иодная настойка - водно-спиртовый раствор иода и иодида калия:

2Au + I 2 + 2KI ® 2K.

Щелочи и большинство минеральных кислот на золото не действуют. На этом основан один из способов определения подлинности золота. Весь истолченный металл пересыпается в фарфоровую чашку, куда наливается азотная кислота в коли-честве, достаточном для покрытия всего металла. Чашку с кис-лотой и металлом, при непрерывном помешивании стеклянной палочкой, подогревают на примусе до кипения. Если при этом не происходит растворения металла и выделения пузырьков газа, то металл является золотом. Смесь концентрированных азотной и соляной кислот («царская водка») легко растворяет золото:

Au + HNO 3 + 4HCl ® H + NO + 2H 2 O.

После осторожного выпаривания раствора выделяются желтые кристаллы комплексной золотохлористоводородной кислоты HAuCl 4 ·3H 2 O. Царскую водку, способную растворять золото, знал еще арабский алхимик Гебер, живший в 9-10 веке. Менее известно, что золото растворяется в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H 2 SeO 4 ® Au 2 (SeO4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O.

В концентрированной серной кислоте золото растворяется в присутствии окислителей: иодной кислоты, азотной кислоты, диоксида марганца. В водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется с образованием очень прочных дицианоауратов:

4Au + 8NaCN + 2H 2 O + O 2 ® 4Na + 4NaOH;

эта реакция лежит в основе важнейшего промышленного способа извлечения золота из руд - цианирования.

Действуют на золото и расплавы из смеси щелочей и нитратов щелочных металлов:

2Au + 2NaOH + 3NaNO 3 ® 2Na + 2Na 2 O,

пероксиды натрия или бария: 2Au + 3BaO 2 ® Ba 2 + 3BaO,

водные или эфирные растворы высших хлоридов марганца, кобальта и никеля:

3Au + 3MnCl 4 ® 2AuCl 3 + 3MnCl 2 ,

тионилхлорид: 2Au + 4SOCl 2 ® 2AuCl 3 + 2SO 2 + S2Cl 2 , некоторые другие реагенты.

Интересны свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы - гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными. Так, при добавлении к 0,0075%-му раствору H восстановителя (например, 0,005%-го раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-му раствору H добавить 0,005%-й раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь. Таким образом, в зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь).

При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510-520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620-630 нм (раствор голубой). Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота.

При восстановлении соединений золота хлоридом олова в слабокислых растворах образуется интенсивно окрашенный темно-пурпурный раствор так называемого кассиевого золотого пурпура (он назван так по имени Андреаса Кассия, стекловара из Гамбурга, жившего в 17 в.). Кассиев пурпур, введенный в расплавленную стеклянную массу, дает великолепно окрашенное рубиновое стекло, количество затрачиваемого при этом золота ничтожно. Кассиев пурпур применяется и для живописи по стеклу и фарфору, давая при прокаливания различные оттенки - от слаборозового до ярко-красного.

В геологических процессах подвижность золота связана с водными растворами, имеющими высокую температуру (сотни градусов) и находящимися под высоким давлением. Золото при этом может находиться в форме различных простых и смешанных комплексов: гидроксильных, гидроксохлоридных, гидросульфидных. В низкотемпературных гидротермальных условиях, а также в биосфере, миграция золота возможна в виде растворимых металлоорганических комплексов.

В нормальных природных условиях золото стойко к различным типам минеральных вод и атмосферной коррозии. Частицы золота практически не меняются с течением времени. Изделия из золота сделанные тысячи лет назад сохраняются практически неизменными в земле и морской воде. Со временем они не только не теряют своей ценности, но становятся дороже. Такая устойчивость дает основание относить золото к группе благородных металлов.

Проба золота.
Количественное содержание химически чистого золота (по массе) в природном твердом растворе или сплаве (изделии) выражается пробой. В международной практике применяются метрическая (в большинстве стран, в том числе и в России) и каратная системы проб.

При метрической системе содержание металла определяется числом его единиц в 1000 единицах лигатурной массы раствора (сплава), при каратной в 24 единицах. До 1927 года в СССР, а также в дореволюционной России, действовала золотниковая система проб, при которой содержание золота определялось количеством золотников в фунте лигатурной массы (1 русский фунт = 409,5 г = 96 золотникам; 1 золотник = 4,27 г = 96 долям; 1 доля = 44,4 мг).

В метрической системе химически чистому золоту соответствует 1000-я проба, а твердый раствор (сплав), например, 750-й пробы, содержит 750 частей химически чистого золота и 250 частей примесей (лигатуры), или же 75,0% золота и 25,0% примесей.

