Золото (Au) — характеристика, строение и свойства элемента таблицы Менделеева



Золото на сайте Игоря Гаршина
Главная

Главная > Эволюция природы > Эволюция вещества > Атомы > Золото
Алфавитный перечень страниц: | | | | | Е (Ё) | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 0-9 | A-Z (англ.)

Золото (лат. Aurum), Au, химический элемент 1 группы периодической системы Менделеева; атомный номер 79, атомная масса 196,9665; тяжёлый металл жёлтого цвета, относящийся к благородным. Состоит из одного устойчивого изотопа 197Au.

Обзоры приведены в соответствии с энциклопедическими статьями С. А. Погодина и А. И. Стадниченко.

Разделы страницы о золоте как веществе и материале:

• Физические и физико-химические свойства золота
• Химические свойства золота и его соединений — см. также геохимию золота
• Золото в природе — см. также золоторудные поля и золотоносные узлы
• Историческая справка об использовании золота
• Извлечение золота — см. также разведку и добычу золота
• Золото в ноосфере (применение)
• Золото в биосфере и в медицине — см. также о биогенной концентрации золота
• Сетевые обзоры о золоте
• Сетевые новости о золоте
• Библиография по золоту

Физические и физико-химические свойства золота

• Кристаллическая решётка золота гранецентрированная кубическая, а = 4,704 A.
• ⚛ Атомный радиус 1,44 A, ионный радиус Au1+ 1,37 A.
• tпл 1064,43°С, tkип 2947°С (приводится также величина 2880 °С); термический коэффициент линейного расширения 14,2·10-6 (0—100°С);
• температурные коэф. линейного расширения (5,98-19,10).10-6 К-1 (40-1200 К), объемного (1,79-5,73).10-5 К-1 (40-1200 К); теплопроводность 318 Вт/(м.К) при 273 К; r (2,06-2,84).10-8 Ом.м (273-373 К), температурный коэф. r 4,0.10-3 К-1 (273-373 К);
• удельная теплопроводность 311,48 вт/(м·К) [0,744 кал/см (сек·°С]; удельная теплоёмкость 132,3 дж/(кг·К) [0,0316кал/г·°С] (при 0°—100°С);
• удельное электросопротивление 2,25·10-8ом (м (2,25·10-6 ом (см) (при 20°С); температурный коэффициент электросопротивления 0,00396 (0—100°С).
• С0p 25,39 Дж/(моль.К); DH0пл 12,55 кДж/моль, DH0исп 348 кДж/моль; S0298 47,40 Дж/(моль.К);
• ур-ния температурной зависимости давления пара: для твердого 3. lgp (гПа) = 3,94 — 19820/T — 0,3061gT — 0,16.10-3 Т (298-1337 Т), для жидкого lgp(Пa) = 10,710 + 17866/Т (1337-3150 К);
• диамагнетик, магн. восприимчивость —29,59.10-6.
• Плотность твердого золота 19,32 г/см3 (при 20°С), жидкого 17,22 г/см3 (1100°С);
• Модуль упругости 79·103Мн/м2 (79·102кгс/мм2), для отожжённого золота предел прочности при растяжении 100—140 Мн/м2 (10—14 кгс/мм2), относительное удлинение 30—50%, сужение площади поперечного сечения 90%.
• После пластической деформации на холоду предел прочности повышается до 270—340 Мн/м2 (27—34 кгс/мм2). Твёрдость по Бринеллю 180 Мн/м2 (18 кгс/мм2) (для золота отожжённого около 400 °С).

Золото весьма стойко против химических воздействий. Оно устойчиво на воздухе и в воде. С О2, Н2, N2, P, Sb и С непосредственно не взаимодействует. Фосфид Аu2Р3 (DH0обр -102 кДж/моль) и антимонид AuSb2 (DH0обр — 13 кДж/моль) получают косвенным путем.

3олото не растворяется в р-рах щелочей и к-тах, раств. в горячей H2SeO4, смесях к-т — Н2SО4 с HNO3, H2SO4 с НМnО4, а также в царской водке (НСl + НNO3): Аu + HNO3 + 4НСl : H[AuCl4] + NO + 2Н2О; после осторожного выпаривания выделяются желтые кристаллы комплексной золотохлористоводородной к-ты НАuСl4.3Н2О. В водных р-рах цианидов (Na, Ca, К) при доступе О2 или др. окислителей золота раств. с образованием дицианоаурат-иона (цианирование): 2Au + 4CN- + Н2О + 0,5О2 : 2[Au(CN)2]- + 2OH-, что лежит в основе важнейшего пром. способа извлечения золота из руд. С галогенами в отсутствие влаги золото без нагревания не взаимод., при нагр. порошка золота в атмосфере галогенов образуются золота галогениды.

С многими металлами золото дает сплавы. На легком образовании амальгамы золота основан один из методов извлечения золота из горных пород. Соед. золота неустойчивы, в водных р-рах гидролизуются, легко восстанавливаются до металла.

Золотой катализ

Трудно найти в мире другое вещество, которое играло бы такую зловещую роль в истории цивилизации. Поднятый трудом человека на пьедестал полновластного мерила ценности, элемент № 79 стал в классовом обществе символом бесчеловечности.

Золото история открытия свойства и сплавы

В угоду «богу злата» в пору средневековья были без остатка уничтожены целые народы и созданные великие цивилизации западного полушария. И сегодня еще миллионы людей на земле живут в мире «желтого дьявола», который «окружает человека своей паутиной, глушит его, сосет кровь и мозг, пожирает мускулы и нервы…»

Но, конечно, сем по себе элемент № 79 повинен во всех этих злодеяниях не больше, чем элемент № 92 — в уничтожении Хиросимы.

В погоне за драгоценным металлом было совершено немело географических и иных открытий, значительно пополнен объем сведений, на базе которых впоследствии возникла химия.

