Золото вместе с серебром и еще шестью металлами платиновой группы называют благородными, или драгоценными, металлами. Что означают эти определения? Золото очень неохотно вступает в соединения с химическими элементами, которые не относятся к металлам. Самым простым примером является взаимодействие с кислородом: ведь неблагородные металлы в этом случае окисляются, а золото сохраняет свой внешний вид и структуру. Именно за эти качества желтый металл и получил определение «благородный». Редкость золота в природе, его долговечность и красота позволили ему получить еще и статус драгметалла. Каковы главные свойства золота?
Характеристика физических свойств металла
Золото — один из самых тяжелых металлов, которые известны человеку. Металл относится к 11 группе таблицы им. Д.И. Менделеева. В настоящее время известно 37 изотопов элемента, из которых в природе можно найти только один — Au197.
Золото как химический элемент известно еще в древнейших времен. Описание внешнего вида металла и его свойства интересовали многих ученых, относящихся к разным эпохам истории человечества. Золото — единственный металл, который обладает красивым желтым цветом изначально. В чистом виде цвет драгметалла яркий и теплый, не зря во все века его связывали с солнцем.
Плотность золота равна 19,32 г/см3, еще большей плотностью обладают только платина, осмий, рений и иридий. Представьте себе золотой куб с ребром в 1 метр — его вес составит 19,32 тонны. Вес такого же куба железа будет в три раза меньше – около 7 880 кг.
Золото плавится при температуре 1064,43°С – при дальнейшем нагревании начинает улетучиваться, отметка кипения находится на уровне в 2947°С. В расплавленном состоянии цвет металла сменяется с желтого на бледно-зеленоватый.
Твердость золота по шкале Мооса составляет всего лишь 2,5-3,0, в чистом виде металл отличается мягкостью. Именно поэтому в чистом виде драгметалл используется редко: для повышения твердости его сплавляют с другими элементами – серебром, медью, палладием. Многие при просмотре видео исторического характера или прочтении книг замечали, что часто герои пробуют золото «на зуб». Это действие как раз и помогало выявить обман: на золотых монетах оставался след от зуба, на поддельных из-за наличия других элементов в составе такой след оставить невозможно.
Золото во все века использовалось для изготовления различных изделий – украшений, посуды, статуэток. Подобное применение металла обеспечивают два важнейших свойства металла: ковкость и пластичность.
Желтый металл отличается от всех остальных наибольшей ковкостью. Его можно без нагрева расковать в тоненькие листочки толщиной до 0,1 мкм. Даже в таком «раскатанном» состоянии золото сохранит и цвет, и свои главные свойства. Примером подобного использования металла является сусальное золото для покрытия церковных куполов. Повышенная пластичность и тягучесть драгметалла также используется на благо промышленности: из золота растягивают тончайшие проволоки для микросхем.
Физические свойства золота обеспечивают металлу широкое применение в области микроэлектроники. Металл отличается низким сопротивлением, хорошими показателями теплопроводности и устойчивостью к окислительным процессам. Способность драгметалла отражать инфракрасный свет используют при остеклении высоток, при изготовлении стекол для морских судов, самолетов и вертолетов, визоров шлемов космонавтов.
Благодаря своим физическим свойствам желтый металл легко поддается самым разным видам обработки, включая полировку и пайку. Все эти качества наряду с легким вступлением в сплавы с другими металлами позволили золоту с древних времен занять лидирующее положение основного драгоценного металла и сырья большинства ювелирных изделий.
Характеристика химических свойств металла
Химическое обозначение желтого металла – Au, сокращение от «aurum», что с латыни означает «сияющая заря». Золото относится к инертным веществам. В стандартных условиях оно не вступают в реакции с природными веществами, единственное исключение – амальгама – соединение золота и ртути.
Химические свойства золота исключают растворение металла в кислотах и щелочах. Сделать это можно только в царской водке, представляющей смесь азотной и соляной кислот, причем обязательно в концентрированном виде. На фото трудов алхимиков разных времен можно рассмотреть, что эту реакцию сопровождали рисунком льва, пожирающего солнечный диск.
Золото можно растворить в жидком броме и водном растворе цианидов, но обязательно при наличии кислорода. Металл медленно растворяется в хлорной и бромной воде, в растворе йода в йодистом калии. С повышением температуры способность золота вступать в реакцию с другими соединениями возрастает: его можно растворить в селеновой кислоте. Кислота в этом случае должна быть горячей и иметь высокую концентрацию.
Свойства золота охватывают непрочность его соединений, которые очень легко восстанавливаются до чистого металла. Ту же самую амальгаму требуется просто нагреть до 800°С.
В домашних условиях практически никакие вещества вступить в реакцию с золотом не могут. Но не стоит забывать, что все ювелирные украшения – цепочки, серьги, браслеты, кольца – сделаны не из чистого золота, а его сплавов, где присутствуют другие металлы. Поэтому рекомендуется исключать взаимодействия золотых изделий с веществами, в составе которых есть ртуть, хлор и йод.
Химические свойства золота и его физические характеристики как металла не являются единственными качествами, которые активно используются человеком. У золота есть множество других полезных свойств, не зря оно активно используется в традиционной и народной медицине.
Золото в лечебных целях
Первые способы лечения желтым металлом, как и его основные физические и химические свойства нашли отражение в трудах древних ученых и алхимиков. Изучением золота занимались и во времена Средневековья, научные исследования в этой области продолжаются и сейчас. Ученые разных стран стремятся найти новые способы использования драгметалла в медицине и промышленности.
Еще в древности золото считали средством от многих болезней, настоящим эликсиром жизни. Наши предки считали, что если золото имеет силу над человеком, то оно способно вылечить его недуги: убрать боль, придать сил и бодрости, избавить от стресса, исключить появляющиеся симптомы заболеваний.
Лечебные свойства золота включают в себя:
- Снятие воспалений;
- Улучшение протекания обменных процессов в организме;
- Излечение от аллергии;
- Благоприятное воздействие на нервную систему;
- Стимулирование мозговой активности и улучшение памяти;
- Повышение выносливости организма человека.