Расчетом устанавливается взаимное отношение и перевод различных систем проб. Например, 450-я метрическая проба изделия (сплава) соответствует:

450/1000 ´ 96= 43,2 золотниковой

и 550/1000 ´ 24= 10,8 каратной пробам.

Самородное золото обладает различной пробой (наиболее часто 940-900, 890-740, 680-600-й и крайне редко 550-й). Для производства ювелирно-бытовых изделий обычно используются золотые сплавы различной пробы, так как золото в чистом виде слишком мягкое и легко истирается.

Ювелирным сплавам за счет добавления лигатурных цветных металлов (меди, серебра, реже никеля, палладия, цинка, кадмия и др.) придаются требуемые для механической обработки свойства и желательный цвет. В таблице 3 указаны наиболее часто используемые для производства ювелирных украшений сплавы и соотношение различных систем обозначения их пробы, распространенные в бывшем СССР и России.

Табл.3. Пробы и основной состав лигатуры ювелирных золотых сплавов, принятых в бывшем СССР и Российской Федерации

Золото в природе.
Золото в небольших количествах содержится во многих горных породах. Среднее его содержание в литосфере (Кларк) составляет 4,3 мг/т.

Золото содержится в организмах и в растениях. Есть предположение, что золото имеет определенное значение для организма животных. В золе растений золото впервые обнаружено французским химиком Клодом Луи Бертолле в XVIII веке. По современным данным содержание золота в некоторых гумусовых почвах достигает 0,5 г/т. Растения, произрастающие на таких участках, поглощают золото, сосредотачивая его в корневой системе, стеблях, стволах и в ветвях. В настоящее время разработаны методы поиска месторождений (биогеохимические), основанные на выявлении ореолов с повышенным содержанием золота в золе растений.

Огромное количество золота содержится в гидросфере. Во всех видах пресных вод его среднее содержание составляет порядка 3∙10-9% (0,03 мг/т), но иногда многократно выше, например, в подземных водах золоторудных месторождений содержание золота достигает порядка 1 мг/т. На изменении содержания золота в подземных водах основан один из методов поиска золоторудных месторождений (гидрохимический метод).

В морских водах содержание золота также колеблется: в полярных морях - 0,05 мг/т, у берегов Европы - 1-3∙мг/т. Наиболее высокая концентрация золота отмечается в прибрежной зоне США - до 16 мг/т., в водах Карибского моря - 15-18 мг/т., в водах Мертвого моря - до 50 мг/т.

Океаны насыщаются золотом вследствие привноса его грунтовыми, поземными и поверхностными водами, за счет распыления метеоритов, выбросов вулканических веществ и ряда других естественных источников. Французскими исследователями было выяснено, что сицилийский вулкан Этна каждый день выбрасывает в виде мелких частиц более 2,5 кг и большая часть этого уходит в океан. По подсчетам каждый год в атмосфере Земли распыляется примерно 3,5 тыс. метеоритного вещества, содержащие примерно 18 кг золота, что составляет за миллион лет где-то 18 тыс.т. Поступление золота в океаны происходит также с речными и морскими взвесями, а также в виде растворимых металлоорганических комплексов. Циркулирующие на золотоносных площадях поверхностные и подземные водотоки содержат, как правило, золото, находящееся во взвешенном состоянии, или растворенное золото, которое может достигнуть океана. Особенно велик перенос золота речными системами. Специалисты посчитали, что только Амур в своих водах за год выносит в океан около 8,5 т золота.

Общее количество золота в водах Мирового океана оценивается в 25-27 млн.т. Это чрезвычайно много. Человечеством за все время добыто около 150 тыс.т. Ведутся изыскания технологий извлечения золота из воды океанов, запатентованы технические решения, но приемлемых экономических показателей добычи золота из воды пока не достигнуто.

В земной коре золото может находиться в сплошных горных массах— рудах или в разрушенных горных породах — россыпях. В первом случае оно называется рудным, а во втором — россыпным золотом. Россыпи обычно встречаются в долинах рек, ручейков или сухих логов и образуют более или менее мощные пласты, при-крытые слоем пустой породы, так называемыми торфами. Зо-лото находится в россыпях в виде кусочков, чешуек, зерен и пыли.

Золото в рудных и россыпных месторождениях встречается главным образом в сплавах с серебром, медью, железом и другими металлами. Кроме этих природных сплавов золота известны также платинистое и родистое золото, в состав которых соответственно входят платина и родий. Чаще всего в состав самородного зо-лота входит от 5 до 30 % серебра. Относительно редко, но все же встречается в природе сплав золота с 30—40% серебра, который называется электрумом. Довольно распространено в природе самородное медистое золото, состоящее из 74—80% золота, 2—16% серебра, 9—20% меди.