В течение многих сотен лет алхимики, воодушевленные заманчивой целью получения «царя металлов» из более дешевых и доступных материалов, изучили тысячи веществ и реакций.

Золото история открытия свойства и сплавы

В поисках «философского камня» они проделали бесчисленное множество опытов, разработали технику химического эксперимента и, в частности, разделения смесей и растворов, получили много ранее неизвестных веществ – кислот, щелочей, солей.

Полный крах многовековых попыток превратить «несовершенные» металлы в золото привел к установлению основного понятия химии – понятия о химическом элементе.

Химические свойства золота и его соединений

Конфигурация внешних электронов атома золота 5d10 6s1. В соединениях золото имеет валентности 1 и 3 (известны комплексные соединения, в которых золото 2-валентно).

Для золота характерна лёгкая восстановимость его из соединений до металла и способность к комплексообразованию. Существование закиси золота, т. е. оксида золота (I) Au2O — сомнительно.

С неметаллами (кроме галогенов) золото не взаимодействует. С галогенами золото образует галогениды, например 2Au + 3Cl2 =2AuC13. В смеси соляной и азотной кислот золото растворяется, образуя золотохлористоводородную кислоту H [AuCl4].

В растворах цианида натрия NaCN (или калия KCN) при одновременном доступе кислорода золото превращается в цианоаурат (I) натрия 2Na . Эта реакция, открытая в 1843 П. Р. Багратионом, получила практическое применение только в конце 19 в. (см. Цианирование).

Хлорид золота (I) AuCl получается при нагревании хлорида золота (III): AuC13 = AuCl + C12.

Хлорид золота (III) AuC13 получается действием хлора на порошок или тонкие листочки золота при 200 °С. Красные иглы AuCl3 дают с водой коричнево-красный раствор комплексной кислоты: AuC13 +Н2О=Н2[AuOC13].

При осаждении раствора AuC13 едкой щёлочью выпадает амфотерная жёлто-коричневая гидроокись золота(III) Au(OH)3 c преобладанием кислотных свойств; поэтому её называют золотой кислотой

, а её соли —
ауратами
(III). При нагревании гидроокись золота (III) превращается в окись золота Au2O3, которая выше 220° разлагается по реакции: 2Au2O3 = 4Au + 3O2.

При восстановлении солей золота хлоридом олова (II) 2AuC13 + 3SnCl2 = 3SnCl4 + 2Au образуется весьма стойкий пурпуровый коллоидный раствор золота (кассиев пурпур

); это используется в анализе для обнаружения золота. Количественное определение золота основано на его осаждении из водных растворов восстановителями (FeSO4, H2SO3, H2C2O4 и др.) или на применении пробирного анализа.

Гидроксид Au(OH)3 — темно-коричневые кристаллы; при нагревании дегидратируется с образованием сначала АuО(ОН), а затем сесквиоксида Аu2О3, к-рый выше 160°С разлагается на золото и О2; растворимость в воде 2,4.10-12 моль/л при 20°С, в р-рах НNО3 — до 0,38 моль/л при 25 °С, в растворах NaOH — до 8.10-4 моль/л при 25°С. В последнем случае в растворе золото находится в виде гидроксоаурат-ионов [Аu(ОН)4]- (рН 7-13). Образуется Аu(ОН)3 при добавлении концентрированного раствора щелочи или Mg(OH)2 к растворам Н[АuСl4].

Ауpaты неустойчивы, легко разлагаются при нагревании. Аураты щелочных металлов хорошо растворяются в воде, растворимость растет с увеличением ионного радиуса катиона; аураты Mg, Ca, Sr, Ba, Тl(I) ограниченно растворимы. Аураты с некоторыми органическими веществами образуют взрывчатые смеси. Предполагают, что при действии на гидроксид золота растворов щелочи образуются аурат-анионы [Н2АuО3]-, [HAuO3]2-, [AuO3]3-. См. также табл. 2.

Другие кислородные соединения золота неустойчивы, легко образуют взрывчатые смеси. Соединение Аu2О3 с аммиаком Au2O3.4NH3 называется «гремучим золотом»; взрывается при 145°С, иногда и при более низких температурах; без взрыва растворяется в растворах цианидов щелочных металлов.

Гемисульфид золота Au2S — черно-коричневые кристаллы; DG0обр 29 кДж/моль; плохо раств. в воде (произведение р-римости 4.10-69 при 25 °С), раств. в р-рах цианидов и полисульфидов щелочных металлов. Получают взаимод. конц. р-ра K[Au(CN)2] с H2S с послед. нагреванием до кипения с избытком соляной к-ты. Сесквисульфид Au2S3 — черные кристаллы; разлагается при нагр. до 200 °С; не раств. в соляной и серной к-тах, раств. в HNO3 с выделением элементарного золота, р-рах KCN, бромной воде. Получают взаимод. H2S с АuСl3 или комплексными хлоридами золота в безводном эфире на холоду. Известны комплексные соед., содержащие анионы [AuS3]2-, [AuS2]-, [AuS]-, [Au(SO3)2]3-, [Au(S2O3)2]3- .

Моноселенид AuSe существует в двух кристаллич. модификациях моноклинной сингонии. При обработке солянокислых р-ров золота на холоду селеноводородом осаждается сесквиселенид Au2Se3.H2Se, устойчивый (после сушки) в интервале 40-390°С; при 535-650°C разлагается с выделением элементарного золота.

Селенат (IV) Au2(SeO3)3.3H2SeO3 лимонно-желтые кристаллы; не раств. в воде, раств. в соляной и селенистой (при нагр.) к-тах.

Селенат (VI) Au2(SeO4)3 желтые кристаллы; DH0обр — 954 кДж/моль; не раств. в воде, разлагается соляной к-той, раств. в H2SO4, HNO3 и горячей конц. H2Se04.