При лечении золотом не требуется делать каких-либо особенных процедур, достаточно носить украшения из этого драгметалла. Древние врачеватели считали, что золото продлевает жизнь.
Основные свойства золота лечебной направленности используются обычно в нетрадиционной медицине. Золотые украшения рекомендуется носить всем, кто имеет проблемы с сердцем, печенью, страдает кожными заболеваниями, а также при женских проблемах. Драгметалл способен убивать вирусы и вредные микробы, поэтому может служить средством дополнительной профилактики в сезон гриппа простуды.
Полезные свойства солнечного металла позволяют народным лекарям рекомендовать ношение золота для:
- Энергетической подпитки организма;
- Приобретения уверенности в собственных силах;
- Защиты от сглаза и порчи;
- Сохранения хорошего настроения и быстрого восстановления сил;
- Успешной борьбы с депрессиями и стрессами;
- Продуктивной работы мозга и памяти.
Применение золота в лечебных целях может подойти не каждому: у некоторых людей проявляется индивидуальная реакция на металл.
Тем, кто любит носить много массивных украшений из желтого металла, требуется оценить, не наносят ли они вред организму. Свойства золота, направленные на помощь человеку, могут оказаться во все не полезными в отдельных случаях. При наличии чувствительности к металлу может ухудшиться рост волос, проявиться депрессия или просто преобладать плохое настроение, начаться разрушение зубов, наблюдаться сбои в работе внутренних органов или просто аллергия на кожных покровах. В таких ситуациях использование золотых украшений необходимо строго ограничить.
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.
December 15th, 2013
Золото… Желтый металл, простой химический элемент с атомным номером 79. Предмет вожделения людей во все времена, мерило ценности, символ богатства и власти. Кровавый металл, порождение дьявола. Сколько человеческих жизней было погублено ради обладания этим металлом!? И сколько еще будет погублено?
В отличие от железа или, например, от алюминия, золота на Земле очень мало. За всю свою историю человечество добыло золота столько, сколько оно добывает железа за один день. Но откуда же этот металл появился на Земле?
Считается, что Солнечная система образовалась из остатков взорвавшейся когда-то в глубокой древности сверхновой. В недрах той древней звезды происходил синтез химических элементов тяжелее водорода и гелия. Но в недрах звезд не могут синтезироваться элементы тяжелее железа, и стало быть, золото не могло образоваться в результате термоядерных реакций в звездах. Так, откуда же этот металл вообще появился во Вселенной?
Похоже, астрономы теперь могут ответить на этот вопрос. Золото не может рождаться в недрах звезд. Но оно может образоваться в результате грандиозных космических катастроф, которые ученые буднично называют гамма-всплесками (ГВ).
Астрономы пристально наблюдали за одним из таких гамма-всплесков. Данные наблюдений дают достаточно серьезные основания считать, что эта мощная вспышка гамма-излучения произведена столкновением двух нейтронных звезд – мертвых ядер звезд, погибших в сверхновом взрыве. Кроме того, уникальное свечение, сохранявшееся на месте ГВ в течение нескольких дней, указывает на то, что во время этой катастрофы образовалось значительное количество тяжелых элементов, в том числе – золото.
«По нашим оценкам, количество золота, образовавшегося и выброшенного в пространство во время слияния двух нейтронных звезд, может сотавить более 10 лунных масс»,– сказал ведущий автор исследования Эдо Бергер из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра (CfA) во время пресс-конференции CfA в Кембридже, штат Массачусетс.
Гамма-всплеск (ГВ) – это вспышка гамма-излучения от чрезвычайно энергичного взрыва. Большинство ГВ обнаруживаются в очень отдаленных областях Вселенной. Бергер и его коллеги изучали объект GRB 130603B, находящийся на расстоянии 3,9 миллиардов световых лет. Это один из самых близких ГВ из замеченных до настоящего времени.
ГВ бывают двух видов – длинные и короткие, в зависимости от того, сколько длится вспышка гамма-лучей. Длительность вспышки GRB 130603B, зафиксированной спутником НАСА «Свифт», составила менее двух десятых секунды.
Хотя само гамма-излучение исчезло быстро, GRB 130603B продолжал светить в инфракрасных лучах. Яркость и поведение этого света не соответствовали типичному послесвечению, которое возникает при бомбардировке ускоренными частицами окружающего вещества. Свечение GRB 130603B вело себя так, как будто оно исходит из распадающихся радиоактивных элементов. Вещество, богатое нейтронами, выброшенное при столкновении нейтронных звезд, может превратиться в тяжелые радиоактивные элементы. Радиоактивный распад таких элементов порождает инфракрасное излучение, характерное для GRB 130603B. Именно это и наблюдали астрономы.
По вычислениям группы, во время взрыва было выброшено вещества с массой около одной сотой солнечной. И часть этого вещества была золотой. Примерно оценив количество золота, образовавшегося во время этого ГВ, и число таких взрывов, произошедших за всю историю Вселенной, астрономы пришли к предположению, что все золото во Вселенной, в том числе и на Земле, возможно, было образовано во время таких гамма-всплесков.
Вот еще одна интересная, но ужасно спорная версия:
В процессе формирования Земли расплавленное железо спускалось вниз к её центру, чтобы составить её ядро, увлекая с собой большинство драгоценных металлов планеты, таких как золото и платина. Вообще, драгметаллов в ядре хватит на то, чтобы покрыть их слоем четырёхметровой толщины всю поверхность Земли.
Перемещение золота в ядро должно было лишить внешнюю часть Земли этого сокровища. Однако распространённость благородных металлов в силикатной мантии Земли превышает расчётные величины в десятки и тысячи раз. Уже обсуждалась идея о том, что это свалившееся на голову сверхизобилие имеет своей причиной катастрофический метеоритный ливень, который настиг Землю после образования её ядра. Вся масса метеоритного золота, таким образом, вошла в мантию обособленно и не пропала глубоко внутри.
Для проверки этой теории доктор Маттиас Виллболд и профессор Тим Эллиот из Бристольской изотопной группы Школы наук о Земле подвергли анализу собранные в Гренландии профессором Оксфордского университета Стивеном Мурбатом породы, возраст которых насчитывает около 4 миллиардов лет. Эти древние камни дают уникальную картину состава нашей планеты вскоре после формирования ядра, но до предполагаемой метеоритной бомбардировки.
