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.
В этой статье:
Основные свойства
Химические и другие характеристики металла говорят о том, что элемент не взаимодействует со следующими реагентами:
- кислотами;
- щелочами.
Взаимодействовать с этими элементами золото не может, исключением по его химическим свойствам можно считать соединение ртути и золота, которое химики называют амальгамой.
Реакция с кислотой или щелочью не идет даже при нагревании: повышение температуры никоим образом не сказывается на состоянии элемента. Это и отличает золото и платину от других металлов, которые не имеют статуса «благородных».
Крупное россыпное золото
Если погрузить в кислоту или щелочь не чистое золото, а сплав из лигатуры, то реакция может возникнуть, она будет идти медленнее. Произойдет это потому, что в состав сплава входят и другие элементы, кроме золота.
С чем взаимодействует золото? Оно реагирует со следующими веществами:
- ртутью;
- царской водкой;
- жидким бромом;
- водным раствором цианидов;
- йодистым калием.
Амальгама - это твердое или жидкое соединение ртути и других металлов, в том числе с медью и серебром. А вот железо в реакцию со ртутью не вступает, по этой причине ее можно перевозить в свинцовых цистернах.
Растворяется в царской водке, формула которой включает в себя азотную и соляную кислоты, но только в концентрированном виде. Реакция проходит быстрее, если раствор нагревают до определенной температуры. Если изучить исторические документы, то можно обнаружить интересное изображение: лев, который глотает диск солнца - таким образом алхимики изображали подобную реакцию.
Золото растворяется в царской водке
Если смешать бром или цианиды с водой, то можно получить раствор, в котором . Металл вступит в реакцию с веществами, но только при условии, что для реакции будет достаточно кислорода (без последнего она не начнется). Если раствор нагреть, то реакция пойдет быстрее.
Подобная реакция начнется и в том случае, если погрузить золото в раствор йода или йодистого калия.
Характерной особенностью металла можно считать и то, что реагировать на кислоты он начинает только при повышении температуры. Например, реакция золота с селеновой кислотой начинается только при повышении температуры раствора. А также кислота должна иметь высокую концентрацию.
Еще к одной характерной особенности элемента можно отнести его способность к восстановлению до чистого металла. Так, в случае амальгамы ее просто стоит нагреть до 800 градусов.
Если оценивать условия, далекие от лабораторных, то стоит отметить, что вступать в реакцию с безопасными реагентами золото не может. Но большинство украшений изготавливают не из чистого металла, а из сплава. Разбавляют лигатуру серебром, медью, никелем или другими элементами. По этой причине драгоценности стоит беречь и избегать их контакта с химическими веществами и водой.
У золота есть еще ряд качеств, которые относят не к химическим, а физическим, таковыми можно считать:
- Плотность составляет 19,32 г/см3.
- Твердость по шкале Мооса - максимум три балла.
- Тяжелый металл.
- Ковкое и пластичное.
- Имеет желтый цвет.
Плотность - одна из основных характеристик элемента, она считается показательной. При поиске металла он оседает на шлюзах, а легкие кусочки породы вымываются потоком воды. В силу своей плотности металл обладает весьма приличным весом. Плотность металла можно сравнить только с двумя элементами из периодической таблицы Менделеева - вольфрамом и ураном.
Оценивая плотность металла по 10-балльной шкале, ему дают всего три. Поэтому золото легко поддается воздействию и меняет форму. Слиток из чистого металла при желании можно разрезать ножом, а монету, выполненную из золота без примеси других элементов, можно повредить, попытавшись ее надкусить.
Золото - тяжелый металл, если заполнить полстакана золотым песком, то он будет весить около 1 кг, приблизительно таким же весом обладает и свинец.
Ковкость и пластичность золота - качества, востребованные не только в ювелирной промышленности. Без труда можно разбить кусок металла в тонкий лист. Такое , его используют в качестве покрытия для куполов церквей, защищая тем самым от агрессивных факторов внешней среды.
Желтый цвет - цвет Солнца, признак богатства и благополучия, по этой причине золото ассоциируется с достатком, а украшения из этого металла призваны подчеркнуть статус владельца и его материальное состояние.
Золото - элемент 11 группы периодической таблицы Менделеева, обозначается символом Au, Aurum - это латинское название. В периодической системе металл имеет 79-й номер.
Дополнительная информация
Еще Дмитрий Менделеев не решил, под каким номером в его таблице будет расположено золото и каким символом оно будет обозначаться. Но металл уже пользовался популярностью среди монархов и знатных особ. Его цвет и характеристики удивляли ученых того времени и по этой причине элемент наделяли магическими свойствами.
Алхимики считали, что золото поможет:
- вылечить заболевания сердца;
- устранить проблемы с суставами;
- снять воспаление;
- улучшить психическое состояние человека;
- мозгу функционировать быстрее и лучше;
- быть человеку выносливым и сильным.
Современные астрологи утверждают, что золото стоит носить следующим знакам зодиака:
- Стрельцам.
- Львам.
- Овнам.
- Скорпионам.
