Золото

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Золото

Химический элемент
Мягкий ковкий жёлтый металл
Символ, номер Au, 79
Атомная масса 196,966569 а.е.м.
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s1
Электроотрицательность 2,64 по шкале Поллинга
Степени окисления −1;1;3;5
Плотность 19,32 г/см³
Температура плавления 1064,18 °C
Температура кипения 2856 °C
Структура кристаллической решетки кубическая гранецентрированная
Теплопроводность (300 K) 318 Вт/(м·К)
Самородок золота

Золото — химический элемент № 79, 11 группы (по устаревшей форме ПС — побочной подгруппы 1-ой группы), шестого периода периодической таблицы Д. И. Менделеева . Простое вещество золото — благородный металл жёлтого цвета.

Известно с древнейших времён, поскольку встречается в природе как свободный металл.

Золото выполняет функцию денег (всеобщий эквивалент и средство обеспечения национальной валюты). Используется в искусстве, ювелирном деле, медицине, сплавы золота — в технике (особенно в электронике как материал для контактов).

Содержание

[править] Происхождение

Золото в связи с его большим зарядом ядра не может образовываться при нуклеосинтезе внутри звёзд (в них реакции нуклеосинтеза протекают до образования самого стабильного изотопа железа-56). Предполагается, что оно может получаться при взрывах сверхновых и при столкновениях нейтронных звёзд.

Данные космические события редки, времени для создания золота немного, поэтому данного металла в природе очень мало.

[править] Изотопы

Золото — моноизотопный элемент, в природе есть только 1 стабильный изотоп (золота-197). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов золота наиболее важен Au-198. Из неустойчивых изотопов золота наибольший период полураспада имеет Au-195 (186 суток).

[править] Физические свойства

Чистое золото — мягкий металл желтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности, меди. В тонких пленках золото просвечивает зеленым или синевато-зеленым цветом.

Коллоидное золото может иметь красный и пурпурный цвет (т. н. кассиев пурпур).

Добавки серебра придают золоту зеленоватый оттенок, а меди — оранжевый или красноватый.

Белое золото — это его сплав с палладием.

Золото — мягкий металл, может царапаться ногтем и в чистом виде быстро истирается, поэтому его сплавляют с другими металлами (см. выше). Твёрдость по Моосу — 2,5; по Бриннелю 220—250 МПа.

Температура плавления золота: 1064 °C (1337 К), кипения — 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твердого, и составляет 17 г / см³ при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, и активно испаряется задолго до температуры кипения.

Золото — тяжелый металл: плотность чистого золота — 19321 кг / м³ (шар из чистого золота диаметром 46 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает шестое место: после осмия, иридия, рения, платины и плутония. Высокая плотность золота облегчает его добычу. Самые простые технологические процессы, такие как промывка на шлюзах, могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промывных пород.

Золото является высокопластичным металлом: оно может быть прокатано в пластинки толщиной до ~ 0,1 мкм (сусальное золото). Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 500 м / ч.

[править] Химические свойства

Растворение золота в царской водке

Золото — самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов. При нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлов, в отличие от обычных металлов, которые разрушаются под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что опровергло мнение о его химической инертности.

Наиболее устойчивая степень окисления золота в соединениях +3, в этой степени окисления оно легко образует с однозарядными анионами (F, Cl, CN) устойчивые плоские квадратные комплексы [AuX4]. Относительно устойчивыми также являются соединения со степенью окисления +1, дающие линейные комплексы [AuX2]. Долгое время существовало мнение, что +3 — высшая из возможных степеней окисления золота, однако, используя дифторид криптона, удалось получить соединения Au+5 (фторид AuF5, соли комплекса [AuF6]). Соединения золота (V) являются стабильными только со фтором; сильные окислители.

При взаимодействии атомарного фтора с пентафторидом золота были получены летучие фториды золота (VI) и (VII): AuF6 и AuF7. Они очень неустойчивы, особенно AuF6, который дисмутирует с образованием AuF5 и AuF7.[1]

Степень окисления +2 для золота несвойственно, в веществах, в которых она формально равна 2, половина золота, как правило, окисленный до +1, а половина — до +3, например, правильной ионной формулой сульфатов золота (II) AuSO4 будет не Au2+(SO4)2-​​, а Au+Au3+(SO4)2-2, однако найденs комплексы, в которых золото все же имеет степень окисления +2.

Существуют соединения золота со степенью окисления −1, которые называются ауридами. Например, CsAu (аурид цезия).[2]

[править] Нахождение в природе

Среднее содержание золота в земной коре составляет 4,3·10−7% по массе.