Затем ученые начали исследовать содержание вольфрама-182 и в метеоритах, которые называют хондритами, – это один из главных строительных материалов твердой части Солнечной системы. На Земле нестабильный гафний-182 распадается cобразованием вольфрама-182. А вот в космосе из-за космических лучей этот процесс не происходит. В результате стало ясно, что образцы древних горных пород содержат на 13% больше вольфрама-182 по сравнению с более молодыми горными породами. Это дает геологам основание утверждать, что когда Земля уже имела твердую кору, на нее обрушилось около 1 миллиона триллионов (10 в 18-й степени) тонн астероидного и метеоритного вещества, которое имело более низкое содержаниевольфрама-182, но при этом гораздо большее, чем в земной коре, содержание тяжелых элементов, в частности золота.
Будучи весьма редким элементом (на килограмм породы приходится всего около 0,1 миллиграмма вольфрама), подобно золоту и другим драгоценным металлам он должен был войти в ядро в момент его формирования. Как и большинство других элементов, вольфрам подразделяется на несколько изотопов – атомов со сходными химическими свойствами, но слегка различающимися массами. По изотопам можно с уверенностью судить о происхождении вещества, а смешивание метеоритов с Землей должно было оставить характерные следы в составе её изотопов вольфрама.
Доктор Виллболд заметил в современной породе сокращение количества изотопа вольфрама-182 на 15 миллионных долей по сравнению с гренландской.
Это небольшое, но многозначительное изменение превосходно согласуется с тем, что и требовалось доказать – что избыток доступного золота на Земле является положительным побочным эффектом метеоритной бомбардировки.
Доктор Виллболд говорит: «Извлечение вольфрама из каменных образцов и анализ с необходимой точностью его изотопного состава были крайне сложной задачей, принимая во внимание небольшое количество имеющегося в камнях вольфрама. Фактически, мы стали первой в мире лабораторией, которая успешно выполнила измерения такого уровня».
Упавшие метеориты смешались с земной мантией в ходе гигантских конвекционных процессов. Задачей-максимум на будущее является выяснение продолжительности этого перемешивания. Впоследствии геологические процессы сформировали континенты и привели к концентрации драгоценных металлов (а также вольфрама) в залежах руды, которая добывается в наши дни.
Доктор Виллболд продолжает: «Результаты нашей работы показывают, что большая часть драгоценных металлов, на которых основывается наша экономика и многие ключевые производственные процессы, была занесена на нашу планету по счастливой случайности, когда Землю накрыло где-то 20 квинтиллионами тонн астероидного вещества».
Таким образом, мы обязаны своими золотыми запасами настоящему потоку ценных элементов, которые оказались на поверхности планеты благодаря массированной астероидной «бомбардировке». Потом в ходе развития Земли в течение последних миллиардов лет золото вступило в круговорот пород, появляясь на ее поверхности и вновь скрываясь в глубинах верхней мантии.
Но теперь ему путь к ядру закрыт, и большое количество этого золота просто обречено оказаться в наших руках.
Слияние нейтронных звезд
И еще мнение другого ученого:
Происхождение золота оставалось до конца невыясненным, поскольку, в отличие от более легких элементов, таких как углерод или железо, оно не может образовываться непосредственно внутри звезды, — признался один из исследователей центра Эдо Бергер.
Ученый пришел к этому выводу, наблюдая за гамма-всплесками — масштабными космическими выбросами радиоактивной энергии, вызванными столкновением двух нейтронных звезд. Гамма-всплеск был замечен космическим аппаратом НАСА Swift и длился всего двух десятых секунды. А после взрыва осталось свечение, которое постепенно исчезало. Свечение же при столкновении таких небесных тел свидетельствует о выбросе большого количества тяжелых элементов, утверждают специалисты. А доказательством того, что после взрыва образовались тяжёлые элементы, можно считать инфракрасный свет в их спектре.
Дело в том, что нейтронно-богатые вещества, выброшенные при коллапсе нейтронных звезд, могут генерировать элементы, претерпевающие радиоактивный распад, при этом испуская свечение преимущественно в инфракрасном диапазоне, — объяснял Бергер. — И мы полагаем, что при гамма-всплеске выбрасывается примерно одна сотая доля материала солнечной массы, в том числе золото. Причем, количество золота, произведенного и выброшенного во время слияния двух нейтронных звезд, может быть сравнимо с массой 10 Лун. А стоимость такого количества драгоценного металла равнялась бы 10 октильонам долларов — это 100 трлн в квадрате .
Для справки, октильон — это миллион септиллионов или миллион в седьмой степени; число, равное 1042 и записываемое в десятичной системе как единица с 42 нулями.
Также сегодня учеными установлен тот факт, что практически все золото (и прочие тяжелые элементы) на Земле — космического происхождения. Золото, оказывается, попало на Землю в результате астероидной бомбардировки, которая произошла в далекие времена после застывания коры нашей планеты.
Практически все тяжелые металлов «утонули» в мантии Земли на самом раннем этапе формирования нашей планеты, именно они образовали твердое металлическое ядро в центре Земли.
Алхимики XX века
Еще в 1940 году американские физики А. Шерр и К. Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета начали облучать нейтронами соседние с золотом элементы – ртуть и платину. И вполне ожидаемо, облучив ртуть, получили изотопы золота с массовыми числами 198, 199 и 200. Их отличие от естественного природного Au-197 в том, что изотопы неустойчивы и, испуская бета-лучи, максимум за несколько дней опять превращаются в ртуть с массовыми числами 198,199 и200.
Но все равно это было здорово: впервые человек смог самостоятельно создавать нужные элементы. Вскоре стало понятно, как вообще можно получить настоящее, стабильное золото-197. Это можно сделать, используя только изотоп ртути-196. Этот изотоп достаточно редок – его содержание в обычной ртути с массовым числом 200 составляет около 0,15%. Его надо бомбардировать нейтронами, чтобы получить малоустойчивую ртуть-197, которая, захватив электрон, и превратится в стабильное золото.
