Какими свойствами обладает химический элемент золото? Свойства, формула и область применения золота Строение молекулы золота

Химические свойства.

Несмотря на то, что золото в периодической системе Д. И. Менделеева находится в одной группе с серебром и медью, его химические свойства гораздо ближе к химическим свойствам металлов платиновой группы. Электродный потенциал пары Au – Au (111) равен – 1,5 В. Вследствие такого высокого значения на золото не действуют разбавленные и концентрированные HCI, HNO, HSO. Однако в HCI оно растворяется в присутствии таких окислителей, как двуокись магния, хлористое железо и медь, а также под большим давлением и при высокой температуре в присутствии кислорода. Золото легко растворяется также в смеси HCI и HNO (царская водка). В химическом отношении золото - малоактивный металл. На воздухе оно не изменяется, даже при сильном нагревании. Золото легко растворяется в хлорной воде и в аэрируемых растворах цианидов щелочных металлов. Ртуть также растворяет золото, образуя амальгаму, которая при содержании более 15% золота становится твердой. Известны два ряда соединений золота, отвечающие степеням окисления +1 и +3. Так, золото образует два оксида – оксид золота, или закись золота, Au O и оксид золота, или окись золота, Au O. Более устойчивы соединения, в которых золото имеет степень окисления +3. Соединения золота легко восстанавливаются до металла. Восстановителями могут быть водород под большим давлением, многие металлы, стоящие в ряду напряжений до золота, перекись водорода, двух хлористое олово, сернокислое железо, треххлористый титан, окись свинца, двуокись марганца, перекиси щелочных и щелочноземельных металлов. Для восстановления золота используют также различные органические вещества: муравьиную и щавелевую кислоты, гидрохинон, гидразин, метол, ацетилен и др. Для золота характерна способность к образованию комплексов с кислородом и серосодержащими лигандами, аммиаком и аминами вследствие высокой энергии образования соответствующих ионов. Чаще всего встречаются соединения одновалентного и трехвалентного золота. Часто их рассматривают как сложные молекулы, состоящие из равного числа атомов Au (1) и Au (3). Трехвалентное золото – очень сильный окислитель, оно образует много устойчивых соединений. Золото соединяется с хлором, фтором, йодом, кислородом, серой, теллуром и селеном.

Физико-механические свойства.

Золото давно является объектом научных исследований и

относится к числу металлов, чьи свойства изучены достаточно глубоко. Атомный номер золота 79, атомная масса 197.967, атомный объем 10.2см /моль. Природное золото моноизотопно и в нормальных условиях инертно по отношению к большинству органических и неорганических веществ. Золото имеет гранецентрированную кубическую решетку и не претерпевает аллотропических превращений. Большие расхождения существуют в результате измерения температуры плавления золота – от 1062.7 до 1067.4 С. Как правило, температурой плавления золота считают 1063 С. Теплота сублимации золота при 25 С равна 87.94 ккал. Поверхностное натяжение расплавленного золота составляет 1.134 Дж/м. Теплопроводность золота  при 20 С составляет 0.743 кал и мало меняется с повышением температуры. При низких температурах наблюдается максимум теплопроводности при 10 К. Температурный коэффициент электросопротивления при 0 – 100 С равен 0.004 С. Облучение, наклеп и закалка золота приводят в результате образования дефектов решетки к небольшим изменениям параметра решетки и объема металла. Однако эти изменения очень не значительны, линейные размеры изменяются лишь на несколько сотых процентов. В процессе отжига происходит термический возврат свойств, изменение которых было вызвано дефектами решетки. Упрочение в процессе пластической деформации весьма не значительно вследствие склонности золота к рекристаллизации в процессе деформирования.

Общая характеристика золота.