Сразу после своего возникновения Земля была в расплавленном состоянии, и, поскольку золото — тяжёлый и инертный металл, то почти всё оно сейчас находится в земном ядре. Золото, которое сегодня присутствует в мантии и земной коре, в основном имеет астероидное происхождение, оно было доставлено на Землю во время поздней тяжелой бомбардировки 3,8-4,1 млрд лет назад.

Золото в природе находится преимущественно в самородном состоянии, в виде россыпей, или даже крупных кусков металла. Золото иногда встречается в виде природных сплавов с серебром, медью, висмутом, сурьмой, палладием, осмием, иридием, платиной.

К ним относятся электрум (природный сплав золота и 25 — 45 % серебра), порпесит AuPd, бисмутоаурит (Au, Bi); родистое золото, медистое золото, иридистое золото, платинистое золото, ауросмирид.

Немногочисленные минералы золота представлены в основном теллуридами: креннерит AuTe2, калаверит AuTe2, сильванит AuAgTe4, петцит Ag3AuTe2, мутманит (Ag, Au)Te, монтбрейит Au2Te3, нагиагит Pb5AuSbTe3S6.

Встречаются также минералы золота с селеном.

Оно также есть и в морской воде (около 5 кг золота в 1 кубическом километре воды).

[править] Добыча золота

Как добывают золото

Люди добывают золото с незапамятных времен. С золотом человечество столкнулось уже в V тыс. до н. э. в эпоху неолита благодаря его распространению в самородном состоянии.

По предположениям 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 королевы Пу-Оби Ур в Шумерской цивилизации были найдены первые золотые украшения, датированные III тыс. до н. э.

В России принято считать началом золотодобычи 21 мая (1 июня) 1745 г., когда Иерофей Марков, который нашел золото на Урале, объявил о своем открытии в Канцелярии Главного правления заводов в Екатеринбурге.

За всю историю человечеством добыто около 140 тыс. т. золота (если сплавить все это золото воедино, получится куб с размером одной стороны примерно 19 м).

Лидерами добычи золота являются Китай, ЮАР, США, Австралия, Перу и Российская Федерация.

В 2007 году добыли 2,38 тыс. т золота, а в 2008 — 2,33 тыс. т.

[править] Применение

Золото в слитках
  • Для запасов, в виде стандартных слитков чистого золота (чаще по 1 кг).
  • Как средство вложения капитала.
  • Производство золотых монет, медалей и т. д.
  • В ювелирном деле.
  • Некоторые соединения золота применяются в медицине.
  • В электронике: микросхемы, контакты и т. п.
  • Золотые припои, гальванические покрытия, золочение металлов.
  • Золото зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е175.
  • Радиоактивное золото-198 используется при лечении злокачественных опухолей в радиотерапии.
  • Лекарственные препараты (например миокризин, кризанин, солганал, санкризин).
  • В ядерных реакциях, для производства некоторых изотопов франция (например франций-210).

[править] Получение золота

Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать только с немногими веществами (ртуть, цианиды). С развитием современных технологий более популярными становятся химические способы.

[править] Промывание

Метод промывания базируется на высокой плотности золота, благодаря которой в потоке воды минералы со плотностью меньшей золота, а это почти все минералы земной коры, смываются, и металл концентрируется в тяжелой фракции песка, состоящего из минералов повышенной плотности (шлих). Этот процесс называется отмывкой шлиха либо шлихованием. В небольших объемах ее можно проводить вручную, при помощи промывочного лотка. Этот способ используется с древнейших времен, и до сих пор для обработки маленьких месторождений старателей, но основное его применение — поиск месторождений золота, алмазов и других ценных металлов.

Промывание используется для разработки крупных рассыпной месторождений, но при этом применяются специальные технические устройства: Драги и другие прамыцёвыя устройства. Полученные шлихи, кроме золота, содержат множество других плотных минералов и металл из них извлекается, например, путем амальгамации.

Методом промывания разрабатываются все россыпные месторождения золота, ограничено он используется на коренных месторождениях. Для этого породу дробят и затем подвергают промывания. Этот метод не может быть применен на месторождениях с рассеянным золотом, где оно так распылен в породе, что после измельчение не закрывается в отдельные зерна и смывается при прамыцьци вместе с другими минералов. К сожалению, при промывке теряется не только мелкое золото, но и крупные самородки.