Больше всего в природе частиц золота размером от доли микрона до десятков микронов. Такие частицы называются дисперсными. Условно они делятся на грубодисперсные и тонкодисперсные (высокодисперсные). В грубодисперсных системах частицы имеют размеры от 1 мкм и выше, в тонкодисперсных — от 1 нм до 1 мкм (0,001 мм).

Дисперсные частицы золота есть в породах, в воде и в растениях. Такие частицы видны только в электронный микроскоп, их не удастся взвесить на лучших микроаналитических весах. Расчетная масса частицы размером 0,001 мм составляет всего 0,00000001 мг, а предел взвешивания лучших микроаналитических весов — 0,0001 мг. Количество мельчайших частиц золота несметное. В каждом грамме золота заключено больше 100 миллиардов таких частиц. При огромном количестве дисперсных частиц их извлечение представляет наибольшую трудность и обходится дороже всего.

Чрезвычайно много в природе также золотин размером порядка 0,01 мм. Самая крупная золотина этого класса (0,01 мм) имеет массу порядка 0,00001 мг и ее также невозможно взвесить на микроаналитических весах. В каждом грамме золота количество таких частиц превышает 100 миллионов. Несмотря на то, что золота мельче 0,01 мм в природе больше, чем любого другого, оно находится преимущественно в рассеянном состоянии. Иногда оно концентрируются в виде включений в некоторые минералы (пирит, арсенопирит и т.п.), но если свободное золото крупностью 0,01-0,1 мм попадает в речной поток, то оно преимущественно рассеивается. Мелкие легкие золотинки свободно переносятся во взвешенном состоянии даже при небольшой скорости течения.

Золото крупнее 0,1 мм относится к «гравитационному», то есть к такому, которое осаждается в воде под действием силы тяжести и образует скопления, выгодные для отработки - россыпные месторождения. Извлеченное из россыпей золото часто называют «золотой песок». Фактически так оно и есть, частицы золота легко пересыпаются и их можно насыпать в кожаный мешочек (раньше так носили в кармане или сумке), золотой песок можно ссыпать в бутылку (в ней удобно прятать золото) или в любую емкость.

Золотины размером 8 мм и более обычно имеют массу свыше 1 г и называются самородками. Различают самородки мелкие (1-10 г), средние (10-100 г), крупные (100-1000 г), весьма крупные (1-10 кг) и гигантские (более 10 кг). Однако иногда самородками называют также золотины «резко выделяющиеся по размерам среди других частиц металла», и нижний предел массы самородка принимают 0,1 грамма.

Самый крупный самородок золота найден в Австралии - “Плита Холтермана” (285 кг вместе с кварцем, чистого золота 83,3 кг); на Урале найден самородок золота “Большой треугольник” (36,2 кг). Большинство крупных самородков имеют свои имена (Табл.4).

Табл. 4. Крупнейшие самородки мира

В последние десятилетия самородки начали искать с помощью металлодетекторов (разновидность миноискателей). Крупнейший самородок найденый металлодетектором весит 27,2 кг. Его нашел в Австралии в штате Виктория Кевин Хиллер (Kevin Hillier) 26 сентября 1980 года. Самородок назван «Рука Судьбы». Его размеры: 47 см в длину, 20 см в ширину и 9 см толщиной, проба 926. Кевин продал свой самородок в 1981 году за 1 000 000 долларов в казино «Золотой Самородок» в Лас-Вегасе.

Трудно назвать другой металл, который в истории человечества сыграл бы большую роль, чем золото. Во все времена люди старались завладеть золотом хотя бы путем преступлений, насилий и войн. Начиная с первобытного человека, украшавшего себя золотыми блестками, намытыми в песках рек, и кончая современным промышленником, обладающим огромным производством, человек в упорной борьбе завладел частью природного богатства. Но эта часть золота ничтожна по сравнению с количеством распыленного в природе металла и с потребностями и желаниями самого человечества. Сегодня поиски золота и его месторождений идут все усиливающимся темпом, по добыче золота во всем мире работает не менее пяти миллионов человек, а добывается его около трех тысяч тонн ежегодно. Природа очень бережно хранит свои сокровища и упорно не отдает человеку этот металл. В наши дни создано большое количество золотодобывающей, самой современной техники, но наибольший эффект в золотодобыче дают все возрастающие знания человека о свойствах золота.