Золото - ярко-жёлтый блестящий металл. Золото – один из самых малоактивных металлов, стандартный электродный потенциал его равен +1,68 В.Оно очень ковко и пластично; путём прокатки из него можно получить листочки толщиной менее 0.0002мм, а из 1 грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3.5км. Золото - прекрасный проводник тепла и электрического тока, уступающий в этом отношении только серебру и меди. Золото очень мягкий металл (и опять-таки не самый мягкий, свинец и олово, например, еще мягче). Чистое золото царапается ногтем. Мягкость всегда делала золото очень удобным для обработки материалом. Ввиду мягкости золото употребляется в сплавах, обычно с серебром или медью. Эти сплавы применяются для электрических контактов, для зубопротезирования и в ювелирном деле. Золото очень легко истирается, превращаясь в тончайшую пыль. Благодаря этому свойству оно рассеяно везде, и таким образом, широко распространено в природе. Золото очень ковко и тягуче, что, конечно, является результатом его мягкости. На воздухе оно не изменяется даже при высоких температурах, не растворяется в соляной, серной и азотных кислотах. Но в царской водке золото легко растворяется с получением комплексной золотохлористоводородной кислоты:

Au + HNO + 4HCl = H + NO + 2H O

Так же легко растворяется золото в хлорной воде, ртути и в аэрируемых (продуваемых воздухом) растворах цианидов щелочным металлов.

Золото в природе.

Золото встречается в природе почти исключительно в самородном состоянии, главным образом в виде мелких зёрен, вкраплённых в кварц или содержащихся в кварцевом песке. В небольших количествах золото встречается в сульфидных рудах железа, свинца и меди. Следы его открыты в морской воде. Крупные месторождения золота находятся в Южной Африке, на Аляске, в Канаде и Австралии.

Золото отделяется от песка и измельченной кварцевой породы промыванием водой, которая уносит частицы песка, как более лёгкие, или обработкой песка жидкостями, растворяющими золото. Чаще всего применяется раствор цианида натрия (NaCN), в котором золото растворяется в присутствии кислорода с образованием комплексных анионов - :

4Au + 8NaCN + O 2 + 2H 2 0 -> 4Na + 4NaOH

Из полученного раствора золото выделяют цинком:

2Na + Zn -> Na 2 + 2Au

Освобождённое золото обрабатывают для отделения от него цинка разбавленной серной кислотой, промывают и высушивают. Дальнейшая очистка золота от примесей (главным образом от серебра) производится обработкой его горячей концентрированной серной кислотой или путём электролиза.

Метод извлечения золота из руд с помощью растворов цианидов калия или натрия был разработан в 1843 году русским инженером П.Р.Багратионом. Этот метод, принадлежащий к гидрометаллургическим способам получения металлов, в настоящее время наиболее распространён в металлургии золота. Самородное золото, имеющее примеси серебра и меди, существенно отличается от искусственных сплавов с этими же металлами. Сплав имеет однородную структуру, которая образуется в результате затвердевания расплавленной смеси металлов. Самородный металл появляется в результате кристаллизации из водных растворов.

В чистом виде золото имеет красивый соломенно-желтый цвет с сильным металлическим блеском. В данном случае можно сказать что золото – самый желтый из всех металлов.

В природе золото в чистом виде не встречается, а металлы-примеси (прежде всего медь и серебро) придают ему различные цвета и оттенки – от бледно-желтого (даже зеленоватого) до ярко желто-красного. Примесь палладия окрашивает золото в белый цвет (“белое” золото).

Цвет золота также зависит от толщены куска металла и его агрегатного состояния. Так, очень тонкая золотая пластинка имеет на просвет зеленый цвет. Такого же цвета и расплавленное золото, а его пары – зеленовато-желтого. В депрессионном состоянии золото обычно рубинового или темно-фиолетового цвета.

говорить о его применении.

Иногда самородное золото бывает покрыто пленкой оксидов железа. В этом случае цвет его может быть самым заурядным – грязно-бурым, коричневым, а то и почти черным. При добыче такое золото очень трудно отличить от вмещающей пустой породы, и поэтому нужен весьма тщательный контроль, чтобы избежать потерь. О таком золоте говорят что оно “в рубашке”, которая может состоять не только из оксидов железа. В некоторых случаях это могут быть мельчайшие частицы пустой породы, вдавленные в поверхность золотины. Надо сказать, что такая “рубашка” не только мешает различать золото, но и затрудняет его обработку.

Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи. Дробность атомной массы природного золота (196,9) говорит о том, что оно состоит из смеси различных изотопов. Как и положено “благородному” металлу, золото в химические реакции вступает очень не охотно, но с некоторыми элементами оно все-таки взаимодействует, в частности с галоидами (хлором, бромом, йодом), образуя соединения типа AuCl, AuCl 3 . Взаимодействует оно также с цианидами, ртутью и теллуром. Существуют соединения, полученные искусственным путем, в том числе и так называемое гремучее золото – Au(NH) 3 , (CH) 3, которое легко взрывается при ударе или просто при нагреве. В некоторых жидкостях, хотя и очень трудно, золото растворяется. Извлечение золота из руд, песков и концентратов, основанное на его растворении в цианидах, - один из основных процессов при его гидрометаллургической переработке.

Золото кристаллизуется в кубической системе. Форма кристаллов может быть удлиненной или октаэдрической. При затвердевании после плавки кристаллы золота выглядят неправильными многоугольниками. Чем медленнее идет охлаждение, тем больше размеры кристаллов.

В 1953 году Ф. Фриденсбург, исходя из предельной глубины разработки 3000м, определил, что земная кора содержит 4 470 000 т золота. В настоящее время золотые рудники ЮАР вплотную подошли к 4-километровой глубине. Результаты расчетов для этой глубины еще более впечатляющие.

Находки золота в метеоритах являются неопровержимым доказательством того, что золото распространено не только на Земле, но и на других космических телах.

Но золото встречается не только в горных породах. Весьма много его в морях и океанах, хотя концентрация его и общее количество не установлены.

Применение золота в науке и технике

Тысячелетиями золото использовалось для производства ювелирных украшений и монет, а применение золота для зубопротезирования известно еще древним египтянам. Применение золота в стекольной промышленности известно с конца XVII в. Золотую фольгу, а позднее гальванопокрытия золотом широко применяли для золочения куполов церковных храмов. Лишь последние 40 – 45 лет можно отнести к периоду чисто технического применения золота. Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни какой другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро – и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, ядро золота имеет большое сечение захвата нейтронов, способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%, в сплавах оно обладает каталитическими свойствами. Золото очень технологично, из него легко изготавливают сверхтонкую фольгу и микронную проволоку. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику. Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойств послужила причиной широкого использования золота в важнейших современных отраслях техники: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, химии.

Следует отметить, что в электронике на 90% золото используют в виде покрытий. Электроника и связанные с ней отрасли машиностроения являются основными потребителями золота в технике. В этой области золото широко используют для соединения интегральных схем сваркой давлением или ультразвуковой сваркой, контактов штепсельных разъемов, в качестве тонких проволочных проводников, для пайки элементов транзисторов и других целей. В последнем случае особенно важно то, что золото образует легкоплавкие эвтектики с индием, галлием, кремнием и другими элементами, которые обладают проводимостью определенного типа. Помимо технологических усовершенствований в электронике, для ряда деталей и узлов вместо золота стали использовать палладий, покрытия оловом, сплавами олова со свинцом и сплавом 65% Sn + 35% Ni с золотым подслоем. Сплав олова с никелем обладает высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, приемлемой величиной контактного сопротивления и электропроводностью. Несмотря на то, что в настоящее время расход золота в электронике непрерывно возрастает, считается, что он мог быть на 30% выше, если бы не меры, направленные на экономию золота.

В микроэлектронике широко применяют пасты на основе на основе золота с различным электросопротивлением. Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратуры обусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро, платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующих микротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшие результаты. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризует органические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы. Золотые припои с низким давлением пара используют для пайки вакуумноплотных швов деталей электронных ламп, а также для пайки узлов в аэрокосмической промышленности.

В измерительной технике для контроля температуры и, особенно для измерений низких температур используют сплавы золота с кобальтом или хромом. В химической промышленности золото главным образом используют для плакирования стальных труб, предназначенных для транспортировки агрессивных веществ.

Золотые сплавы применяют в производстве часовых корпусов и перьев для авторучек. В медицине используют не только зубопротезные золотые сплавы, но и медицинские препараты, содержащие соли золота, для различных целей, например при лечении туберкулеза. Радиоактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей. В научных исследованиях золото используют для захвата медленных нейтронов. С помощью радиоактивных изотопов золота изучают диффузионные процессы в металлах и сплавах.