Однако расчеты показали, что если взять 50 кг природной ртути, то в ней будет всего 74 грамма ртути-196. Для трансмутации в золото реактор может дать поток нейтронов 10 в 15-й степени нейтронов на кв. см в секунду. С учетом того, что в 74 г ртути-196 содержится около 2,7 на 10 в 23-й степени атомов, для полной трансмутации ртути в золото потребовалось бы четыре с половиной года. Это синтетические золото стоит бесконечно дороже золота из земли. Но это означало, что для образования золота в космосе тоже нужны гигантские потоки нейтронов. И взрыв двух нейтронных звезд как раз все объяснял.
И еще подробности про золото:
Немецкие ученые подсчитали, что для того, чтобы на Землю был занесен присутствующий сегодня объем драгметаллов, понадобились всего 160 металлических астероидов, диаметром около 20км каждый. Специалисты отмечают, что геологический анализ различных благородных металлов показывает, что все они появились на нашей планете примерно в одно и то же время, однако на самой Земле не было и нет условий для их естественного происхождения. Именно это натолкнуло специалистов на космическую теорию появления благородных металлов на планете.
Слово «gold», по мнению лингвистов, произошло от индо-европейского термина «желтый» как отражение наиболее заметной характеристики этого металла. Этот факт находит свое подтверждение в том, что произношение слова «gold» на разных языках похоже, например Gold (по-английски), Gold (по-немецки), Guld (по-датски), Gulden (по-голландски), Gull (по-норвежски), Kulta (по-фински).
Золото в земных недрах
В ядре нашей планеты содержится в 5 раз больше золота, чем во всех остальных породах, доступных для разработки, вместе взятых. Если бы все золото ядра Земли вылилось на поверхность, то покрыло бы всю планету слоем толщиной полметра. Интересно, что в каждом литре воды всех рек, морей и океанов растворено около 0,02 миллиграмма золота.
Определено, что за все время добычи благородного металла из недр было извлечено около 145 тысяч тонн (по данным других источников – около 200 тысяч тонн). Производство золота растет из года в год, но основной рост пришелся на конец 1970-х годов.
Чистота золота определяется различными путями. Carat (в США и Германии пишется «Karat») первоначально был единицей массы на основе семян рожкового дерева «carob tree» (созвучно со словом «карат»), используемого древними торговцами Среднего Востока. Карат сегодня в основном используется при измерении веса драгоценных камней (1 карат = 0,2 грамма). Чистоту золота также можно измерить в каратах. Эта традиция восходит к древним временам, когда карат на Ближнем Востоке стал мерилом чистоты золотых сплавов. Британский карат золота – неметрическая единица оценки содержания золота в сплавах, равная 1/24 массы сплава. Чистое золото соответствует 24 каратам. Чистота золота сегодня измеряется также и понятием химической чистоты, то есть тысячных долях чистого металла в массе сплава. Так, 18 карат – это 18/24 и в пересчете на тысячные доли соответствует 750-й пробе.
Добыча золота
В результате природного концентрирования примерно лишь 0,1% всего золота, содержащегося в земной коре, доступно, хотя бы теоретически, для добычи, однако благодаря тому, что золото встречается в самородном виде, ярко блестит и легко заметно, оно стало первым металлом, с которым познакомился человек. Но природные самородки редки, поэтому самый древний способ добычи редкого металла, основанный на большой плотности золота, – промывание золотоносных песков. «Добыча промывного золота требует только механических средств, а потому немудрено, что золото известно было даже дикарям и в самые древние исторические времена» (Д.И.Менделеев).
Но богатых золотых россыпей почти не осталось, и уже в начале XX века 90% всего золота добывали из руд. Сейчас многие золотые россыпи практически исчерпаны, поэтому добывают, в основном, рудное золото, добыча которого во многом механизирована, но производство остается трудным, так как часто находится глубоко под землей. В последние десятилетия постоянно росла доля более рентабельных открытых разработок. Месторождение экономически выгодно разрабатывать, если в тонне руды содержится всего 2-3г золота, а при содержании более 10 г/т оно считается богатым. Существенно, что затраты на поиск и разведку новых золотых месторождений составляют от 50 до 80% всех затрат на геологоразведочные работы.
Сейчас крупнейшим поставщиком золота на мировой рынок является Южная Африка, где шахты достигли уже 4-километровой глубины. В ЮАР находится самый большой в мире рудник Вааль-Рифс в Клексдорпе. ЮАР – единственное государство, где золото – главный продукт производства. Там его добывают на 36 крупных рудниках, на которых трудятся сотни тысяч человек.
В России добыча золота ведется из рудных и россыпных месторождений. О начале его добычи мнения исследователей расходятся. По-видимому, первое отечественное золото было добыто в 1704 году из Нерчинских руд вместе с серебром. В последующие десятилетия на Московском монетном дворе золото выделяли из серебра, которое содержало немного золота в виде примеси (около 0,4%). Так, в 1743-1744гг. «из золота, обретающегося в серебре, выплавленном на Нерчинских заводах», было изготовлено 2820 червонцев с изображением Елизаветы Петровны.
Первую в России золотую россыпь обнаружил весной 1724 года крестьянин Ерофей Марков в районе Екатеринбурга. Ее эксплуатация началась только в 1748 года. Добыча уральского золота медленно, но неуклонно расширялась. В начале XIX века были открыты новые месторождения золота в Сибири. Открытие (в 1840-е гг.) Енисейского месторождения вывело Россию на первое место в мире по добыче золота, но еще до этого местные охотники-эвенки делали из золотых самородков пули для охоты. В концу XIX века Россия добывала в год около 40т золота, из них 93% – россыпного. Всего же в России до 1917 год было добыто, по официальным данным, 2754т золота, но по оценкам специалистов – около 3000т, причем максимум пришелся на 1913 год (49т), когда золотой запас достиг 1684т.
С открытием богатых золотоносных районов в США (Калифорния, 1848г.; Колорадо, 1858г.; Невада, 1859г.), Австралии (1851г.), Южной Африке (1884г.), Россия утратила свое первенство в добыче золота, несмотря на то, что были введены в эксплуатацию новые месторождения, главным образом в Восточной Сибири.
Добыча золота велась в России полукустарным способом, разрабатывались преимущественно россыпные месторождения. Свыше половины золотых приисков находилось в руках иностранных монополий. В настоящее время доля добычи из россыпей постепенно снижается, составляя к 2007 году немного более 50 тонн. Менее 100 тонн добывается из рудных месторождений. Окончательная переработка золота ведется на аффинажных заводах, ведущим из которых является Красноярский завод цветных металлов. На его долю приходится аффинаж (очистка от примесей, получение металла пробы 99,99%) около 50% добываемого золота и большая часть платины и палладия, добываемых в России.
Существует мнение, что золото само по себе - один из самых малополезных металлов. Так ли это? Эрудированный инженер начала XX в. ответил бы: «Бесспорно, так». Инженеры середины 70-х годов 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 и простоты механической обработки золота. Эти его свойства использует и современная техника.
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, хотя температура плавления золота 1063° С. Еще мастерам древности пришлось убедиться, что придать золоту все нужные формы способом литья не удается. При изготовлении, например, обычного кувшина ручку приходилось отливать отдельно, а 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. Детали из этих металлов соединяются между собой при температуре, значительно более низкой, чем температура плавления меди, золота или любого их сплава. Такие соединения называют золотыми печатями. Их используют при изготовлении некоторых типов радиоламп, хотя прочность золотых печатей несколько ниже прочности соединений, полученных путем сплавления. Из сплавов золота с серебром или медью делают волоски гальванометров и других точных приборов, а также миниатюрные электрические контакты, предназначенные для приема огромного числа замыканий и размыканий. При этом, что особенно важно, эти конструктивно несложные детали должны работать без прилипания контактов, должны реагировать на каждый импульс.
В сплавах, обеспечивающих наименьшее прилипание, 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 с подобными свойствами, способные конкурировать с золотыми. Это, например, сплав платины с 18% иридия , но он дороже любого из перечисленных сплавов. Да и все лучшие контактные сплавы очень дороги, однако без них не может обойтись современная космическая техника. Кроме того, их применяют в наиболее важных аппаратах не космического назначения, от которых требуется особая надежность.
Золото и его сплавы стали конструкционным материалом не только для миниатюрных радиоламп и контактов, но и для гигантских ускорителей элементарных частиц. Ускоритель, как правило,-это огромная кольцевая камера - труба, свернутая в баранку. Чем большее разрежение удается создать в такой трубе, тем дольше могут жить в ней элементарные частицы. Трубы изготовляют из нержавеющей стали, выплавленной в вакууме. Внутреннюю поверхность трубы полируют до зеркального блеска - при такой поверхности легче поддерживать глубокое разрежение.
Давление в ускорителе элементарных частиц не превышает миллиардных долей атмосферного. Излишне объяснять, насколько сложно поддержать в гигантской «баранке» такой вакуум, тем более что в баранке имеются отводы, рукава, стыки.
Уплотняющие кольца и шайбы для ускорителей делают из мягкого пластичного золота. Золотом паяют стыки камеры.
В некоторых случаях пластичность золота оказывается незаменимым качеством, а в других, наоборот, создает затруднения. Одно из старейших применений золота - изготовление зубных протезов. Конечно, мягкому металлу легче придать нужную форму, но зубы из чистого золота сравнительно быстро изнашиваются. Поэтому зубные протезы и ювелирные изделия изготовляют не из чистого золота, а из его сплавов с серебром или медью. В зависимости от содержания серебра такие сплавы имеют неодинаковый цвет: при 20-40% серебра получается зеленовато-желтый металл, при 50% - бледно-желтый.
Сплавы дополнительно упрочняют термической обработкой, и при этом золото ведет себя очень своеобразно. Хорошо известен процесс закалки стали: металл нагревают до определенной температуры и затем быстро охлаждают. Такая обработка придает стали твердость. Что-бы 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.
Позолота
Золото - один из самых тяжелых металлов
, только осмий , иридий и платина превосходят его по плотности. Если бы носилки фараонов были действительно золотыми, они были бы в два с половиной раза тяжелее железных. Носилки были деревянными, покрытыми тончайшей золотой фольгой.
Любопытная деталь: плотность вольфрама почти совпадает с плотностью 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.
Золотые покрытия известны с глубокой древности. Тончайшие листы золота приклеивали к дереву, меди, а позже 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 небольшого количества цианистой меди придает покрытию красный оттенок, а в сочетании с цианистым серебром - розовый: с помощью одного цианистого серебра можно получить зеленоватый оттенок золотых покрытий.
Золотые покрытия отличаются высокой стойкостью и хорошо отражают свет. В наше время золочению подвергают детали проводников в высоковольтной радиоаппаратуре, отдельные части рентгеновских аппаратов. Изготовляют отражатели с золотым покрытием для сушки инфракрасными лучами. Позолоченной была поверхность нескольких искусственных спутников Земли: позолота предохраняла спутники от коррозии и избыточного тепла.
Новейший способ нанесения золотых покрытий - катоидное распыление. Электрический разряд в разряженном газе сопровождается разрушением катода. При этом частицы катода летят с огромной скоростью и могут осаждаться не только на металле, но и на других материалах: бумаге, дереве, керамике, пластмассе. Этот способ получения тончайших золотых покрытий применяется при изготовлении фотоэлементов, специальных зеркал и в некоторых других случаях.
Краски золота
«Благородство» золота простирается лишь до определенных пределов. Иначе говоря, можно сравнительно легко получить его соединения с другими элементами. Даже в природе встречаются руды, в которых золото находится не в свободном состоянии, а в соединении с теллуром или селеном .
Промышленный процесс извлечения золота из руд - цианирование - основан на взаимодействии золота с цианидами щелочных металлов:
4Au + 8KCN + 2Н 2 О + O 2 → 4К + 4КОН.
В основе другого важного процесса - хлоринации (его используют сейчас не столько для извлечения, сколько для аффинажа золота) - лежит взаимодействие золота с хлором.
Некоторые соединения золота имеют промышленное применение. В первую очередь, это хлорное золото АuСl 3 , образующееся при растворении золота в царской водке. С помощью этого соединения получают высококачественное красное стекло - золотой рубин. Впервые такое стекло изготовлено в конце XVII столетия Иоганном Кункелем, но описание способа его получения появилось только в 1836 г. К шихте добавляют раствор хлорного золота и, изменяя последний, получают стекло с различными оттенками - от нежно-розового до темно-пурпурного. Лучше всего принимают окраску стекла, в состав которых входит окись свинца. Правда, в этом случае в шихту приходится вводить еще один компонент - осветлитель, 0,3-1,0% «белого мышьяка» As 2 0 3 . Окраска стекла соединениями золота обходится не очень дорого - для однородного интенсивного окрашивания всей массы нужно не более 0,001- 0,003% АuСl 3 .
Придать стеклу красный цвет можно также введением в шихту соединений меди или селена и кадмия. Они, безусловно, дешевле соединений золота, но работать с ними и Получать с их помощью продукцию высокого качества намного сложнее. Изготовление «медного рубина» затрудняется непостоянством окраски: оттенок сильно зависит от условий варки. Трудность получения «селенового рубина» - выгорание самого селена и серы из сернистого кадмия, входящего в состав шихты. «Золотой рубин» не теряет цвета при высокотемпературной обработке. Неоспоримое преимущество способа его получения заключается в том, что неудачную варку можно исправить последующей переплавкой. Как окрашивающее вещество хлорное золото используется также при рисовании по стеклу и фарфору. Кроме того, оно с давних пор служит тонирующим реагентом 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 NaAuCl 4 .
Золото в медицине
Первые попытки применять золото
в медицинских целях относятся еще ко временам алхимии, но они были немногим успешнее поисков философского камня. В XVI в. 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 лишено разумных оснований: in vitro, т. е. вне организма, «в пробирке», эти соли губительно действуют на туберкулезную палочку, но для эффективной борьбы с болезнью нужна довольно высокая концентрация этих солей. В наши дни соли золота имеют значение для борьбы с туберкулезом лишь постольку, поскольку они повышают сопротивляемость заболеванию.
Выяснено также, что хлорное золото при концентрации 1: 30 000 начинает тормозить спиртовое брожение, с повышением концентрации до 1: 3900 -уже значительно угнетает его, а при концентрации 1: 200 - полностью останавливает.
Более эффективным медицинским средством оказался тиосульфат золота и натрия AuNaS 2 0 3 , который успешно применяется для лечения трудноизлечимого кожного заболевания - эритематозной волчанки. В медицинской практике стали применять и органические соединения золота, прежде всего кризолган и трифал.
Кризолган одно время широко применяли в Европе для борьбы с туберкулезом, а трифал, менее токсичный и более эффективный, чем тиосульфат золота и натрия,- как лекарство от эритематозной волчанки. В Советском Союзе был синтезирован высокоактивный препарат - кризанол (Au-S-СН 2 -СНОН-CH 2 S0 3) 2 Ca для лечения волчанки, туберкулеза, проказы.
После открытия радиоактивных изотопов золота его роль в медицине заметно возросла. Коллоидные частицы изотопов используют для лечения злокачественных опухолей. Эти частицы физиологически инертны, и потому их не обязательно как можно скорее выводить из организма. Введенные в отдельные области опухоли, они облучают только пораженные места. При помощи радиоактивного золота удается излечивать некоторые формы рака. Создан специальный «радиоактивный пистолет», в обойме которого 15 стерженьков из радиоактивного золота с периодом полураспада в 2,7 суток. Практика показала, что лечение «радиоактивными иголками» дает возможность ликвидировать поверхностно расположенную опухоль молочной железы уже на 25-й день.
Золотой катализ
Радиоактивное золото нашло применение не только в медицине. В последние годы появились сообщения о возможности заменять им платиновые катализаторы нескольких важных нефтехимических и химических процессов.
Особенно интересны перспективы использования каталитических свойств золота в двигателях сверхскоростных самолетов. Известно, что выше 80 км в атмосфере содержится довольно много атомарного кислорода. Объединение отдельных атомов кислорода в молекулу 0 2 сопровождается выделением большого количества тепла. Золото каталитически ускоряет этот процесс.
Трудно представить себе сверхскоростной самолет, работающий практически без горючего, но теоретически такая конструкция возможна. Двигатель будет работать за счет энергии, выделяющейся при реакции димеризации атомарного кислорода. Поднявшись на высоту 80 км (т. е. значительно превысив потолок современных самолетов), пилот включит кислороднокаталитический двигатель, в котором атмосферный кислород будет контактировать с катализатором.
Конечно, пока трудно предугадать, какие характеристики будет иметь такой двигатель, но сама по себе идея очень интересна и, видимо, не бесплодна. На страницах зарубежных научных журналов обсуждались возможные конструкции каталитической камеры, доказывалась даже нецелесообразность применения мелкодисперсного катализатора. Все это свидетельствует о серьезности намерений. Может 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.
НА ЗОЛОТОЙ ПОДЛОЖКЕ. При ядерном синтезе менделевия мишенью служила золотая фольга, на которую электрохимическим путем было нанесено ничтожное количество (всего около миллиарда атомов) эйнштейния. Золотые подложки для ядерных мишеней были использованы и при синтезе других трансурановых элементов.
СПУТНИКИ ЗОЛОТА. Самородки редко бывают чисто золотыми. Обычно в них имеется довольно много меди или серебра. Кроме того, в самородном золоте иногда содержится теллур.
ЗОЛОТО ОКИСЛЯЕТСЯ. При температуре выше 100°С на поверхности золота образуется окисная пленка. Она не исчезает и при охлаждении; при 20°С толщина пленки равна примерно 30 А°.
ЕЩЕ О ЗОЛОТЫХ КРАСКАХ. В конце прошлого века химикам впервые удалось получить коллоидные растворы золота. Цвет растворов оказался фиолетовым. А в 1905 г., действуя спиртом на слабые растворы хлористого золота, получили коллоидные растворы золота синею и красного цвета. Цвет раствора зависит от размера коллоидных частиц.
ЗОЛОТО В ПРОИЗВОДСТВЕ ВОЛОКНА. Нити искусственного и синтетического волокна получают в устройствах, называемых фильерами. Материал фильер должен быть устойчивым к агрессивной среде прядильного раствора и достаточно прочным. В производстве нитрона применяют фильеры из платины, в которую добавлено золото. Добавкой золота достигаются две цели: фильеры становятся дешевле (ибо платина дороже золота) и прочнее. И тот и другой металл в чистом виде мягкие, однако в сплаве они представляют собой материал не только повышенной прочности, но даже пружинящий.
ЗОЛОТАЯ ПУЛЯ. Президент республики был сражен выстрелом. Убийца получил обусловленное вознаграждение от пославших его. Доказательством того, что именно он выполнил «поручение», должно было стать газетное сообщение о том, что пуля, сразившая президента, была золотой. Это сюжет известного фильма одноименного названия. Однако золотые пули, оказывается, использовались и ранее в менее драматической обстановке. В первой половине прошлого века купец Шелковников ехал из Иркутска в Якутск. Из разговоров на стоянке Крестовая он узнал, что тунгусы (эвенки), промышляющие зверя и птицу, покупают порох в фактории, а свинец добывают сами. Оказывается, по руслу речки Тонгуда можно набрать много «мягких желтых камней», которые легко округлить, а но весу они такие же тяжелые, как и свинец. Купец понял, что речь идет о россыпном золоте, и вскоре в верховьях этой речки были организованы золотые прииски.
ЗОЛОТОЕ СИТО. Известно, что золото можно прокатать в тончайшие, почти прозрачные листки, голубоватые на просвет. При этом в металле образуются мельчайшие поры, которые могли бы служить молекулярным ситом. Американцы пытались сделать установку для разделения изотопов урана на золотых молекулярных ситах, превратив для этого несколько тонн драгоценного металла в тончайшую фольгу, однако дальше дело не пошло. То ли сита оказались недостаточно эффективными, то ли была разработана более дешевая технология, то ли просто золота пожалели - так или иначе, но фольгу опять переплавили в слитки.
ПРОТИВ ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ. При контакте стали с водородом, особенно в момент выделения последнего, газ, «внедряясь» в металл, делает его хрупким. Это явление так и называют водородной хрупкостью. Чтобы устранить его, детали аппаратов, а иногда и аппараты целиком покрывают тонким слоем золота. Это, конечно, дорого, но приходится идти на такую меру, поскольку от водорода золото защищает сталь лучше, чем любое другое покрытие, а ущерб от водородной хрупкости достаточно велик...
ИСТОРИЯ С ДУЭЛЯНТОМ. Известный изобретатель Эрнст Вернер Сименс в молодости дрался на дуэли, за что был водворен в тюрьму на несколько лет. Он сумел добиться разрешения организовать в своей камере лабораторию и продолжал в тюрьме опыты по гальванотехнике. 15 частности, он разрабатывал способ золочения не драгоценных металлов. Когда эта задача была уже близка к разрешению, пришло помилование. Но, вместо того чтобы радоваться полученной наконец свободе, узник подал просьбу оставить его еще на некоторое время в тюрьме - чтобы он мог закончить опыты. Власти не откликнулись на просьбу Сименса и выставили его из «обжитого помещения». Пришлось ему оборудовать лабораторию заново и уже на воле заканчивать начатое в тюрьме. Сименс получил-таки патент па способ золочения, но произошло это позже, чем могло быть.
ЗОЛОТО В СОКЕ БЕРЕЗ. Золото не относится к числу жизненно важных элементов. Более того, роль его в живой природе весьма скромная. Однако в 1977 г. в журнале «Доклады Академии наук СССР» (т. 234, № I) появилось сообщение о том, что в соке берез, растущих над золотоносными месторождениями, наблюдается повышенное содержание золота, как, впрочем, и цинка, если под почвой скрыты месторождения этого отнюдь не благородного металла.
ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ. Казалось бы, медицинские препараты золота, элемента химически пассивного, должны быть препаратами без противопоказаний или почти без противопоказаний. Однако это не так. Препараты золота нередко вызывают побочные явления - повышение температуры, раздражение почек и кишечника. При тяжелых формах туберкулеза, сахарном диабете, заболеваниях крови, сердечно-сосудистой системы, печени и некоторых других органов применение препаратов с золотом может принести больше вреда, чем пользы.
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 называют 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 литосфере 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 других). В рудах 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 Золота приблизительно 10 -6 г/л. Оно мигрирует в почвах и оттуда попадает в растения; некоторые из них концентрируют Золото, например хвощи, кукуруза. Разрушение эндогенных месторождений Золота приводит к образованию россыпей Золота, имеющих промышленное значение. Золото добывается в 41 стране; его основные запасы сосредоточены в СССР, ЮАР и Канаде.
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 Au 1+ 1,37 Å. Плотность (при 20°С) 19,32 г/см 3 , t пл 1064,43 °С, t кип 2947 °С; термический коэффициент линейного расширения 14,2·10 -6 (0-100 °С); удельная теплопроводность 311,48 вт/(м·K) ; удельная теплоемкость 132,3 дж/(кг·К) (при 0°-100 °С); удельное электросопротивление 2,25·10 -8 ом·м (2,25·10 -6 ом·см) (при 20 °С); температурный коэффициент электросопротивления 0,00396 (0-100 °С). Модуль упругости 79·10 3 Мн/м 2 (79·10 2 кгс/мм 2), для отожженного Золота предел прочности при растяжении 100-140 Мн/м 2 (10-14 кгс/мм 2), относительное удлинение 30- 50% , сужение площади поперечного сечения 90%. После пластической деформации на холоду предел прочности повышается до 270-340 Мн/м 2 (27-34 кгс/мм 2). Твердость по Бринеллю 180 Мн/м 2 (18 кгс/мм 2) (для Золота отожженного около 400 °С).