Теллурид (гемителлурид) АuТе2 — кристаллы от латунно-желтого до серебристо-белого цвета с металлич. блеском; плотн. 9,3 г/см, DH0обр — 11 кДж/моль; хрупок, твердость по Моосу 2,5-3.

Тиоцианат AuSCN — бесцв. кристаллы; не раств. в воде и орг. р-рителях; при 140°С разлагается до металлич. золота и (SCN)n; под действием воды образует в р-рах прочные комплексные анионы [Au(SCN)2]- и [Au(SCN)4]- .

Коллоидное золото

При восстановлении золота в разб. р-рах его солей, а также при электрич. распылении золота в воде образуются коллоидные р-ры золота, окраска к-рых зависит от степени дисперсности частиц, а интенсивность окраски от их концентрации. Частицы золота в коллоидном р-ре отрицательно заряжены. Гидрофобный золь золота в солянокислом водном р-ре можно представить схемой:

[Аu]m — ядро мицеллы (число атомов т в зависимости от условий может меняться от неск. сотен до миллионов единиц); АuСl4- — ионы, определяющие отрицательный заряд коллоидной частицы золота и величину потенциала адсорбционного слоя толщиной d0; Н+ — противоионы, определяющие потенциал диффузионного слоя (электрокинетич. потенциал), из к-рых х ионов находится в размытой части двойного слоя толщиной d; n — кол-во ионов АuСl4-, адсорбированных на поверхности ядра мицеллы, при этом п

Золото как платежное средство

Золото стало всеобщим платежным средством только благодаря своим свойствам. Оно инертно, поэтому почти не реагирует на внешние факторы. Оно не растворяется, не окисляется и не меняет свое состояние в естественной среде. Только в специальном растворе «царской водки» можно полностью растворить этот благородный металл. Все эти физико-химические свойства позволяют золоту спокойно существовать в природе в естественном чистом виде, что нельзя сказать о других металлах.

Золоту характерен небольшой блеск, оно не теряет свой внешний вид, не плавится. Это отличный металл для ковки. Благодаря этому, оно считается лучшим для изготовления ювелирных украшений. Данный металл можно добыть почти на каждом континенте. Чаще всего эта работа очень трудоемкая и сложная. Залежи золота ограничены. Например, Россия считается одной из стран, которая имеет большие залежи этого металла (около 16 тысяч тонн). Себестоимость добычи золота сильно отличается в зависимости от страны и месторождения. Она варьируется от 110 до 350 долларов за унцию. Унцией считается мера драгоценных металлов примерно в 31,10 грамм.

Золото в природе

Распространённость золота

Среднее содержание золота в литосфере (земной коре) составляет 4,3·10-7% по массе, в воде морей и океанов менее 5.10-6 мг/л. Относится к рассеянным элементам. В магме и магматических породах золото рассеяно, но из горячих вод в земной коре образуются гидротермальные месторождения золота, имеющие важное промышленное значение (кварцевые золотоносные жилы и др.). В рудах золото в основном находится в свободном (самородном) состоянии и лишь очень редко образует минералы с селеном, теллуром, сурьмой, висмутом. Пирит и др. сульфиды часто содержат примесь золота, которое извлекают при переработке медных, полиметаллических и др. руд.

Известно более 20 минералов, из к-рых главный — самородное золото (электрум, медистое, палладистое, висмутистое 3. и др.), представляющее собой твердый раствор серебра (от следов до 43%) в золоте и содержащее также Сu, Fе, Рb, реже — металлы платиновой группы, Mn, Bi и др. Химические соединения золота в природе редки, в осн. это теллуриды — калаверит АuТе2, креннерит (Au,Ag)Te2, сильванит AuAgTe4, петцит Ag3AuTe2, мутманнит (Ag,Au)Te, монтбрейит Аu2Те3 и др. 3олото присутствует гл. обр. в кварце, карбонатах, пирите, арсенопирите, галените, сфалерите, халькопирите.

Золото в месторождениях

В рудах золото присутствует в виде вкраплений размерами б. ч. 0,1-1000 мкм, иногда находят самородки до неск. десятков кг. Разрушение эндогенных месторождений золота приводит к образованию россыпей золота, имеющих промышленное значение.

Генетические типы промышленных месторождений золота: гидротермальные высокотемпературные золото-арсенопиритовой формации; гидротермальные среднетемпературные кварц-сульфидной и золото-кварцевой формаций; гидротермальные низкотемпературные золото-серебряной формации; месторождения выветривания и метаморфизованные; аллювиальные россыпи.

3олото извлекают из собственно золотых руд и, попутно, из железных, медных, свинцово-цинковых и урановых руд. Золото добывается в 41 стране; его основные запасы сосредоточены в СССР, ЮАР и Канаде. Мировые пром. ресурсы золота (без СССР) ок. 65 тыс. т.

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 розовое золото. 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.

Историческая справка об использовании золота

Золото было первым металлом, известным человеку. Изделия из золота найдены в культурных слоях эпохи неолита (5—4-е тыс. до н. э.). В древних государствах — Египте, Месопотамии, Индии, Китае добыча золота, изготовление украшений и др. предметов из него существовали за 3—2 тыс. до н. э. Золото часто упоминается в Библии, «Илиаде», «Одиссее» и др. памятниках древней литературы. Алхимики называли золото «царём металлов» и обозначали его символом Солнца; открытие способов превращения неблагородных металлов в золото было главной целью алхимии.