Золото применяют для металлизации оконных стекол зданий. В жаркие летние месяцы через оконные стекла зданий проходит значительное количество инфракрасного излучения. В этих обстоятельствах тонкая пленка (0.13 мкм) отражает инфракрасное излучение и в помещении становится значительно прохладнее. Если через такое стекло пропустить ток, то оно обретет противотуманные свойства. Покрытые золотом смотровые стекла судов, электровозов и т.д. эффективны в любое время года.

План.

Общая характеристика золота.

Химические свойства.

Физико-механические свойства.

Золото в природе.

Применение золота в науке и технике.

Список используемой литературы.

Список используемой литературы.

1. Анюфриева Л.В. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. Москва изд. «АСТ-ПРЕСС», 1994.

2. Манкевич В.А. Основы химии. Справочник. Санкт-Петербург,1990

3. Степин Б.Д Книга по химии для домашнего чтения. Москва: Химия, 1995.

4. Токарев Б.Н. Любознательным о химии. Москва изд. «Химия», 1978г.

5. Популярная библиотека химических элементов. Изд. «Наука» Москва 1973г.

6. Химия. Энциклопедия. Под редакцией В.Володина. Москва 2000г.

Золото будоражило умы человечества еще со времен Древнего Египта, Месопотамии, Индокитая. Со временем его стоимость только росла, и тенденция роста продолжается по сей день. Этот металл всегда был в цене благодаря своей дефицитности, красоте, а также немаловажную роль сыграли физические и химические свойства драгметалла. С момента открытия химии как науки, ученых интересовала формула золота, которую они поспешили изучить.

Итак, в таблице Менделеева золото находится под 79 номером и называется Aurum, сокращенное обозначение - Аu. Элемент располагается в одиннадцатой группе шестом периоде. Номер группы указывает на последовательность атомов по возрастанию заряда ядра с однотипным строением электронов.

Таблица Менделеева

Эта группа еще называется группой меди. В нее входят: медь, серебро, золото и рентгений (унуний). Чем больше группа элемента, тем больше проявляются его металлические и восстановительные свойства. Период указывает на заполненность электронами внешних оболочек. Это свойство также характеризует возрастание металлических свойств.

Формула золота в электронном виде выглядит так: 4f14 5d10 6s1. Как таковой химической формулы металл не имеет, потому что химический состав золота однородный, то есть из одного вида атомов. Зато золоту присвоили международный регистрационный номер, он записывается так: CAS: 7440-57-5.

Золото, как и другие элементы в таблице, обладает химическими свойствами. Металл находят чаще всего в виде изотопов 197 Au. Валентность драгметалла +1 или +3. Поскольку алхимиков всегда интересовал способ искусственного образования золота, они досконально изучили все свойства. И пришли к выводу, что металл оказался не таким прочным и инертным, как считалось раньше.

До этих экспериментов золото ценилось еще и потому, что его нельзя было повредить ни одним химическим веществом, оно не меняет внешний вид со временем. Тем более что такие сильные вещества, как сера, кислород не действуют на золото вообще. Не дают реакций и следующие вещества: водород, азот, фосфор. Только галогены образуют соединения с драгметаллом, и у такого золота появляется химическая формула AuCl3, AuBr3.

Не стоит контактировать золоту с йодно-спиртовым раствором. Золото растворяется в царской водке - это смесь азотной и соляной кислот, которые используются в производстве для аффинажа, то есть очистки золота. Об этом средстве первым догадался арабский алхимик Гебер. При проведении этой операции образуются кристаллы золота, которые потом еще нужно осадить, например, с помощью медного купороса.

Золотой слиток

Также золото растворяется в нагретой селеновой кислоте. А вот в серной кислоте процессы происходят только в присутствии окислителей вроде диоксида марганца, азотной или йодной кислоты. Образовавшиеся дицианоаураты обрабатывают и получают чистое золото из руды.

А подлинность металла проверяют с помощью азотной кислоты. Реактив добавляют в чашку, нагревают её на плите и помешивают, доводя до кипения. Если никаких реакций не происходит, металл остается на месте и не растворяется - значит, он подлинный.

Мелкие частички золота не выпадают в осадок, а образуют вещества, называемые коллоидами. Частицы свободно плавают в толще раствора, придавая ему мутности. Коллоид можно закрасить. Если добавить восстановитель гидразин, раствор приобретет голубой оттенок.

А смесь коллоида, карбоната калия и танина образует красный цвет. Если раствор голубого цвета, считается что частицы большие и он грубодисперсный. А красный оттенок говорит о том, что коллоид мелкодисперсный.

Одно из главных преимуществ золото в естественных условиях, а не в лаборатории, это то, что драгметалл устойчив к коррозии. Изделие из золота не поменяет свой внешний вид спустя даже десять лет, оно только вырастет в цене. Такое свойство дало возможность называть золото благородным металлом.

Физические параметры металла

С точки зрения физики, у золота также немало преимуществ по сравнению с другими металлами. Чистое золото имеет ярко-желтый насыщенный цвет. Если у изделия есть оттенок, поинтересуйтесь, что входит в состав лигатуры. Добавление меди придает красноватый оттенок, серебро или другой белый металл в сплаве образуют белое золото. В природе на месторождении золота можно увидеть драгметалл с зеленым оттенком в зависимости от количества руды, входящей в состав.

По твердости золото считается мягким металлом. Шкала с критериями названа в честь Мооса, и самым твердым веществом на земле считается алмаз. Ему присвоили цифру 10. У золота этот показатель 2,5-3,0. Все потому, что чистое золото легко можно порезать ножом или даже просто поцарапать. Именно из-за этого ювелиры не хотят делать украшение из 999 пробы, поскольку она недолговечна и изделие нужно будет дополнительно покрывать защитными слоями сверху.

Чтоб в полевых условиях определить твердость металла, достаточно царапнуть по нему острым предметом. Если след остался, значит твердость ниже 5. А еще таким способом в старину проверяли подлинность монет. Их просто кусали, и если на деньгах оставались следы, это значит, что монеты настоящие.

Золото способно распыляться и рассеиваться, а также стираться. Поэтому монеты из чистого драгметалла быстро выходили из строя и становились непригодными для торговли. Металл легко полировать и использовать в качестве отражателя света.

Металл имеет высокую ковкость, пластичность и тягучесть. Именно благодаря этим свойствам из золота изготавливаются украшения и изделия разной формы. Есть возможность даже раскатать из металла тоненькие листы. Этот вид золота называют сусальным и им покрывают иконы, изделия интерьера.

Из металла создают очень маленькие чипы в микросхемах. К тому же, кроме ковкости, золото хорошо проводит электричество, и контакты не отходят друг от друга со временем. Расплавить золото можно при температуре 1063 градуса по Цельсию, а прокипятить - при 2947 градусах по Цельсию. Во время этих процессов металл потеряет свой цвет и станет бледно-зеленым.

Помогает золотоискателям такое свойство металла, как плотность. Она у золота в 19,3 раза больше, чем у воды. Поэтому золотые частицы оседают на дне проточных вод, также их легко промыть и очистить от примесей.

Использование золота

Благодаря всем свойствам и особенностям, металл используют в таких сферах, как:

• электроника (чипы, микросхемы);
• медицине (протезирование);
• ювелирное дело (украшения);
• производство деталей для лабораторий.

На производствах золото поддается аффинированию, то есть очистке от примесей. Делают это химическим или электрохимическим способом с помощью гальванизации. Эти процессы можно даже повторить в домашних условиях при наличии всех реактивов.

Особенно интересовались процессом образования золото и его составом алхимики. Эти люди вынашивали идею о производстве золота из воды и добыче его в лабораторных условиях. Процесс образования золота до конца непонятен, поэтому предоставить все условия для выработки золота не получается.

В последних результатах исследования биологи из Канады обнаружили бактерию, которая живет и размножается в водах, в которых есть ионы золота. Таким образом, бактерия вырабатывает вещество, которое называется делфибактином. Именно оно помогает осаждать частицы золота и образовывать самородок.

Несмотря на то что свойства золота давно определены, ученые до сих пор не могут разгадать процесс появления этого металла. Проверенных результатов пока нет. Поэтому драгметалл до сих пор растет в стоимости, многие инвесторы следят за его котировками на бирже.