Химические свойства Золота. Конфигурация внешних электронов атома Золота 5d 10 6s 1 . В соединениях Золото имеет валентности 1 и 3 (известны комплексные соединения, в которых Золото 2-валентно). С неметаллами (кроме галогенов) Золото не взаимодействует. С галогенами Золото образует галогениды, например 2Аu + ЗCl 2 = 2АuCl 3 . В смеси соляной и азотной кислот Золото растворяется, образуя золотохлористоводородную кислоту Н[АuСl 4 ]. В растворах цианида натрия NaCN (или калия KCN) при одновременном доступе кислорода Золото превращается в цианозурат (I) натрия 2Na. Эта реакция, открытая в 1843 году П. Р. Багратионом, получила практическое применение только в конце 19 века (Цианирование). Для Золота характерна легкая восстановимость его из соединений до металла и способность к комплексообразованию. Существование оксида Золота (I) Аu 2 О, сомнительно. Хлорид Золота (I) AuCl получается при нагревании хлорида Золота (III): АuCl 3 = AuCl + Cl 2 .
Хлорид Золота (III) АuCl 3 получается действием хлора на порошок или тонкие листочки Золото при 200 °С. Красные иглы АuCl 3 дают с водой коричнево-красный раствор комплексной кислоты: АuCl 3 + Н 2 О = Н 2 [АuОCl 3 ].
При осаждении раствора АuCl 3 едкой щелочью выпадает амфотерный желто-коричневый гидрооксид Золота (Ш) Аu(ОН) 3 с преобладанием кислотных свойств; поэтому его называется золотой кислотой, а его соли - ауратами (III). При нагревании гидрооксид Золота (III) превращается в оксид Золота Аu 2 О 3 , который выше 220° разлагается по реакции: 2Au 2 O 3 = 4Au + 3O 2 .
При восстановлении солей Золота хлоридом олова (II)
2АuCl 3 + 3SnCl 2 = 3SnCl 4 + 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 (FeSO 4 , H 2 SO 3 , H 2 C 2 O 4 и других) или на применении пробирного анализа.
Получение Золота и его аффинаж. Из россыпных месторождений Золото можно извлечь отмучиванием, основанным на большой разности плотностей Золота и пустой породы. 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 16 века) и цианированию, получившему широкое распространение в Америке, Африке и Австралии в 1890-х годах. В конце 19 - начале 20 века 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 год) аноды, отлитые из нечистого Золото, подвешивают в ванне, содержащей солянокислый раствор АuCl 3 , 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%.
Применение Золота. Золото в условиях товарного производства выполняет функцию денег. В технике Золото применяют в виде сплавов с других металлами, что повышает прочность и твердость Золота и позволяет экономить его. Содержание Золота в сплавах, применяемых для изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, полуфабрикатов зубопротезного производства и т. д., выражают пробой; обычно добавкой служит медь (так называемая 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 искусстве. Золото применяется с древнейших времен в ювелирном искусстве (украшения, культовая и дворцовая утварь и т. д.), а также для золочения. Благодаря своей мягкости, ковкости, способности тянуться Золото поддается особо тонкой обработке чеканкой, литьем, гравировкой. Золото используют для создания разнообразных декоративных эффектов (от глади желтой 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 других металлов в различные цвета, применяется в сочетании с драгоценными и поделочными камнями, жемчугом, эмалью, чернью.
Экономическое значение Золота. Золото в условиях товарного производства выполняет функцию всеобщего эквивалента. Выражая стоимость всех других 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 объеме и весе), легко поддается обработке. Значительное количество Золото 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 других прогрессивных отраслях), а также как материал для изготовления ювелирных изделий.
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 еще за 1500 лет до н. э. в Китае, Индии, Египте и государствах Месопотамии, а в Древней Греции - в 8-7 веках до н. э. В Лидии, богатой месторождениями Золота, в 7 веке до н. э. началась чеканка первых в истории монет. Имя лидийского царя Креза (правил около 560-546 годов до н. э.) стало синонимом несметного богатства. На территории Армении монеты из Золота чеканились в 1 веке 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 века из Нового Света в Европу ввозилось преимущественно Золото (97-100% ввозимого металла), а со 2-й трети 16 века, после открытия богатейших месторождений серебра в Мексике и Перу - преимущественно серебро (85-99%). В России в начале 19 века стали разрабатываться новые месторождения Золота на Урале и в Сибири, и в течение трех десятилетий страна занимала первое место в мире по его добыче. В середине 19 века были открыты богатые месторождения Золота в США (Калифорния) и Австралии, в 1880-х годах - 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 еще продолжало широко использоваться серебро. В конце 19 века 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. Первой к золотому монометаллизму перешла в конце 18 века Великобритания. К началу 20 века золотая валюта утвердилась в большинстве стран мира.
Отражая отношения людей в условиях товарного производства, власть Золота выступает на поверхности явлений как отношение вещей, кажется натуральным внутренним свойством Золота и порождает золотой и денежный фетишизм. Страсть к накоплению золотых богатств растет безгранично, толкает на чудовищные преступления. Особенно возрастает власть Золота при капитализме, когда товаром становится рабочая сила. Образование при капитализме мирового рынка расширило сферу обращения Золота и сделало его мировыми деньгами.
В период общего кризиса капитализма подрывается золотой стандарт. Во внутреннем обращении капиталистических стран господствующими становятся бумажные деньги и неразменные на Золото банкноты. Ограничиваются или вовсе запрещаются вывоз Золота и его купля-продажа. В связи с этим Золото перестает выполнять функции средства обращения и средства платежа, но, выступая идеально как мера стоимости, а также сохраняя значение средства образования сокровищ и мировых денег, остается базой денежных систем и главным средством окончательного урегулирования взаимных денежных требований и обязательств капиталистических стран. Размеры запасов Золота - важный показатель устойчивости валют и экономического потенциала отдельных стран. Купля-продажа Золото для промышленного потребления, а также и для частной тезаврации (накопления) осуществляется на специальных рынках золота. Выпадение Золота из свободного межгосударственного рыночного оборота вызвало сокращение его доли в валютной системе мира и, прежде всего, в валютных резервах стран (с 89% в 1913 до 71% в 1928, 69% в 1958 и 55% в 1969). Все более значительная часть вновь добываемого Золота поступает для тезаврации и промышленного использования (в современной химической промышленности, для ракетостроения, космической техники).
С 1 января 1961 года золотое содержание советского рубля установлено в 0,987412 г чистого Золота. Это же количество Золота было положено в основу переводного рубля - международной валюты стран - членов СЭВ.
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.