[править] Амальгамация

Метод амальгамации основан на способности ртути образовывать сплавы — амальгамы с различными металлами, в том числе и с золотом. В этом методе увлажненный мелкую породу смешивали с ртутью и подвергают дополнительному измельчение в мельницах. Амальгамы золота и сопутствующих металлов вытаскивают из полученного шлама промыванием, после чего ртуть отгоняется с собранной амальгамы и может использоваться повторно. Метод амальгамации известен с I века до н. э., наибольшие масштабы приобрел в американских колониях Испании, начиная с XVI века: это стало возможным благодаря наличию в Испании огромного ртутного месторождения — Альмаден. В более позднее время использовался метод внешней амальгамации, при котором дробленые золотоносные породы пропускали через обогатительные шлюзы, выстланные медными листами, покрытыми тонким слоем ртути. Метод амальгамации используется и в отношении месторождениий с высоким содержанием золота или уже при его обогащении. Сейчас он используется очень редко, в основном старателями в Африке и Южной Америке.

[править] Цианирование

Согласно этому методу золото растворяется в растворах синильной закваски и ее солей, и это его свойство дало начало ряду методов добывания путем цианированию руд.

Метод цианирования основан на реакции золота с цианидом в присутствии кислорода от воздуха: измельченная золотоносных порода обрабатывается разведенным (0,3-0,03 %) раствором цианида, золото из образованного раствора цианоаурата Na[Au(CN)[3]] осаждается или цинковой пылью, либо на специальных ионообменных смолах.

Метод цианирования первоначально использовался на крупных заводах, где порода дробилась и цианирование проводилась в специальных чанах. Однако развитие технологии привело к появлению метода выщелочивания, который заключается в следующем: готовится водонепроницаемая площадка, на нее насыпается руда и ее обводняют растворами цианида, которые, просачиваясь через толщу породы, растворяют золото. После этого они поступают в специальные сорбционные колонны, в которых золото осаждается, а регенерированный раствор снова отправляется на свалку. Метод цианирования ограничен минеральным составом руд, он неприменим, если руда содержит большое количество сульфидов или арсенидов, так цианида реагируют с этими минералов. Поэтому цианированием перерабатываются малосульфидные руды или руды из зоны окисления, в которой сульфид и арсенид окислены атмосферным кислородом.

Для извлечения золота из сульфидных руд используются сложные многоэтапные технологии. Золото, добытое из месторождений, содержит различные примеси, поэтому его подвергают специальным процессам высокой очистки, изготавливаемые на аффинажных заводах.

[править] Регенерация

Осуществляется действием 10 % раствором щёлочи на растворы солей золота с последующим осаждением аффинажного золота на алюминий.

[править] Цены

В 2014 году средняя цена на золото составила $1267 за унцию (при том, что это значение в 2012 году составило $1669).

[править] Биологическая роль

Золото не играет никакой биологической роли. Металлическое золото нетоксично. Некоторые растворимые соединения золота ядовиты.

[править] Другие факты

  • В 1947 году американские физики Ингрем, Гесс и Гайдн получили 35 мкг золота в ходе эксперимента по измерению эффективного сечения поглощения нейтронов ядрами ртути. Золото получилось как побочный продукт. Таким образом, была осуществлена давняя мечта алхимиков, ртуть была превращена в золото. Однако данный способ не годится для промышленного получения золота — ведь такое золото будет несоизмеримо дороже, чем то, которое получают даже из самых бедных руд.
  • Теоретически золото может быть получено путём бомбардировки природной ртути-196 нейтронами. Образующаяся радиоактивная ртуть-197 превращается в золото-197 путём бета-распада.
  • Золото может быть вытянуто в проволоку длиной 1 км, но с массой всего 2 г.
  • В Древней Руси золото сокращённо называлось «златом».

[править] Источники

  1. Химия и жизнь
  2. Неорганическая химия: в 3 т. / Под ред. Ю. Д. Третьякова. Т. 3: Химия переходных металлов. Кн. 2. М.: Изд. центр «Академия», 2007, 400 с.
  3. 2

[править] Литература

  • Баукова, Татьяна Валентиновна. Золото в химии и медицине. — М.: Знание, 1991. — 31 с: ил. — (Новое в жизни, науке, технике. Химия; 8/1991). — ISBN 5-07-002078-1
  • Фосс, Г. В. Золото: типы месторождений, история добычи, сырьевые базы / Г. В. Фосс. — Москва: Госгеолтехиздат, 1963. — 174 с.
  • Борисов, С. Н. Золото в современном мире / С. М. Борисов; РАН, Ин-т мировой экономики и междунар. отношений. — Москва: Наука, 2006. — 248 с.
  • Белорусская энциклопедия: В 18 т. Т. 7 / Редкол.: Г. П. Пашков и др. — Минск: БелЭн, 1999. — 608 с .: ил

[править] Ссылки

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты