К.х.н. О.В. Мосин ЗОЛОТАЯ ВОДА
Золото (лат. Aurum), Au – это химический элемент I группы периодической системы Менделеева с атомным номером 79 и атомной массой 196,9665.
В природе золото – это тяжелый металл желтого цвета
. Состоит только из одного устойчивого изотопа 197Аu.
Золото было первым металлом, известным человеку. Изделия из золота найдены в культурных слоях эпохи неолита (5-4-е тысячелетия до н. э.). В древних государствах — Египте, Месопотамии, Индии, Китае добыча золота, изготовление украшений и других предметов из него существовали за 3-2 тысячелетия до н. э.
Золото часто упоминается в Библии, «Илиаде», «Одиссее» и других памятниках древней литературы. Алхимики называли золото «царем металлов» и обозначали его символом Солнца. Открытие способов превращения неблагородных металлов в золото было главной целью алхимии.
Распространение золота в природе
Среднее содержание золота в земной коре составляет 4,3·10-7% по массе. 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 природе золото в основном находится в свободном (самородном) состоянии и лишь очень редко образует минералы с селеном, теллуром, сурьмой, висмутом. Пирит и другие сульфиды часто содержат примесь золота, которое извлекают при переработке медных, полиметаллических и других руд.
В биосфере золото мигрирует в комплексе с органическими соединениями и механическим путем в речных взвесях. Один литр морской и речной воды содержит около 4·10-9 г золота. На участках золоторудных месторождений подземные воды содержат приблизительно 10-6г/л золота. Оно мигрирует в почвах и оттуда попадает в растения, которые концентрируют золото — хвощи, кукуруза. Разрушение эндогенных месторождений золота приводит к образованию россыпей золота, имеющих промышленное значение. Золото добывается в 41 стране; его основные запасы сосредоточены в России, ЮАР и Канаде.
Сплавы и пробы золота
Содержание серебра или золота в сплаве, то есть его чистота, называется «пробой«.
В большинстве стран, в том числе Украине и России, принята метрическая система проб. Число, которым выражается проба, показывает сколько граммов драгметалла находится в 1000 граммах изделия или сплава. Чистому металлу соответствует 1000-я проба.
Например, 585-я проба золота означает, что 1000 граммах сплава содержится 585 г золота (58,5%) и 415 г других металлов (41,5%).
В США, Великобритании и Швейцарии принята каратная система проб. Проба золота вычисляется, исходя из 24 частей. Чистое золото в каратной системе — это 24 карата. Эта цифра соответствуют 999-й метрической пробе (1000-й пробы золота не существует, поскольку невозможно добиться такой чистоты сплава невозможно).
Проба 18 карат означает присутствие 18 частей золота в 24 частях сплава (сплав с 75% золота). 12-каратное золото — это 12 частей золота и 12 частей другого металла на 24 части сплава.
Чем выше чистота металла, тем больше у него показатель плотности, и соответственно, вес.
Проба — это не только содержание драгоценного металла в сплаве, но и государственное клеймо. Государственное пробирное клеймо является государственных гарантийным знаком, что содержание драгоценных металлов в изделии не ниже указанного на оттиске клейма.
В Советском Союзе ГОСТы предусматривали 40 золотых сплавов восемнадцати проб. Для производства ювелирных изделий использовались сплавы пяти проб: 375, 583, 585, 750 и 958. За рубежом традиционно используют 333-ю.
999 проба
Чистое золото — понятие условное, для этого металла эталонной считается 999-я проба. В таком сплаве 99,9% золота, иногда — 99,99%.
Сверхчистый сплав не используется ювелирами, разве что в виде вставок. 999 проба идет исключительно на производство монет и банковских слитков.
Хотя золотые монеты больше не являются средством платежа, их выпуск не прекращается. Монетные дворы многих стран чеканят из чистого золота инвестиционные и памятные монеты.
958 проба
Сплав золота 958-й пробы, кроме золота, в своем составе имеет серебро и медь (обычно про 2%), поэтому имеет ярко-желтый цвет, близкий к цвету чистого золота. Сплав очень мягкий, поэтому на изделиях быстро появляются царапины и сколы. Недолго держится полировка.
Используется в основном для изготовления обручальных колец, но в целом для ювелирной промышленности 958-й сплав является редкостью.
В марках трехкомпонентных золотосеребряномедных сплавов цифровой шифр ставится только для золота и серебра. Например, марка ЗлСрМ958-20 означает золотой сплав 958-й пробы, в котором, кроме золота, присутствует 2% серебра, остальное — медь (2,2 %).
750 проба
Сплавы 750-й пробы (75% золота) считаются высокопробными, и в Европе они самые распространенные. Например, в Швейцарии вообще запрещено продавать изделия из сплавов ниже 750-й пробы.
Хотя 750-я проба уступает по прочности 585-й, ювелиры отдают ей предпочтение, поскольку такой сплав лучше обрабатывается, обладая прекрасной ковкостью и текучестью. Такие свойства позволяют создавать более изящные, качественные и сложные изделия, например, плетения из проволоки или рельефную выколотку. Все сплавы выше 750 пробы не тускнеют на воздухе.
Кроме золота (75%), в состав могут входить серебро, медь, палладий, никель и цинк. Если ювелирное изделие из такого сплава украшается цветной эмалью, меди в нем должно быть не больше 16%. Ее избыток делает эмаль тусклой, кроме того, такой сплав золота со временем темнеет.
Если в золоте 750-й пробы 10% меди и 15% серебра, оно приобретает светло-желтый оттенок, а если 12,5% меди и 12,5% серебра — ярко-желтый. Зеленый цвет сплава дает 25% серебра, а красный — 21% меди и 4% серебра.
«Белое золото» получится при добавлении в сплав 5% серебра и 20% палладия, или 7,5-16,5% никеля, 2-5% цинка и до 15% меди.
Если изделие из «белого золота» 750-й пробы покрыть родием, оно приобретет голубоватое сияние и станет прочнее.
Если ювелирное изделие из такого сплава украшается цветной эмалью, меди в нем не должно быть больше 16%. Ее избыток делает эмаль тусклой, кроме того, такой сплав золота со временем темнеет.
В двухкомпонентных золотосеребряных сплавах 750-й пробы в маркировке указывается содержание и золота, и серебра. Например, шифр ЗлСр750-187 читается так: золота — 750 долей (75%) и серебра — 187 долей (18,7%).
В сплавах с содержанием платины, палладия и никеля в цифровом шифре указывается процентное содержание всех компонентов, кроме золота. Марка ЗлМНЦ15-7,5-2,5 означает золотой сплав 750-й пробы, в котором меди — 15%, никеля — 7,5% и цинка — 2,5 %.
585 проба
В России и Украине наиболее распространен сплав золота 585-й пробы. Это своеобразный «золотой стандарт» ювелирной промышленности постсоветских стран.
Сплав содержал 58,5% золота и различные примеси, среди которых медь, палладий, серебро и никель. Наиболее распространены трехкомпонентные и более сплавы.
585-я проба была введена в СССР в 1990 году взамен 583-й пробы, которая чуть-чуть не дотягивала до мирового стандарта в 14 карат. Из нее в частности, изготавливали Орден Отечественной войны I степени — первую государственную награду СССР времен Второй мировой войны, учрежденную 20 мая 1942 года.
Сплавы 585-й пробы имеют хорошую паяемость, высокую прочность и широко применяются при изготовлении ювелирных изделий.
Если в 585-м сплаве содержится 36% серебра и 5,7% меди, то он имеет зелёный оттенок. При 18,3% серебра и 23,4% меди — розовый; при 8,3% серебра и 33,4% меди — красноватый.
«Белое золото» получится, если к 58,5% золота добавить 17% никеля, 8,9% цинка и 16% меди, или 23,7-28,7% серебра и 13-18% палладия.
В золотомедных сплавах цифровой шифр в маркировке указывается только для золота. В трехкомпонентных сплавах указывается содержание золота и серебра. Например, марка золота ЗлСрМ585-200 означает содержание золота 58,5% (585 проба), серебра — 200 долей (20%), остальное — медь.
500 проба
Изделия из 500-й пробы на 50% состоят из чистого драгоценного металла.
Такой сплав не любят использовать ювелиры, поскольку он обладает плохой литейной способностью.
Оттенок сплава зависит от содержания серебра и меди.
375 проба
Сплавы золота ниже 375-й пробы (37,5% золота) принято считать низкопробными. Лигатурой обычно выступает серебро (2-17%), медь (от 48,7% ) и палладий (3,8%).
Как правило, 375-й сплав используется для изготовления колец несложных форм, в частности, обручальных.
Ювелирные украшения имеют красноватый приглушенный цвет и обладают особой прочностью. Склонны к потускнению из-за высокого количества меди.
333 проба
Сплав золота 333-й пробы (33,3%) часто называют «немецким золотом», поскольку эта проба очень популярна в Германии.
В 1929-1948 гг. ювелирная 333 проба золота широко применялась в Чехии. В качестве лигатуры использовали бронзу.
В нынешнее время для создания сплава используют различные сочетание серебра (от 9,5% до 53,4%) и меди (от 13,4% до 57,2%).
900 и 917 проба
Отдельно стоит остановиться на сплавах 900-й и 917-й пробы. Они предназначены не для ювелирной промышленности, а нумизматики.
Американские монеты с 1838 по 1933 год делались из 90% золота и легированной 10% меди, британские и большинство европейских — 917-й пробы.
Трехрублевые, пятирублевые и десятирублевые монеты Российской империи — от начала правления Елизаветы (1741-1762) до окончания царствования Александра II (1854-1881) — также выпускали из сплава 917 пробы.
При Александре III в 1885 году содержание золота в монетах понизили на 3,1% до 900 пробы. Золотые монеты Николая II (1868-1918) — последнего российского царя из династии Романовых, убитого большевиками, также были 900 пробы. Ее же сохранили и первые золотые монеты Советского Союза.
Поскольку на монеты не ставилось клеймо с пробой, найти 917-ю пробу просто нереально. Проще встретить западное изделие с обозначением в каратах «22K» или иностранное изделие с метрической пробой 916.
Золото 916 пробы
Золото 22 каратной пробы
950 проба
Золото 950-й пробы в Украине, России и других постсоветских странах в ювелирной промышленности не используется. Чаще с такой пробой можно встретить изделие из палладия. В Советском Союзе 950 проба предназначалось для выпуска наград.
Например, медали «Золотая Звезда», которая вручалась Героям Советского Союза. Вес медали без колодки — 21,5 грамма. Всего было произведено 12 777 награждений.
Золотая медаль «Серп и Молот» для Героя Социалистического Труда также выполнена из золота 950 пробы, вес без колодки — 15,25 грамма. Было награждено 20 605 человек.
Сплав золота этой пробы шел и на орден Ленина III типа (№2 695-13 378). Весит 33,6 г, из них золото — 28,6 г. Орден Ленина I тип изготавливался из серебра 925-й пробы, II тип — из золота 750 (650)-й пробы.
Орден Нахимова I степени также изготавливали из золота 950 пробы (II степени — из серебра 925 пробы). Выпуклая пятиконечная рубиновая звезда весит 57 г, из них золото — 29,45 г. Орден Нахимова — одна из самых редких советских наград. Всего было произведено 551 награждение, при этом Орденом Нахимова I степени — 82.
Из 950 пробы и Орден Боевой Славы I степени (II и III — серебряные). Общий вес ордена — 30,41 г, золотого содержания — 28,6 г. К 1978 году насчитывалось 2 562 кавалеров ордена Славы I степени.
Кроме того, в бывшем СССР золото 950 пробы в 1960-70-х гг использовалось для производства единичных ювелирных украшений, в основном колец. Также шло на изготовлении сусальных листов. Сплав золота 950 пробы содержит 95% золота, 3% меди и 2% серебра.
Физические свойства золота
Золото — мягкий, очень пластичный, тягучий металл
(может быть проковано в листки толщиной до 8·10-5 мм, протянуто в проволоку, 2 км которой весят 1 г), хорошо проводит тепло и электричество, весьма стойко против химического воздействий. Кристаллическая решетка Золото гранецентрированная кубическая, а = 4,704 Å. Атомный радиус 1,44 Å, ионный радиус Au1+ 1,37 Å. Плотность (при 20°С) 19,32 г/см3, tпл 1064,43 °С, tкип 2947 °С; термический коэффициент линейного расширения 14,2·10-6 (0-100 °С); удельная теплопроводность 311,48 вт/(м·K) [0,744 кал/(см·сек·°С)]; удельная теплоемкость 132,3 дж/(кг·К) [0,0316 кал/(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). Твердость золота по Бринеллю 180 Мн/м2 (18 кгс/мм2) (для Золота отожженного около 400 °С).
Процесс изготовления
Украшения из желтого золота по-прежнему являются наиболее популярными. Процесс легирования — смешивания других металлов с чистым 24-каратным золотом — дает современному материалу большую стойкость.
Но в чистое золото добавляют примеси не только из-за прочности. Также это делают по следующим причинам:
- Текучесть — у примесей предел этого параметра гораздо выше.
- Цвет — медь или серебро позволяют немного изменить оттенок золота. Таким образом получается розовый и белый вид драгоценного металла.
- Твердость золота при добавлении никеля или меди также заметно повышается.
Проще говоря, добавление примесей позволяет существенно улучшить характеристики металла и сделать его более прочным и красивым. Чистое золото слишком мягкое для изготовления повседневных украшений. При частой носке они быстро деформируются и теряют свой цвет. Именно поэтому популярнее всего золото 585 пробы, которое обладает оптимальным соотношением цены и качества.
Химические свойства золота
Золото — самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не реагирует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам,
в отличие от металлов обычных, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.
Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
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− + 2H2O + O2 → 4[Au(CN)2]− + 4 OH−
В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °С с образованием хлорида золота(III), то в водном растворе (царская водка) золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:
2Au + 3Cl2 + 2Cl− → 2[AuCl4]−
Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, давая трибромид AuBr3.
Со 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 во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав (амальгаму).
В концентрированной серной кислоте золото растворяется в присутствии окислителей: иодной кислоты, азотной кислоты, диоксида марганца. В водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется с образованием очень прочных дицианоауратов:
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Эта реакция лежит в основе важного промышленного способа извлечения золота из руд.
Но самыми необычными являются свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы – гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными. Так, при добавлении к 0,0075%-ному раствору H[AuCl4] восстановителя (например, 0,005%-ного раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-ному раствору H[AuCl4] добавить 0,005%-ный раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь. Таким образом, в зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь). При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510–520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620–630 нм (раствор голубой). Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота.
Науке известны и органические соединения золота.
Так, действием хлорида золота(III) на ароматические соединения получают соединения, устойчивые к воде, кислороду и кислотам, например: AuCl3 + C6H6 C6H5AuCl2 + HCl. Органические производные золота (I) стабильны только в присутствии координационно связанных с золотом лигандов, например, триэтилфосфина: CH3Au·P(C2H5)3.
Немного о магии золота
Золото считается солнечным металлом, очень мощным и сильным элементом. Магические свойства золота, как металла Солнца, воздействуют на сильных людей, у которых в космограмме ярко выражены мужские знаки. По знакам зодиака драгметалл рекомендован к постоянному ношению для Львов, Тельцов и Овнов, по самочувствию можно носить украшения из золота Стрельцам, Водолеям, Скорпионам, Близнецам, для остальных знаков ношение золото должно иметь эпизодический характер.
Золото приносит богатство. Магическая характеристика металла свидетельствует о притяжении им новых денег, о наделении человека смелостью и мужеством, которые необходимы для достижения всех поставленных перед собой целей.
Медальон из золота в форме солнца с давних пор считается талисманов для тех, кто работает под землей. Он позволяет сохранить бодрость духа, восстановить физические силы, а также уберегает от обвалов и других несчастий. Медальон из драгметалла, носящийся в области солнечного сплетения, исполняет защитную функцию от любого приворота.
Для тех желающих, кто хочет испытать золото и его волшебное свойство металла, необходимо не просто носить драгоценные украшения, но и верить в их действие. Приобретая уверенность в себе, вы сможете претворить в жизнь все свои цели и мечты, еще недавно казавшиеся недостижимыми.
Самые разные свойства золота – физические, химические, лечебные – обуславливают его ценность в человеческом обществе и спрос на металл в современном мире. На рынке драгметалла уже много лет наблюдается дефицит: предложение намного ниже спроса. Золото, технический анализ которого показывает снижение продаж, постоянно растет в цене, но вот добыча металла год от года продолжает снижаться. Возмещение дефицита металла, который в силу своих характеристик востребован не только в области инвестирования и ювелирного дела, но и широко применяется в промышленном производстве, происходит только за счет плавки и повторного использования желтого металла.
Получение золота
Из россыпных месторождений золото можно извлечь методом флотации (осаждение), основанным на большой разности плотностей золота и пустой породы. Золото почти в 20 раз тяжелее воды и примерно в 8 раз тяжелее песка,
поэтому крупинки золота можно струей воды отделить от песка или от измельченной пустой породы. Старинный способ промывки с помощью бараньих шкур, на которых отлагались золотые крупинки, отражен в древнегреческом мифе о золотом руне. Самородки и россыпи золота часто находили по течению рек, которые тысячелетиями размывали золотоносные породы. В древние времена золото добывали только из россыпей. И сейчас там, где они остались, золотоносный песок вычерпывают со дна рек и озер и обогащают на драгах – огромных сооружениях размером с многоэтажный дом, способных перерабатывать миллионы тонн золотоносной породы в год.
Однако, этот способ, применявшийся уже в глубокой древности, сопряжен с большими потерями. Он уступил место амальгамации (известной уже в 1 веке до н. э. и применявшейся в Америке начиная с XVI века) и цианированию, получившему широкое распространение в Америке, Африке и Австралии в 1890-х годах.
Старый (так называемый ртутный) способ извлечения золота из руды – амальгамирование основан на том, что ртуть хорошо смачивает золото – как вода смачивает стекло. Тонко размолотую золотоносную породу встряхивали в бочках, на дне которых находилась ртуть. При этом частички золота прилипали к жидкому металлу, смачиваясь ртутью со всех сторон. Поскольку при этом цвет золотых частиц исчезает, может показаться, что золото «растворилось». Затем ртуть отделяли от пустой породы и сильно нагревали. Летучая ртуть отгонялась, а золото оставалось в неизменном виде. Недостатки этого метода – высокая ядовитость ртути и неполнота выделения золота: самые мелкие его частицы смачиваются ртутью плохо.
В конце XIXначале XX века основным источником золота становятся коренные месторождения. Золотоносную породу подвергают дроблению и выщелачиванию цианидом натрия, при котором даже самые мелкие крупинки переводят в водорастворимые цианистые соединения. Затем из водного раствора золото извлекают с помощью цинкового порошка: 2Na[Au(CN)2] + Zn → Na[Zn(CN)4] + 2Au. Выщелачивание позволяет извлекать остатки золота из отвалов заброшенных разработок, фактически превращая их в новое месторождение. Перспективен и метод подземного выщелачивания: раствор цианида закачивают в скважины, он по трещинам проникает внутрь породы, где растворяет золото, после чего раствор выкачивают через другие скважины.
Другой способ очистки золота электролизом, был предложен Э. Вольвиллом в 1896 году. Аноды, отлитые из нечистого золото, подвешивают в ванне, содержащей солянокислый раствор АuCl3, катодом служит лист чистого золота. При этом при прохождении тока примеси выпадают в осадок (анодный ил, шлам), а на катоде отлагается золото чистотой не менее 99,99%.
Как добывается
Методов существует несколько:
- Рудный. Обработка золотоносной руды – процесс довольно трудоемкий. Для этого нужно специальное оборудование и разрешение от государства.
- Ручной. Самый древний способ. С помощью сита золото фильтруется в лотке, очищается от примесей, а затем посредством специальной бутылки осуществляется промывка песка.
- Гидравлический. Потенциально золотоносная горная порода размывается специальными устройствами под определенным давлением.
Раствор Люголя
На самом деле, йод (обычный йод I2) в воде нерастворим. А растворим его комплекс с йодидом калия. Это соединение называется раствором Люголя — и он умеет растворять золото. Между прочим, им же часто смазывают горло болеющим ангиной, так что не все так однозначно.
Эта реакция также идет через образование комплексов. Золото образует с йодом комплексные анионы. Используется, как правило, для травления золота — процесс, при котором взаимодействие идет только с поверхностью металла. Раствор Люголя удобен в этом случае, потому что в отличие от царской водки и цианидов, реакция идет заметно медленнее (и реактивы доступнее).
Амальгама
Процесс амальгамации также применяют в промышленности, только уже при работе с рудами и твердыми породами. Суть его заключается в способности ртути образовывать амальгаму — интерметаллическое соединение. Строго говоря, ртуть в этом процессе не растворяет золото: оно остается в амальгаме в твердом виде.
При амальгамации идет смачивание породы жидкой ртутью. Однако процесс «вытягивания» золота в амальгаму долгий, опасный (пары ртути ядовиты) и малоэффективный, поэтому этот метод уже редко где применяют.
Промышленный метод
При добыче золота из так называемых золотоносных песков приходится работать со взвесью примерно одинаково мелких частиц золота и песчинок, которые нужно отделить друг от друга. Можно сделать это с помощью промывания, а можно использовать цианид натрия или калия — разницы нет. Дело в том, что золото образует растворимый комплекс с цианид-ионами, а песок не растворяется и остается как есть.
Ключевым моментом в этой реакции является наличие кислорода (того, что содержится в воздухе, достаточно): кислород окисляет золото в присутствии цианид-ионов и получается комплекс. При недостаточном количестве воздуха или сама по себе без цианида реакция не идет.
Сейчас это наиболее распространенный способ промышленного получения золота. Конечно, до получения конечного продукта еще много стадий, но нас интересует конкретно этот этап: растворы цианидов — то, в чем растворяется золото.