- Рыбам.
- Ракам.
Первые три знака зодиака относят к огненным. А значит, к ним благосклонно Солнце и его энергия. По этой причине людям, рожденным под этими знаками зодиака, носить украшения из благородного металла можно постоянно.
Три следующих знака зодиака могут носить драгоценности из золота часто, но не постоянно. Можно снимать изделия на ночь.
Остальным знакам зодиака носить золото необходимо ограниченно, поскольку металл может нанести их организму вред. Но, надевая украшения, не стоит забывать и о том, что контакт с золотом может привести к аллергической реакции.
Это аллергия, если при ношении драгоценностей появились:
- зуд и жжение кожных покровов;
- головные боли;
- недомогание и плохое самочувствие.
Стоит отказаться от контакта с золотом, поскольку встречается индивидуальная непереносимость металла, которая проявляется только при непосредственном контакте с элементом Au.
Несмотря на то что золото известно человечеству очень давно, его уникальные свойства изучены и активно используются в разных отраслях промышленности, изучение этого металла и его свойств не прекращается до сих пор. Некоторые ученые утверждают, что элемент попал на Землю из космоса и поэтому он нечувствителен к кислотам и щелочам, не окисляется при контакте с водой и воздухом. Может быть, ученые правы и золото действительно имеет космическое происхождение, но, так или иначе, потенциал металла полностью еще не раскрыт, а на Земле его осталось не так уж много.
Золото пленяло умы многие века, заставляя тратить на его поиски большую часть жизни, вступать в войны, идти на обман и предательство. На нашей планете есть множество металлов и иных химических веществ, давно подвергнутых периодизации. Среди них есть более ценные, а есть те, что стоят сравнительно недорого и повсеместно применяются в промышленности. Разграничение по классам ценности металлов произошло уже давно, чтобы понять, почему до сих пор страны, биржи, крупнейшие компании и богатейшие люди стремятся обладать золотом, следует познакомиться с ним поближе. Формула золота еще с древности использовалась учеными в предшествующих химии науках.
Химическая справка
Золото обозначается в химии как Aurum, сокращенно Au, в электронном виде: KLMNO6s1, Eион(Ме=>Ме++e)=9,22 эВ. В таблице Менделеева золото занимает атомный номер 79. Оно находится в 11 группе шестого периода. Также у золота есть международный регистрационный номер CAS: 7440-57-5. Атомная масса элемента равна 196,9665 г/молль. Золото – это простое вещество, так как оно состоит из изотопов одного металла.
Свойства золота уникальны и позволяют использовать его в области электроники, в медицине, в производстве оборудования для химических лабораторий. Оно обладает повышенной тепло- и электропроводимостью. Именно поэтому тонкое напыление золота методом гальванизации до сих пор может использоваться в производстве электрики. Золото кипит только при 2880 градусах, его плотность составляет 19.32г/см3, а температура плавления – 1064.43°С. Золото достаточно инертно, даже при высокой температуре не вступает в реакции с иными химическими элементами.
История золота
Название золото получило за свой желтый окрас. На многих языках его название звучит по-разному, но так или иначе связано с обозначением желтого, золотистого или зеленоватого цвета. Золото отличает несколько ключевых параметров. Это благородный металл, так как он не подвержен коррозии и не вступает в окислительные реакции под воздействием внешней среды. Кстати, именно поэтому он успешно применяется в стоматологии. Золото обладает повышенной плотностью и именно на этом построена система его добычи путем промывания ила, песка, речной воды. Также, золото очень мягкое и пластичное. Не смотря на свойства металла, его можно поцарапать даже без применения специального инвентаря.
Золото было, пожалуй, первым металлом, который открыл человек. Упоминания о нем есть во всех сохранившихся источниках древности, оно пользовалось почетом и стоило достаточно дорого. Нет сомнений, что интерес к золоту никогда не ослабевал. Его ценили за красоту и особые свойства, лишь позже осознав и ценность его физических свойств. Еще до того, как стала известна химическая формула вещества, покупка золота считалась отличным вложением средств.
Природное золото
В природе золото встречается в виде ископаемых самородков или россыпи. Если речь идет не о крупицах, разбросанных в руде или вымытых водой, то это самородки, которые можно отнести к различным подвидам: электрум, палладиевое золото, медистое, висмутовое. В этом случае химический состав золота будет включать и примеси, которые могут варьироваться в процентном соотношении.
Электрум – это сплав с серебром, известный еще в глубокой древности. Собственно, это первый сплав, с которым имел дело человек. Это минерал, в котором около половины занимают частицы серебра. Его название произошло от слова “янтарь”, что было процитировано внешним видом минерала. Палладиевые сплавы – это соединения с серебром, медью, хромом, никелем и иными веществами. Висмутовое золото содержит до 4% этого серебристо-розового металла. Медистое золото содержит до 20% меди, которая придает ему рыжеватый оттенок. Также возможно минеральное образование золота с железом, ртутью, иридием. Россыпное золото называется шлиховым, и состоит из осадка тяжелых металлов, среди которых есть и золотые крупицы.