Первоначально золото употреблялось исключительно для выделки украшений, затем оно стало служить средством сбережения и накопления богатств, а также обмена (сначала в форме слитков). В качестве денег золото использовалось ещё за 1500 лет до н. э. в Китае, Индии, Египте и государствах Месопотамии, а в Древней Греции — в 8—7 вв. до н. э. В Лидии, богатой месторождениями золотами, в 7 в. до н. э. началась чеканка первых в истории монет. Имя лидийского царя Креза (правил около 560—546 до н. э.) стало синонимом несметного богатства. На территории СССР (в Армении) монеты из золота чеканились в 1 в. до н. э. Но в древности и в средние века золото не являлось основным валютным металлом. Наряду с ним функции денег выполняли медь и серебро.

Погоня за золотом, страсть к обогащению были причинами многочисленных колониальных и торговых войн, в эпоху Великих географических открытий толкали на поиски новых земель. Поток драгоценных металлов в Европу после открытия Америки явился одним из источников первоначального накопления капитала. До середины 16 в. из Нового Света в Европу ввозилось преимущественно золото (97—100% ввозимого металла), а со 2-й трети 16 в., после открытия богатейших месторождений серебра в Мексике и Перу — преимущественно серебро (85—99%).

В России в начале 19 в. стали разрабатываться новые месторождения золота на Урале и в Сибири, и в течение трёх десятилетий страна занимала первое место в мире по его добыче. В середине 19 в. были открыты богатые месторождения золота в США (Калифорния) и Австралии, в 1880-х гг. — в Трансваале (Южная Африка). Развитие капитализма, расширение межконтинентальной торговли усилили спрос на денежные металлы, и, хотя добыча золота возросла, во всех странах наряду с золотом в качестве денег ещё продолжало широко использоваться серебро. В конце 19 в. произошло резкое снижение стоимости серебра вследствие совершенствования способов его добычи из полиметаллических руд. Рост мировой добычи золота и особенно прилив его в Европу и США из Австралии и Африки ускорили вытеснение обесценившегося серебра и создали условия для перехода большинства стран к монометаллизму (золотому) в его классической форме золотомонетного стандарта (см. Золотой стандарт). Первой к золотому монометаллизму перешла в конце 18 в. Великобритания. К началу 20 в. золотая валюта утвердилась в большинстве стран мира.

• Первые золотодобытчики. Древние шахты на юге Египта датируются периодом от 5500 до 3100 г. до н. э. Признавая древность шахт, некоторые ученые склоняются к версии по которой до египтян золотоискательством занялись месопотамцы, а подданные фараонов позаимствовали опробованную технологию. Это подтверждается тем, что найденные шахты находятся в районе, который был одним из этапов древнейшего торгового пути между Египтом и Месопотамией.

Амальгамация

Ртуть при взаимодействии с золотом благодаря диффузии способна притягивать частицы драгоценного металла не растворяя её иа образовывая жидкий сплав, который называются амальгамой. Свойство ртути только смачивать золото забирая его в свою оболочку не входя в химическую реакцию было взято за основу в методе амальгации. Увлажнённую дробную породу смешивают с ртутью и оставляют на несколько часов для амальгации, а затем удаляют остатки шлака. Нагревая амальгаму отделяют ртуть от золота, получившийся шлам промывают и используют для дальнейшей обработки. Наибольший эффект достигается при максимально очищенных от масел и налетов золотых частиц, поэтому перед амальгацией желательно провести химическую и механическую очистку.

Извлечение золота

Источники золота — пески и руды собственно золотых россыпных и коренных месторождений (содержание золота в них 5-15 г/т), а также промежут. продукты (0,5-3 г/т) свинцово-цинкового, медного, уранового и нек-рых др. произ-в. Из россыпей золото извлекают гравитац. методами, используя т. н. ловушки, отсадочные машины, концентрац. смолы, шлюзы, разл. промывочные приборы. Со дна рек и озер золотоносные пески добывают и обогащают на драгах. При извлечении золота из коренных руд используют комбинир. схемы, включающие обогатительные (гравитация, флотация) и металлургические (выщелачивание, ионообменная сорбция из пульп, цианирование, реже амальгамирование) операции. При использовании цианирования измельченную руду или концентрат обрабатывают р-ром NaCN при перемешивании; из цианистых р-ров золото осаждают порошком Zn, с помощью ионообменных смол или активир. углей. Конечные продукты схемы — обычно гравитационный концентрат (т. н. золотая головка) и черновое золото. Очищают золото растворением в царской водке с послед. избират. осаждением (напр., с помощью FeSO4), хлорированием в расплаве или р-ре (хлоринация) и электролитич. рафинированием в солянокислом р-ре.

Получение золота и его аффинаж. Из россыпных месторождений золота можно извлечь отмучиванием, основанным на большой разности плотностей золота и пустой породы. Этот способ, применявшийся уже в глубокой древности, сопряжён с большими потерями. Он уступил место амальгамации (известной уже в 1 в. до н. э. и применявшейся в Америке начиная с 16 в.) и цианированию, получившему широкое распространение в Америке, Африке и Австралии в 1890-х гг. В конце 19 — начале 20 вв. основным источником золота стали коренные месторождения. Золотоносную породу сначала подвергают дроблению и обогащению. Из полученного концентрата извлекают золото раствором цианида калия или натрия. Из раствора комплексного цианида осаждают золото цинком; при этом выпадают и примеси. Для очистки (аффинажа) золота электролизом (способ Э. Вольвилла, 1896) аноды, отлитые из нечистого золота, подвешивают в ванне, содержащей солянокислый раствор AuC13, катодом служит лист чистого золота. При прохождении тока примеси выпадают в осадок (анодный ил, шлам), а на катоде отлагается золото чистотой не менее 99,99%.