Получение чистого золота
Золото почти не встречается в природе в своем чистом виде. После долгих веков промывки золотоносного песка и руды, человечество нашло более эффективный способ выделения золотых крупиц – амальгамацию. Для этого способа необходимы элементы, которые способны вступать в реакцию с золотом и этим элементом является ртуть. Она добавляется в руду, соединяется с золотом, а затем удаляется и пускается в дальнейшую работу. Также работает и цианирование. Золото осаждается из полученного раствора с применением цинка. Также может проводиться регенерация с помощью раствора щелочи.
Для того, чтобы получить чистый слиток или сплав с контролируемым количеством и составом примесей, нужно провести ряд процедур. Комплекс таких мер называется аффинаж – очистка руды, лома, сплава с целью получить чистое золото. В качестве материала для работы могут быть взяты любые частички золота – детали электродов, элементы лабораторного оборудования, ювелирные изделия. Есть несколько методов, считающихся наиболее успешными. Химия золота остановилась на этих способах, как несущих минимальные потери золотых частиц и расходующих меньше средств на вспомогательные материалы.
Химическое рафинирование – это выделение химических элементов из руды, золотоносной природной крошки или лома изделий, бывших в употреблении. Оно многоступенчатое и включает ряд опытов, которые направлены на выделение ценной составляющей. В первую очередь исключается из состава железо, так как оно не дает проводить необходимые операции. Оно может быть исключено с помощью магнита, или же с применением серной или соляной кислоты, которые растворят его частицы. Следующая стадия требует применения азотной кислоты, которая растворяет многие примеси, традиционно соседствующие с золотом – медь, серебро, цинк, олово. Золото остается в осадке, а в реакции используется поваренная соль. Далее осадок, содержащий золото и серебро, обрабатывается с помощью азотной и соляной кислоты. После проведения необходимых смешиваний, ряда нагревов и сливов, получают коричневый осадок, который тщательно промывают. После проведения финальной стадии очистки, получается золотая пыль, которую сплавляют в слиток. Чистота такого золота может составлять от 99,95%.
На производстве используется электрохимический способ очистки, в этом случае требуется чистое сырье, не ниже 900 пробы, чистейшее золото для проведения процедуры, а также кислоты. Также существует способ Миллера, который основан на газообразном выпаривании примесей посредством использования летучего хлора. Этот метод может быть опасен, так как ядовитые газы могут попасть в воздух.
Никто не ставит сейчас под сомнение состав золота, но когда-то оно считалось не только составляющим минералов и благородным металлом в очищенном виде, но и чем-то, что можно получить из другого вещества. Речь идет об алхимии, науке, которая появилась задолго до химии и стала ее прародительницей. Алхимиков считали колдунами и шарлатанами, им не доверяли и их боялись, но, тем не менее, не существует доказательств, которые бы позволили с уверенностью сказать, что это лженаука или вымысел. Существуют книги по алхимии, свидетельства очевидцев, истории, вписанные в хроники. Конечно, золото всегда было наибольшей ценностью и идея его получения при помощи опытов стала «идеей фикс» для многих поколений ученых.
У алхимиков было особое видение мира, они считали, что в природе все едино и все эволюционирует. Это относилось и к человеческой душе, и к минералам, веществам. Низшим металлом считался свинец, он был несовершенен, высшим – золото, так как оно обладало исключительными свойствами. Многие свидетельства указывают на то, что алхимики нашли секретное соединение, которое обращало олово и ртуть в чистейшее золото – философский камень. Состав и свойства этого камня остались неизвестны, так как те, кто его изобрели, унесли секрет в могилу, а свидетели могли рассказать лишь о процессе превращения олово, смешанного с порошком или камнем, в золото. Алхимическое золото по сей день будоражит умы, формула неизвестна даже сейчас при том, что наши технологии так развиты. Единственным доказательством в пользу достоверности этих экспериментов можно назвать эксперименты с ураном, когда при особом воздействии он образует совсем иные, новые, вещества. История требует уважительного отношения и вспомнив о грандиозных сооружениях, возведенных еще до нашей эры, дальних путешествиях и блестящих изобретателях, можно лишь развести руками, предположив, что алхимики древности знали о металлах гораздо больше, чем мы.
Золото в химии – лишь один из элементов, обладающий особыми свойствами, но его название в жизни людей побуждает совершенно другие ассоциации, чем другие металлы. Оно является мерилом состоятельности и успеха, символизирует власть и влияние. Конечно, человека в самом начале его знакомства с этим металлом привлекла его красота. Золотой цвет напоминал о Солнце, которое обожествлялось многими народами многие века. Золото стало материалом для культовых сооружений, украшений. Позже из него были выпущены первые монеты, так вошло в обиход понятие денег. Во времена империй и царств золото использовалось в отделке утвари и помещений. В церквях оно всегда использовалось для рам, покрытий, украшений, сусальное золото получило широкое распространение, а купола церквей покрывало листовое. Сейчас золото используется и для эстетических целей, и ради науки.
Сегодня золото ценится во всем мире. Нет ни одной девушки, которая бы не мечтала о золотых украшениях. Драгоценный металл обрел огромную популярность достаточно давно. Еще в глубокой древности с его помощью изготавливали ювелирные изделия, обереги и посуду. Сегодня приобрести изделие из золота не составит особого труда. Многочисленные ювелирные магазины предлагают огромный ассортимент.
Немного истории
Мало кто знает, что золото - это первый металл, который был найден человечеством. Еще с эпохи неолита начинается история открытия химического элемента. Золото за несколько тысячелетий до нашей эры широко использовалось в Древнем Египте, Китае, Риме, Индии. Упоминание о драгоценном металле можно встретить в «Одиссее», Библии и других памятниках древней литературы. Древние алхимики называли золото «царем металлов». А обозначалось оно символом солнца.
В тех местах, где зародились первые цивилизации, как раз-таки и начали масштабно добывать золото. Это восточное Средиземноморье, долина Инда, Северная Африка. Золото предпочитает одиночество. Чаще всего его находят в самородном виде. В древности металл собирали вручную. Чтобы собрать один грамм золота, приходилось работать сутками.
Тесно связана с различными географическими открытиями история химического элемента. Золото удавалось обнаружить практически сразу на новой земле.
Золото в природе
Химический элемент Золото в природе распространен достаточно широко. В среднем в литосфере содержится около 4,3·10 - 7 %, исходя из массы. Стоимость металла является высокой за счет сложности его добычи. Золото содержится также в магматических породах. Здесь оно рассеяно. В земной коре образуется гидротермальное месторождения золота, которое играет огромную роль в промышленности. В самородном состоянии этот металл чаще всего добывают в рудах. Лишь в редких случаях образуются минералы с висмутом, сурьмой, селеном и т. д.
Химический элемент Золото содержится также и в биосфере. Здесь он мигрирует в комплексе с различными органическими соединениями. В речных взвесях нередко можно встретить металл. Один литр природной воды может содержать около 4·10 -9 % драгоценного металла. В местах золоторудных месторождений в подземных водах золото может содержаться в гораздо большем количестве. Как свидетельствует история химического элемента, золото удавалось находить даже в виде целых залежей драгоценного металла под землей.
Сегодня золото добывают в 40 странах мира. Основные запасы драгоценного металла сосредоточены в государствах СНГ, Канаде, ЮАР.
Физические свойства драгоценного металла
Золото - это достаточно пластичный металл. Он с легкостью поддается механическому воздействию. Золото хорошего качества может быть вытянуто в проволоку или выковано в плоские листы. Металл устойчив к различным химическим воздействиям, легко проводит электричество и тепло. при комнатной температуре составляет около 19,32 г/см 3 .
Химический элемент Золото характеризуется ярко-желтым цветом при условии отсутствия примесей. Но чистое золото в природе практически не встречается. Даже в банковских слитках металл представлен не в идеально чистом виде. В природе же он встречается с добавлением серебра, меди и т. д.
Золото достаточно легко полируется. Благодаря хорошей светоотражающей способности металл очень ценится в ювелирном деле. Удивительно, что через тонкие листы драгоценного металла могут проходить даже солнечные лучи. При этом их температура будет снижаться. Неслучайно в современном строительстве химический элемент Золото используют для тонирования окон.
Химические свойства золота
Как свидетельствует история открытия химического элемента, Золото было известно еще задолго до появления таблицы Менделеева. Но и в ней металл занимает почетное место. В таблице Золото указано под атомным номером 79 и обозначается латинскими буквами Au. Валентность драгоценного металла в химических соединениях чаще всего +1 или +3.
На протяжении многих столетий химики проводили огромное количество опытов над золотом. Было выяснено, что кислород и сера, которые имеют агрессивное воздействие на большинство металлов, на золото не оказывают совершенно никакого влияния. Исключением могут быть лишь его атомы на поверхности.
Состав золота определяет его химические свойства. Металл не реагирует с фосфором, водородом, азотом. А вот с галогенами Золото образует соединения при нагревании. С хлорной и возникает реакция даже при комнатной температуре. доступны только в лабораториях. А вот в быту опасность для металла может представлять раствор иодида калия и йода.
И щелочи в большинстве случаев не действуют на золото. Именно на этом свойстве основывается способ определения подлинности драгоценного металла. Мало кто знает, как находят золото среди множества ювелирных изделий. Украшение заливают азотной кислотой. Золото под воздействием химического вещества не изменит своего внешнего вида. А вот другой металл может вступить в реакцию.
Как находят золото?
Наиболее часто золото добывают из россыпных месторождений. При этом используется метод отмучивания. Он основывается на разности плотности и золота. Как получить золото высокого качества, могут знать лишь настоящие профессионалы своего дела.
Популярными являются такие способы, как амальгамация и цианирование. Таким образом начали добывать золото в Америке и Африке в конце девятнадцатого века. Сегодня же коренные месторождения являются основными источниками получения драгоценного металла. Состав золота может зависеть от пород, которые находятся рядом. А также от климатической среды.
Изначально золотую породу дробят и обрабатывают раствором натрия или Далее материал подвергается очистке электролизом. Заранее подготавливают ванну с солянокислым раствором. При прохождении тока через породу примеси выпадают в виде осадка. В результате получается очищенный драгоценный металл.
Где применяют золото?
Многим знакомо золото в форме ювелирных изделий. Между тем металл широко используется в различных отраслях промышленности. При этом состав золота может быть несколько другим. Достаточно часто используются сплавы с другими металлами. Таким образом не только экономится дорогой материал, но и повышается его прочность. Драгоценный металл становится более устойчивым к различным механическим повреждениям.
Качество золота, которое используется в промышленности, обозначается пробой. Таким образом можно выяснить, насколько материал является «чистым». Наиболее часто драгоценный металл разбавляют медью. Сплавы с серебром могут использоваться в электротехнике. Наиболее дорогостоящими являются сплавы золота с платиной. Такой материал используется в ювелирной промышленности, а также в производстве химически устойчивой аппаратуры. Соединения Золота с начала XX века применяли еще и в фотографии. С помощью химического элемента выполнялось тонирование.
Золото как элемент искусства
В ювелирном деле золото применялось еще с древних времен. Сегодня этот вид промышленности является одним из наиболее прибыльных. Многие изделия, разработанные дизайнерами, пустили на поток. Но актуальными на сегодняшний день остаются украшения ручной работы. Изготовление таких изделий - это настоящее искусство, которое заслуживает пристального внимания.
С тех пор как произошло открытие химического элемента, золото люди начали использовать для изготовления украшений и различного декора. Сегодня дизайнеры, которые не только разрабатывают изделия, но и выполняют их самостоятельно, имеют хороший заработок. Ручная работа в совокупности с дорогостоящим материалом дает отличный результат. Все ювелирные украшения получаются красивыми и оригинальными.
Золото в экономике
В условиях товарного производства функцию всеобщего эквивалента выполняет именно золото. Значение этого металла переоценить сложно. Материал имеет свою потребительскую стоимость. Во многих случаях драгоценный металл может заменить даже деньги. А ценится золото благодаря своим свойствам. Оно может выступать в качестве наилучшего денежного товара. Золото долго хранится, не поддается химическому воздействию, легко делится и обрабатывается.
Один и тот же слиток может использоваться в промышленности, а далее, при небольшой обработке, - становиться материалом для изготовления ювелирного изделия. Можно сказать, что этот драгоценный металл бессмертен.
Банковская сфера
В глубокой древности золото использовалось только для изготовления украшений. Далее оно стало отличным средством сбережения и накопления богатств. Тем, кто знал, как получить золото, не нужно было задумываться о завтрашнем дне. Ведь драгоценный металл стоил достаточно дорого во все времена.
Сегодня золото широко используется для изготовления монет. Но в денежный оборот драгоценный металл не поступает. Монеты или слитки хранятся в финансовых учреждениях в виде сбережений. Инвестирование в драгоценные металлы сегодня на пике популярности. Таким образом можно не только сохранить денежные средства, но и приумножить их.
Что означает проба?
С развитием промышленности многие компании научились изготавливать качественную бижутерию, которая внешне практически не отличается от настоящего золота. Недобросовестный продавец с легкостью продаст доверчивому покупателю «пустышку». Поэтому каждый должен знать, как выбирать золотое изделие правильно.
В первую очередь качество этого драгоценного металла определяется пробой. Даже если украшение поступает в продажу из-за границы, на нем ставится государственное клеймо. Наиболее распространенными являются изделия В них содержится 58,5% чистого золота. Изделия 999 пробы в массовой продаже не встречаются. А вот на слитках, которые наполняют государственный золотой фонд, стоит 990 проба.
О чем расскажет цвет?
Золотые изделия одной и той же пробы могут отличаться по цвету. Внешний вид готовой вещи зависит от примесей. Платина и никель придают сплаву светлый оттенок. Медь и кобальт позволяют получить ювелирные изделия темного цвета.
Огромной популярностью сегодня пользуется Такой сплав получают благодаря добавлению серебра и меди. А вот эксклюзивное черное золото создают с использованием кобальта и хрома. Во многих случаях потребители переплачивают за модные тенденции. При этом содержание золота в изделии может быть минимальным. Всего через несколько лет украшение может обесцениться. Поэтому предпочтение все же стоит отдавать классическому желтому металлу.
Как подтвердить качество ювелирного изделия?
У многих может возникнуть желание выяснить настоящую стоимость ювелирного украшения. Можно обратиться к частному эксперту, но в этом случае результат не будет подтвержден документально. Точное процентное соотношение золота и примесей в ювелирном изделии можно определить в Государственной инспекции пробирного надзора. После проведения процедуры потребителю выдается сертификат, подтверждающий качество. Само изделие во время проведения экспертизы не портится.
Где приобрести золото?
Все зависит от конечных целей. Если необходимо купить ювелирное изделие в подарок, можно обратиться в любой специализированный магазин. Гораздо дешевле качественные золотые украшения можно приобрести в режиме онлайн. Предпочтение стоит отдавать традиционному В нем драгоценный металл в чистом виде содержится в наибольшем количестве. Такое изделие сможет прослужить долго и даже будет передаваться по наследству.
Для инвестирования подойдут банковские золотые слитки. Каждое финансовое учреждение предлагает свои условия приобретения золота. Но наиболее выгодные инвестиции не обязательно гарантируют надежность. Предпочтение следует отдавать банкам, которые работают уже более 10 лет и получают положительные отзывы от имеющихся клиентов.
Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: Au
Молекулярная масса: 196,967
Зо́лото - элемент 11 группы (по устаревшей классификации - побочной подгруппы первой группы), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 79. Обозначается символом Au (лат. Aurum). Простое вещество золото - благородный металл жёлтого цвета.
История
Происхождение названия
Праславянское «*zolto» («золото») родственно лит. geltonas «жёлтый», латыш. zelts «золото»; с другим вокализмом: готск. gulþ, нем. gold, англ. gold; далее санскр. हिरण्य (híraṇya IAST), авест. zaranya, осет. zærījnæ «золото», также санскр. हरि (hari IAST) «жёлтый, золотистый, зеленоватый», от праиндоевропейского корня *ǵʰel- «жёлтый, зелёный, яркий». Отсюда же названия цветов: «жёлтый», «зелёный». Латинское aurum означает «жёлтое» и родственно с «Авророй» (Aurora) - утренней зарёй.
Чистое золото - мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности, меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Золото - очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, платины, рения, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25). Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы - например, промывка на шлюзах, - могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы. Золото - очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю 220-250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя). Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем - окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м. Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см 3 при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, оно активно испаряется задолго до температуры кипения. Линейный коэффициент теплового расширения - 14,2·10-6 К−1 (при 25 °C). Теплопроводность - 320 Вт/м·К, удельная теплоёмкость - 129 Дж/(кг·К), удельное электрическое сопротивление - 0,023 Ом·мм 2 /м. Электроотрицательность по Полингу - 2,4. Энергия сродства к электрону равна 2,8 эВ; атомный радиус 0,144 нм, ионные радиусы: Аu + 0,151 нм (координационное число 6), Аu 3+ 0,082 нм (4), 0,099 нм (6).Причиной того, что цвет золота отличается от цвета большинства металлов, является малость энергетической щели между полузаполненной 6s-орбиталью и заполненными 5d-орбиталями. В результате золото поглощает фотоны в синей, коротковолновой части видимого спектра, начиная с примерно 500 нм, но отражает более длинноволновые фотоны с меньшей энергией, которые не способны перевести 5d-электрон на вакансию в 6s-орбитали (см. рис.). Поэтому золото при освещении белым светом выглядит жёлтым. Сужение щели между 6s- и 5d-уровнями вызвано релятивистскими эффектами - в сильном кулоновском поле вблизи ядра золота орбитальные электроны движутся со скоростями, составляющими заметную часть скорости света, причём на s-электронах, у которых максимум плотности орбитали находится в центре атома, эффект релятивистского сжатия орбитали сказывается сильнее, чем на p-, d-, f-электронах, чья плотность электронного облака в окрестностях ядра стремится к нулю. Кроме того, релятивистское сжатие s-орбиталей увеличивает экранировку ядра и ослабление притяжения к ядру электронов с более высокими орбитальными моментами (непрямой релятивистский эффект). В целом, 6s-уровень снижается, а 5d-уровни растут.
Химические свойства
Золото - один из самых инертных металлов, стоящее в ряду напряжений правее всех других металлов. При нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством и не образует оксидов, поэтому его относят к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, разрушающихся под действием и . В XIV веке была открыта способность царской водки растворять золото, что опровергло мнение о его химической инертности.
Существуют соединения золота со степенью окисления −1, называемые ауридами. Например, CsAu (аурид цезия), Na 3 Au (аурид натрия).
Из чистых кислот золото растворяется только в концентрированной селеновой кислоте при 200 °C:
2Au + 6H 2 SeO 4 → Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
Концентрированная HClO 4 реагирует с золотом и при комнатной температуре, при этом образуя различные нестойкие оксиды хлора. Жёлтый раствор растворимого в воде перхлората золота (III).
2Au + 8HClO 4 → Cl 2 + 2Au(ClO 4) 3 + 2O 2 + 4H 2 O
Реакция обусловлена сильной окислительной способностью Cl 2 O 7 .
Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:
4Au + 8CN - + 2H 2 O + O 2 → 4 - + 4OH -
Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:
2Na + Zn → Na 2 + 2Au
В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °C с образованием хлорида золота(III), то в концентрированном водном растворе соляной и азотной кислот («царская водка») золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:
2Au + 3Cl 2 + 2Cl - → 2 -
Кроме того, золото растворяется в хлорной воде. Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических , образуя трибромид AuBr 3 .
С фтором золото реагирует в интервале температур 300−400 °C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.
Золото также растворяется в ртути, образуя легкоплавкий сплав (амальгаму), содержащий интерметаллиды золото-ртуть.
Известны золотоорганические соединения - например, этилдибромид золота или ауротиоглюкоза.
Физиологическое воздействие
Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезёнке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении. Органические соединения золота (препараты кризанол и ауранофин) применяются в медицине при лечении аутоиммунных заболеваний, в частности, ревматоидного артрита.
Происхождение
Зарядовое число 79 золота делает его одним из высших по количеству протонов элементов, которые встречаются в природе. Ранее предполагалось, что золото образовывалось при нуклеосинтезе сверхновых звёзд, однако по новой теории предполагается, что золото и другие элементы тяжелее железа образовались в результате разрушения нейтронных звёзд. Спутниковые спектрометры в состоянии обнаружить образующееся золото лишь косвенно, «у нас нет прямых спектроскопических доказательств, что такие элементы действительно образуются». По этой теории в результате взрыва нейтронной звезды содержащая металлы пыль (в том числе тяжёлые металлы, например, золото) выбрасывается в космическое пространство, в котором оно впоследствии конденсируется, так произошло в Солнечной системе и на Земле. Поскольку сразу после своего возникновения Земля была в расплавленном состоянии, почти всё золото в настоящее время на Земле находится в ядре. Большинство золота, которое сегодня присутствует в земной коре и мантии, было доставлено на Землю астероидами во время поздней тяжёлой бомбардировки. На Земле золото находится в рудах в породах, образованных начиная с докембрийского периода.
Геохимия
Содержание золота в земной коре очень низкое - 4,3·10 -10 % по массе (0,5-5 мг/т), но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото содержится и в воде . Один литр и морской, и речной воды содержит менее 5·10 -9 граммов Au, что примерно соответствует 5 килограммам золота в 1 кубическом километре воды. Золоторудные месторождения возникают преимущественно в районах развития гранитоидов, небольшое их количество ассоциирует с основными и ультраосновными породами. Золото образует промышленные концентрации в постмагматических, главным образом гидротермальных, месторождениях. В экзогенных условиях золото является очень устойчивым элементом и легко накапливается в россыпях. Однако субмикроскопическое золото, входящее в состав сульфидов, при окислении последних приобретает способность мигрировать в зоне окисления. В результате золото иногда накапливается в зоне вторичного сульфидного обогащения, но максимальные его концентрации связаны с накоплением в зоне окисления, где оно ассоциирует с гидроокислами железа и марганца. Миграция золота в зоне окисления сульфидных месторождений происходит в виде бромистого и йодистого соединений в ионной форме. Некоторыми учёными допускается растворение и перенос золота сульфатом окиси железа или в виде суспензионной взвеси. В природе известны 15 золотосодержащих минералов: самородное золото с примесями серебра, меди и др., электрум Au и 25 - 45 % Ag; порпесит AuPd; медистое золото, бисмутоаурит (Au, Bi); родистое золото, иридистое золото, платинистое золото. Встречается также вместе с осмистым иридием (ауросмирид) Остальные минералы представлены теллуридами золота: калаверит AuTe 2 , креннерит AuTe 2 , сильванит AuAgTe 4 , петцит Ag 3 AuTe 2 , мутманит (Ag, Au)Te, монтбрейит Au 2 Te 3 , нагиагит Pb 5 AuSbTe 3 S 6 . Для золота характерна самородная форма. Среди других его форм стоит отметить электрум, сплав золота с серебром, который обладает зеленоватым оттенком и относительно легко разрушается при переносе водой. В горных породах золото обычно рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях оно зачастую заключено в сульфиды и арсениды. Различаются вторичные месторождения золота - россыпи, в которые оно попадает в результате разрушения первичных рудных месторождений, и месторождения с комплексными рудами - в которых золото извлекается в качестве попутного компонента.
Добыча
Люди добывают золото с незапамятных времён. С золотом человечество столкнулось уже в V тыс. до н. э. в эпоху неолита благодаря его распространению в самородном состоянии.
По предположению археологов, начало системной добычи было положено на Ближнем Востоке, откуда золотые украшения поставлялись, в частности, в Египет. Именно в Египте в гробнице королевы Зер и одной из королев Пу-аби Ур в Шумерской цивилизации были найдены первые золотые украшения, датируемые III тыс. до н. э.
В России до елизаветинских времён золото не добывалось. Оно ввозилось из-за границы в обмен на товары и взималось в виде ввозных пошлин. Первое открытие запасов золота было сделано в 1732 году в Архангельской губернии, где вблизи одной деревни была обнаружена золотая жила. Её начали разрабатывать в 1745 году. Рудник с перерывами действовал до 1794 года и дал всего около 65 кг золота. Началом золотодобычи в России считают 21 мая (1 июня) 1745 г., когда Ерофей Марков, нашедший золото на Урале, объявил о своем открытии в Канцелярии Главного правления заводов в Екатеринбурге.
За всю историю человечеством добыто около 161 тысячи тонн золота, рыночная стоимость которого 8-9 триллионов долларов (оценка на 2011 год). Эти запасы распределены следующим образом (оценка на 2003 год):
- государственные ЦБ и международные финансовые организации - около 30 тыс. тонн;
- в ювелирных изделиях - 79 тыс. тонн;
- изделия электронной промышленности и стоматологии - 17 тыс. тонн;
- инвестиционные накопления - 24 тыс. тонн.
В России, среди месторождений золота большую роль играют россыпи, и по добыче россыпного золота Россия занимает 1 место в мире. Большая его часть добывается в 7 регионах: Амурская область, Забайкальский край, Иркутская область, Магаданская область, Республика Саха (Якутия), Хабаровский край, Чукотский автономный округ.
В 2011 году в мире было добыто 2809,5 т золота, из них в России - 185,3 т (6,6 % мировой добычи).
В 2012 г. в России было добыто 226 тонн золота, на 15 тонн (на 7 %) больше, чем в 2011 г.
В 2013 г. в России было добыто 248,8 тонны золота, это на 22.8 тонны (на 9 %) больше, чем в 2012 г. Россия заняла третье место по объёму добытого золота с показателем в 248,8 тонны. Первое место занял Китай, где объём добычи золота составил 403 тонны. Австралия заняла второе место и добыла 268,1 тонны золота.
В 2014 г. в России было добыто 272 тонны золота, это на 23,2 тонны (на 9%) больше, чем в 2013 г. Россия заняла второе место по объёму добычи золота. Первое место в списке занял Китай, где объём добычи драгоценного металла увеличился в годовом выражении на 6 % в сравнении с 2013 г. и составил 465,7 тонны. Третье место занимает Австралия с добычей золота в 269,7 тонны, что на 1% выше показателя 2013 года.
Объём добычи золота в мире в 2014 году увеличился на 2% - до 3,109 тысячи тонн золота. При этом общемировое предложение на рынке практически не изменилось и составило 4,273 тысячи тонн. Производство первичного золота выросло на 2% - до 3,109 тысячи тонн, переработка вторичного золота снизилась на 11,1% - до 1,122 тысячи тонн. Спрос на золото в мире сократился на 18,7% - до 4,041 тысячи тонн.
Получение
Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать лишь с немногими веществами (ртуть, цианиды). С развитием современных технологий более популярными становятся химические способы. В 1947 году американские физики Ингрем, Гесс и Гайдн проводили эксперимент по измерению эффективного сечения поглощения нейтронов ядрами ртути. В качестве побочного эффекта эксперимента было получено около 35 мкг золота. Таким образом, была осуществлена многовековая мечта алхимиков - трансмутация ртути в золото. Однако экономического значения такое производство золота не имеет, так как обходится во много раз дороже добычи золота из самых бедных руд.
Применение
Имеющееся в настоящее время в мире золото распределено так: около 10 % - в промышленных изделиях, остальное делится приблизительно поровну между централизованными запасами (в основном, в виде стандартных слитков химически чистого золота), собственностью частных лиц в виде слитков и ювелирными изделиями.
Запасы
В России
Запасы золота в государственном резерве России в декабре 2008 г. составили 495,9 тонн (2,2 % от всех государств мира). Доля золота в общем объёме золотовалютных резервов России в марте 2006 составила 3,8 %. По состоянию на начало 2011 года Россия занимает 8 место в мире по объёму золота, находящегося в государственном резерве. В августе 2013 года Россия увеличила золотой запас до 1015 т. В 2014 и 2016 годах Россия продолжила наращивать запасы драгоценного метала, которые на середину 2016 составили 1444,5 т.
Система проб
Во всех странах количество золота в сплавах контролируется государством. В России общепринятыми считаются пять проб золотых ювелирных сплавов: золото 375 пробы, 500, 585, 750, 958.
- 375 проба. Основные компоненты - серебро и медь, золота - 38 %. Отрицательное свойство - тускнеет на воздухе (в основном из-за образования сульфида серебра Ag 2 S). Золото 375 пробы имеет цветовую гамму от жёлтого до красного.
- 500 проба. Основные компоненты - серебро и медь, золота - 50,5 %. Отрицательные свойства - низкая литейность, зависимость цвета от содержания серебра.
- 585 проба. Основные компоненты - серебро, медь, палладий, никель, золота - 59 %. Проба достаточно высока, это обусловлено многочисленными положительными качествами сплава: твёрдость, прочность, устойчивость на воздухе. Широко применяется для изготовления ювелирных украшений.
- 750 проба. Основные компоненты - серебро, платина, медь, палладий, никель, золота - 75,5 %. Положительные свойства: подверженность полировке, твёрдость, прочность, хорошо обрабатывается. Цветовая гамма - от зелёного через ярко-жёлтый до розового и красного. Используется в ювелирном искусстве, особенно для филигранных работ.
- 958 проба. Содержит до 96,3 % чистого золота. Редко используется, так как сплав этой пробы является весьма мягким материалом, который не держит полировку и характеризуется ненасыщенностью цвета.
- 999 проба. Чистое золото.