Определение [идентификация в породах и минералах]. Качественно золото обнаруживают по образованию окрашенных осадков и р-ров. Используют р-ции соед. золота с Hg2Cl2, H2O2, SnCl2, K4[Fe(CN)6], KI, бснзидином, 1-нафтиламином, о-толуидином, гваяковой смолой, комплексоном III, аскорбиновой к-той, фенилтиомочевиной, дитизоном, родамином, изохинолином и др. Можно использовать сорбцию на ионообменных смолах, а также методы электрофореза, хроматографии (круговой тoнкослойной, осадительной и распределительной), люминесценции. Количественно золото определяют 1) гравиметрически (в виде металлического золота), 2) титриметрически (восстановлением Аu3+ с послед. титрованием избытка восстановителя), 3) фотометрически (по оранжевой окраске бромаурат-иона, а также по интенсивной окраске соед. 3. с разл. орг. реагентами), 4) электрохимически, спектральными методами, методами активац., атомно-абсорбц. и пробирного анализов. Для предварит. концентрирования золота используют химические методы, жидкостную экстракцию и хроматографию.

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 585-й пробы. 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.

Золото в ноосфере (применение)

Золото — валютный металл, выполняет функцию всеобщего эквивалента денег. Золото и его сплавы используют для декоративных целей, изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, зубных протезов, деталей химической аппаратуры, электрических контактов и проводов, изделий микроэлектроники, для плакирования труб в хим. пром-сти, в произ-ве припоев, катализаторов, часов, для окрашивания стекол, изготовления перьев для авторучек, нанесения покрытий на металлич. пов-сти (в самолетостроении, космич. технике и др. областях). Искусств. радиоактивный изотоп 198Аu (T1/2 2,967 сут) используют для лечения опухолей в радиотерапии. Мировое произ-во 3. (без СССР) ок. 1100 т/год (1984). Осн. производители — ЮАР, СССР, Канада, США, Бразилия, Австралия. Нек-рые препараты Au(I) токсичны, накапливаются в почках, в меньшей мере — в печени, селезенке и гипоталамусе; накопление золота в почках может привести к их заболеванию, а также к дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении. Золото было известно человеку уже в древнейшие времена; возможно, что оно явилось первым металлом, к-рый человечество стало применять для своих потребностей. Имеются данные о добыче золота и изготовлении из него разл. изделий в Египте (4100-3900 до н. э.), Индии, Индокитае (2000-1500 до н. э.) и др.

Золото в технике

В технике золото применяют в виде сплавов с др. металлами, что повышает прочность и твёрдость золота и позволяет экономить его (см. Золотые сплавы). Содержание золота в сплавах, применяемых для изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, полуфабрикатов зубопротезного производства и т.д., выражают пробой (см. Проба благородных металлов, Ювелирные сплавы); обычно добавкой служит медь (т. н. лигатура). В сплаве с платиной золото используется в производстве химически стойкой аппаратуры, в сплаве с платиной и серебром — в электротехнике. Соединения золота используют в фотографии (тонирование).

Золото в экономике

Золото в условиях товарного производства выполняет функцию всеобщего эквивалента (денег). Выражая стоимость всех др. товаров, золото в качестве всеобщего эквивалента приобретает особую потребительную стоимость, становится деньгами. Товарный мир выделил золото в качестве денег потому, что оно обладает наилучшими для денежного товара физическими и химическими свойствами: однородностью, делимостью, сохраняемостью, портативностью (большой стоимостью при небольших объёме и весе), легко поддаётся обработке. Значительное количество золота применяется для изготовления монет или в форме слитков хранится в качестве золотого запаса центральных банков (государства). Золото широко используется для промышленного потребления (в радиоэлектронике, приборостроении и др. прогрессивных отраслях), а также как материал для изготовления ювелирных изделий.

Размеры запасов золота — важный показатель устойчивости капиталистических валют и экономического потенциала отдельных стран. Купля-продажа золота для промышленного потребления, а также и для частной тезаврации (накопления) осуществляется на специальных рынках золота (см. Рынки золота). Выпадение золота из свободного межгосударственного рыночного оборота вызвало сокращение его доли в валютной системе капиталистического мира и, прежде всего, в валютных резервах капиталистических стран (с 89% в 1913 до 71% в 1928, 69% в 1958 и 55% в 1969). Всё более значительная часть вновь добываемого золота поступает для тезаврации и промышленного использования (в современной химической промышленности, для ракетостроения, космической техники). Так, за 1960—70 частная тезаврация золота возросла в 3,3 раза, его промышленное и ювелирное использование почти в 2,3 раза, золотые запасы капиталистических стран сохранились практически на одном уровне (41 млрд. долл.).

Золото в искусстве

Золото применяется с древнейших времён в ювелирном искусстве (украшения, культовая и дворцовая утварь и т.д.), а также для золочения. Благодаря своей мягкости, ковкости, способности тянуться золото поддаётся особо тонкой обработке чеканкой, литьём, гравировкой. Золото используют для создания разнообразных декоративных эффектов (от глади жёлтой полированной поверхности с плавными переливами световых бликов до сложных фактурных сопоставлений с богатой светотеневой игрой), а также для выполнения тончайшей филиграни. Золото, часто окрашенное примесями др. металлов в различные цвета, применяется в сочетании с драгоценными и поделочными камнями, жемчугом, эмалью, чернью.

Регенерация

Покрытие позолотой разных ювелирных и бытовых изделий часто используются в ювелирной, часовой промышленности и медицине обработки золотом медицинского оборудования. На сегодняшний день в связи интенсивным роста выпуска электронной техники изготовители предъявлют повышенные требования к надежности готового оборудования. Принимая во внимание этот факт, многие детали покрывают золотом и поэтому объемы гальванических и химических покрытий во много раз увеличились.

Поэтому на многих ювелирных заводах и мастерских повышенное внимание пользуется регенерации (вывод) золота из отработанных растворов и электролитов. Так-же в связи увеличением сбыта лома радиотехнических деталей извлечение драгоценных металлов метедом регенерации имеет повышенный спрос.

← Аффинаж золота↑ Информация о золотеПлавка золота →

Золото в биосфере и в медицине

В биосфере золото мигрирует в комплексе с органическими соединениями и механическим путём в речных взвесях. 1 л морской и речной воды содержит около 4·10-9 г золота. На участках золоторудных месторождений подземные воды содержат золота приблизительно 10-6 г/л. Оно мигрирует в почвах и оттуда попадает в растения; некоторые из них концентрируют золото, например хвощи, кукуруза.

В медицине препараты золота используют в виде взвеси в масле (отечественный препарат кризанил, зарубежный — миокризин) или водорастворимых препаратов (зарубежные — санкризин и солганал) для инъекций при лечении хронических ревматических артритов, эритематозной красной волчанки, часто в сочетании с гормональными и др. препаратами. Препараты золота нередко вызывают побочные явления (повышение температуры тела, раздражение кишечника, почек и др.). Противопоказания к применению препаратов золота: тяжёлые формы туберкулёза, сахарный диабет, заболевания сердечно-сосудистой системы, печени, почек, крови. Радиоактивное золото (чаще 198Au) вводят в ткани в виде штифтов, гранул и т.п. — для гамма-терапии и в виде коллоидных растворов — для бета-терапии. Его применяют при лечении опухолей, обычно в сочетании с хирургическим и медикаментозным лечением, а также с диагностическими целями — в виде коллоидных растворов при исследовании ретикуло-эндотелиальной системы, печени, селезёнки и др. органов.

Целебные свойства

Еще в древние времена люди были убеждены, что солнечный металл обладает целебными свойствами.

• Воздействует на нервную систему человека.
• Снимает воспалительные процессы.
• Снимает аллергические реакции.
• Повышает мозговую активность и выносливость.
• Улучшает память.
• Повышает настроение.
• Защищает от дурного глаза и злых наговоров.
• Устраняет стрессы.

Причем чтобы избавиться от недугов, достаточно просто носить золотые украшения постоянно. Еще древние люди считали, что золото отлично продлевает жизнь своему хозяину.

Сетевые новости о золоте

• Пикоразмерные кластеры золота ставят рекорды катализа.
• Создана совершенно новая форма золота. При очень высоком давлении у золота формируется иная структура на атомарном уровне. Кристаллическая структура золота довольно стойкая и напоминает октаэдр или куб. Поэтому его используют как своего рода стандарт в экспериментах с высоким давлением. Когда ученые быстро сжали золото при очень высоких температурах, оно сформировало т.н. объемно-центрированную кубическую решетку (ОЦК), атомы в которой «упакованы» менее эффективно.

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.

Добыча в холодное время года

Специфика разработки золотоносных месторождений во время низких температур имеет ряд существенных преимуществ:

• Решение ряда транспортных проблем, не отягощённых весенне-осенней распутицей и сырым летним грунтом.
• Отсутствие значительных потоков грунтовых вод и снижение уровня поверхностей водоёмов.
• Благоприятная возможность удаления лесокустарникового покрова и снятия твёрдого грунта.
• Улучшение оптических характеристик искомого минерала.

В целом можно отметить, что добыча золота в то или иное время года наиболее целесообразна с учётом конкретных обстоятельств организации процесса по месту действия.

Видео: Загадка золотой статер

Существует мнение, что золото саке по себе — один из самых малополезных металлов. Так ли это?

Эрудированный инженер начала ХХ века ответил бы: «Бесспорно, так». Инженеры середины шестидесятых годов ХХ века, не столь категоричны. Техника прошлого обходилась без золота не только потому, что оно слишком дорого. Не было особой нужды в свойствах, присущих только золоту.

Впрочем, утверждение, что эти свойства не использовались совсем, будет неверным. Купола церквей золотили из-за химической стойкости, высокой отражательной способности и простоты механической обработки золота. Эти его свойства использует и современная техника.

Золото история открытия свойства и сплавы

Золото и его сплавы

Золото — очень мягкий металл, его легко расплющить, превратить в тончайшие пластинки и листы. В некоторых случаях, это очень удобно. Несмотря на это, большинство золотых изделий – литые.

Температура плавления золота: 1063 ℃. Впрочем, еще мастерам древности пришлось убедиться, что придать золоту все нужные формы способом литья не удается. При изготовлении обычного кувшина, ручку приходилось отливать отдельно, потом припаивать.

Историки и археологи установили, что пайка металлов известна людям уже несколько тысячелетий. Только паяли древние не оловом, а золотом, точнее – сплавом золота и серебра. Современной технике тоже иногда приходится пользоваться золотым припоем.

По электропроводности золото занимает третье место после серебра и меди. При контакте под давлением золота с медью в восстановительной среде или в вакууме процесс диффузии — проникновения молекул одного металла в другой, — идет довольно быстро.

Золото история открытия свойства и сплавы

Детали из этих металлов соединяются между собой при температурах, значительно более низких чем температура плавления меди, золота или любого их сплава. Такие соединения нарывают «золотыми печатями». Их используют при изготовлении некоторых типов радиодеталей.

Прочность «золотых печатей» несколько ниже, чем у соединений, полученных путем сплавления, но достаточна для радиодеталей. Из сплавов золота с серебром или медью делают волоски гальванометров и других приборов, а также электрические контакты.

Эти конструктивно несложные детали принимают на себе огромное количество замыканий и размыкании. Особенно важно, чтобы не происходило прилипания контактов, чтобы они реагировали на каждый импульс.

В создании сплавов, дающих наименьшее количество прилипаний, золоту принадлежит особая роль.

Безотказно работают сплавы золота с палладием (30%) и платиной (10%), палладием (35%) и вольфрамом (5%), цирконием (3%), марганцем (1%). В специальной литературе описаны сплавы особого назначения, способные конкурировать с золотыми. Это, например, сплав платины с 18 % иридия, но он дороже любого из перечисленных выше.

Очень дороги лучшие контактные сплавы, но без них не может обойтись современная космическая техника. Их применяют и в наиболее важных аппаратах некосмического назначения, которые должны работать особенно надежно.

Применение золота в промышленности

Золото и его сплавы стали конструкционным материалом не только для деталей электроники и контактов, но и для гигантских ускорителей элементарных частиц. Ускоритель, как правило, представляет собой огромную кольцевую камеру — трубу, свернутую в баранку.

Чем большее разрежение удается создать в такой трубе, тем длительнее жизнь элементарных частиц ней. Труба изготовляется из нержавеющей стали, выплавленной в вакууме. Внутренняя поверхность ее полируется до зеркального блеска — полированная поверхность лучше держит разрежение.

Давление в ускорителе элементарных частиц не превышает миллиардных долей атмосферного! Насколько сложно удержат, в такой гигантской «баранке» вакуум, объяснять излишне. Это тем более сложно, что «баранка» — лишь основной контур, в котором есть еще отводы, рукава, стыки.

Из мягкого, пластичного золота делают уплотняющие кольца и шайбы для ускорителей. Золотом паяют стыки камеры. В результате удается получить в ускорителе глубочайший вакуум. В некоторых случаях пластичность золота оказывается незаменимым качеством, в других она, наоборот, создает затруднения.

Золото история открытия свойства и сплавы

Одно из старейших применений золота — изготовление зубных протезов. Конечно, мягкому металлу легче придать нужную форму, но зуб из чистого золота будет по меньшей мере невыгоден — он очень быстро сомнется и изотрется.

Полому для изготовления зубных протезов и ювелирных изделий применяют не чистое золото, а его сплавы с серебром или медью. В зависимости от содержания серебра такие сплавы отличаются цветом: при 20 — 40 % серебра получается зеленовато-желтый металл, при 50 % — бледно-желтый.

Эти сплавы дополнительно упрочняют термической обработкой. Здесь золото ведет себя очень своеобразно. Хорошо известен процесс закалки стали. Металл нагревают дают до определенной температуры и затем быстро охлаждают. Такая обработка придает стали твердость.

Для того, чтобы снять закалку, металл повторно нагревают и охлаждают медленно — это отжиг. Сплавы золота с медью и серебром, наоборот, приобретают мягкость и пластичность при быстром охлаждении, а при медленном отжиге — твердость и хрупкость.

Сплавы золота с платиной иногда применяют для изготовления химической посуды и аппаратуры.

Позолота

Золотые покрытия известны с глубокой древности. Если бы носилки фараонов были действительно золотыми, они были бы в два с половиной раза тяжелее железных. Золото — один из самых тяжелых металлов, только осмий, иридий и платина превосходят его по удельному весу.

Любопытная деталь: удельный вес вольфрама почти совпадает удельным весом золота. В древности не знали вольфрама, но если допустить, что золотая корона сиракузского царя Гиерона была бы подделана не серебром, а вольфрамом, то великий Архимед, пользуясь выведенным им законом, не смог бы обнаружить подделки и уличить мошенника-мастера.

Носилки фараонов были в действительности деревянными, покрытыми тончайшей золотой фольгой. Тончайшие листы золота приклеивали к дереву, меди, а впоследствии и к железу специальными лаками. На вещах, находящихся в постоянном употреблении, такое золотое покрытие держалось около 50 лет.

Правда, этот способ золочения не был единственным. В некоторых случаях изделие покрывали слоем специального клея и посыпали тончайшим золотым порошком.

Начиная с середины прошлого столетия, после того как русский ученый Б. С. Якоби открыл процессы гальванопластики и гальваностегии, старые способы золочения почти вышли из употребления. Гальванический процесс не только производительнее, он позволяет придать золотому покрытию различные оттенки.

Добавка в золотой электролит небольших количество цианистой меди придает покрытию красный оттенок, а в сочетании с добавкой цианистого серебра — розовый; с помощью добавки одного цианистого серебра можно получить зеленоватый оттенок золотых покрытий.

Золотые покрытия отличаются высокой стойкостью и отражательной способностью. В наше время золочению подвергаются различные детали проводников в высоковольтной радиоаппаратуре, части рентгеновских аппаратов. Изготовляют отражатели с золотым покрытием для сушки инфракрасными лучами.

Позолоченными были поверхности нескольких искусственных спутников Земли. Целью было здесь предохранение их от влияния коррозии и избыточного тепла.

Новейший способ нанесения золотых покрытий — катодное распыление. Электрический разряд в разряженном газе сопровождается разрушением катода. Частицы его летят с огромной скоростью и могут осаждаться не только металле, но и на других материалах: бумаге, дереве, керамике, пластмассе.

Этот способ дает возможность получать тончайшие золотые покрытия. Он применяется при изготовлении фотоэлементов, специальных зеркал и в некоторых других случаях.

Золото история открытия свойства и сплавы

Краски золота

«Благородство» золота простирается лишь до определенных пределов. Иначе говоря, получить его соединения с другими элементами можно. Промышленный процесс извлечения золота из руд — цианирование — основан на взаимодействии золота с цианидами щелочных металлов:

4Au+8KCN+2H2O = 4K (Au (CN)2)+4KON

В основе другого важного процесса — хлоринации (его используют сейчас не столько для извлечения, сколько для аффинажа — очистки золота) лежит взаимодействие золота с хлором.

Иногда встречаются руды, в которых золото находится не в свободном состоянии, а в соединении с теллуром или селеном. Некоторые соединения золота имеют промышленное применение. В первую очередь, это хлорное золото AuCl3, образующееся при растворении золота в царской водке.

С помощью этого соединения получают высококачественное красное стекло — золотой рубин. Впервые оно была изготовлено еще в конце XVII столетия Иоганном Кункелем, но описание способа его получения появилось только в 1836 году.

Раствор хлорного золота добавляют в шихту в процессе варки, а изменением дозировки получают различные оттенки стекла от нежно-розового до темно-пурпурового. Лучше всего принимают окраску стекла, в состав которых входит окись свинца. Правда, в этом случае шихту приходится вводить еще один компонент – осветлитель: 0,3 – 1,0 % «белого мышьяка» As2O3.

Окраска стекла соединениями золота обходится не очень дорого — для однородного интенсивного окрашивания всей массы нужно только 0,001 — 0,003 % — AuCl3. Придать стеклу красный цвет можно также введением в шихту соединений меди или селена. Они, безусловно, дешевле соединений золота, но работать с ними и получать, продукцию высокого качества намного сложнее.

Изготовление «медного рубина» затрудняется непостоянством окраски, оттенок сильно зависит от условий варки.

При изготовлении «селенового рубина» трудности создает выгорание самого селена и серы из сернистого кадмия, который также вводится в шихту.

«Золотой рубин» не теряет цвела при высокотемпературной обработке. Неоспоримое его преимущество в том, что неудачную варку в этом случае можно исправить последующей переплавкой.

Как окрашивающее вещество хлорное золото используется также и при рисовании по стеклу и фарфору. Кроме того, его с давних пор применяют качестве тонирующего вещества в фотографии. «Вираж-фиксаж с золотом» придает фотоотпечаткам черно-фиолетовый, коричневый или пурпурно-фиолетовый оттенки.

Для этих же целей иногда используют и другое соединение золота — хлораурат натрия NaAuCl4.

Золото история открытия свойства и сплавы

Золото в медицине

Первые попытки применять золото в медицинских целях относятся еще ко временам алхимии. Они были немногим успешнее, чем поиски философского камня. В XVI веке Парацельс пытался использовать препараты золота для лечения некоторых болезней, в частности сифилиса.

«Не превращение металлов в золото должно быть целью химии, а приготовление лекарств», — писал он. Значительно позднее соединения, содержащие золото, были предложены в качестве лекарства против туберкулеза.

Было бы неверным считать, что это предложение было лишено основания: in vitro, то есть вне организма, «в пробирке», эти соли губительно действовали на туберкулезную палочку, но для эффективной борьбы с болезнью нужны довольно высокие концентрации этих солей.

В наши дни соли золота имеют значение для борьбы с туберкулезом лишь постольку, они повышают сопротивляемость заболеванию.

Выяснено также, что хлорное золото концентрациях 1 : 30 000 начинает тормозить спиртовое брожение, при повышении концентрации до 1 : 3000 — уже значительно угнетает его, а в концентрации 1 : 200 — полностью останавливает.

Более эффективным медицинским средством оказался тиосульфат золота и натрия AuNaS2O3, который успешно применяется для лечения трудно излечимого кожного заболевания — эритематозной волчанки.

В медицинской не стали применять и органические соединения золота, прежде всего, кризолган и трифал.

Золото история открытия свойства и сплавы

Кризолган одно время в середине XX века широко применяли в Европе для борьбы с туберкулезом, трифал — как менее токсичное и более эффективное, чем тиосульфат золота и натрия, лекарство от эритематозной волчанки.

В Советском Союзе был синтезирован высокоактивный препарат кризанол:

(Au — S – СH2 – CHOH – CH2SO3 )2Ca — для лечения волчанки и костного туберкулеза. После открытия радиоактивных изотопов золота его рель в медицине заметно возросла.

Коллоидные частицы этих изотопов используют для лечения злокачественных опухолей. Эти частицы физиологически инертны, и потому не обязательно выводить их из организма. Введенные в отдельные области опухоли, они облучают только пораженные места.

При помощи радиоактивного золота удается излечить некоторые формы рака. Создан специальный «радиоактивный пистолет», в обойме которого 15 стерженьков радиоактивного золота с периодом полураспада в 2,7 суток. Практика показала, лечение «радиоактивными иголками» дает возможность ликвидировать поверхностно расположенную опухоль молочной железы уже на 25-й день.

Золото история открытия свойства и сплавы

Золотой катализ

Радиоактивное золото нашло применение не только в медицине. Появились возможности использовать его в качестве катализатора нескольких важных нефтехимических и химических процессов вместо платины.

Особенно интересны перспективы использования каталитических свойств золота в области сверхскоростных полетов. Известно, что на высоте от 80 километров и выше в атмосфере находится довольно много атомарного кислорода.

Объединение отдельных атомов кислорода в молекулу O2 сопровождается выделением большого количества тепла. Золото каталитически ускоряет такой процесс.

Очень трудно представить себе сверхскоростной самолет, который работает практически без горючего, но теоретически такая конструкция возможна. Двигатель будет работать благодаря энергии, выделяющейся при реакции димеризации атомарного кислорода.

Поднявшись на высоту 80 километров (это значительно больше, чем потолок современных самолетов), пилот включает кислородно-каталитический двигатель, в котором атмосферный кислород контактирует с катализатором.

спутник с золотой пластиной. Послание цивилизациям на золотой пластине

Конечно, пока трудно судить о характеристиках такого двигателя, но идея очень интересная и видимо не бесплодная. На страницах научных журналов зарубежные специалисты обсуждали возможные конструкции каталитической камеры, доказывали нецелесообразность применения мелкодисперсного катализатора.

Все это свидетельствует о серьезности намерений. Меже быть, подобные двигатели станут применять не на самолетах, а на ракетах, а может быть, дальнейшие исследования похоронят эту идею как неосуществимую.

Но этот факт, как и все, о чем рассказывалось выше, показывает, что пришла пора отказаться от установившегося взгляда на золото, как на бесполезный для техники металл.