Золото - это самый популярный драгоценный металл в мире. Всем нравится его яркость и блеск. Практически в каждой семье есть хоть какое-то украшение из этого металла. Формула золота волновала умы множества алхимиков и ученых. Ему посвящены сотни научных трудов. При этом не все люди знают, какие свойства золота помогли стать ему таким популярным. С каждым днем цена металла только растет. Так, на сегодняшний день стоимость грамма золота 999 пробы в Сбербанке России составляет 2536 рублей.

Общие сведения

Несмотря на то что золото - металл, который известен всему миру на протяжении тысяч лет, не все знают о том, что в природе оно встречается в различных видах и в разных местах. Размер его частиц может составлять от микрона до десятков сантиметров. Из-за различных примесей этот благородный металл не всегда имеет традиционный желтый цвет. Добыча золота - очень прибыльный бизнес, в основе которого лежат различные свойства этого природного материала. Именно знания о металле, накопленные веками, позволяют удовлетворять потребность в нем.

В химии золото (лат. Aurum) обозначается символом Au. В переводе на русский Aurum означает «желтый». Этот элемент относится к 1 группе периодической системы Менделеева. Его атомный номер - 79. Формула золота зависит от компонентов, входящих в сплав. В составе природного вещества присутствует изотоп 197 Au. Металл имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку типа Cu.

В природе существует 15 минералов, в которых содержится этот химический элемент. К ним относятся: самородное золото с примесями меди или серебра, порпесит, электрум, осмистый иридий (ауросмирид), калавертин, креннерит, летцит, сильванит, мутманит, нагиагит, монтбрейит и проч. Существуют и другие соединения, содержащие этот металл. Это платинистое, родистое, иридистое, медистое золото. В горных породах данное вещество чаще всего рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях золото нередко заключено в сульфиды и арсениды.

Ранее считалось, что этот элемент очень инертен, но многочисленные эксперименты с ним доказали, что это не совсем так. Такое заблуждение основывалось на том основании, что золото никак не изменяется при воздействии на него таких агрессивных агентов, как кислород и сера. Также оно не вступает в реакцию с такими химическими элементами, как азот, водород, фосфор, углерод. На него не действуют большинство минеральных кислот и щелочи.

Валентность этого химического элемента в различных соединениях обычно составляет +1 или +3. Галогены при нагревании образуют с золотом следующие соединения: AuCl3, AuF3, AuI, AuBr3. При комнатной температуре оно легко вступает в реакцию с бромной или хлорной водой. Химические свойства золота позволяют определить его подлинность в домашних условиях. Так, водно-спиртовой раствор йода и йодид калия оставляют на металле 583 и 585 пробы темные пятна, которые трудно вывести. Только золото выше 750 пробы при чистой качественной лигатуре не вступает в реакцию с этими веществами.

Металл не магнитится и не имеет никакого запаха. При помощи этих свойств можно также определить подлинность ювелирных изделий.

Способы химической добычи золота

В основе промышленного способа извлечения металла из руд, называемого цианированием, лежит способность золота растворяться в концентрированной серной кислоте. При этом в химической реакции должны присутствовать такие окислители, как азотная и йодная кислота, а также диоксид марганца.

Ранее для извлечения золота из горной породы использовалось его свойство растворяться в ртути. В результате такой реакции получалась амальгама - легкоплавкий сплав. Эта смесь химических веществ легко отделялась от пустой породы, а затем ее сильно нагревали. Летучая ртуть испарялась, а золото оставалась на дне емкости. Правда, этот старинный способ в некоторых странах третьего мира используется до сих пор, несмотря на всю его вредоносность. Данный вариант добычи на сегодняшний день считается неэффективным, поскольку не позволяет полностью выделить благородный металл из горной породы.

Как распознать подделку

В природе встречаются минералы, внешне очень напоминающие золото. Так, одно из наиболее похожих на него природных веществ - сульфид железа, называемый пиритом. Он весьма примечателен по своим свойствам: при соударении кусков этого вещества высекаются искры. По последним данным ученых стало понятно, почему пирит так похож на золото. Оказывается, он не только имеет внешнее сходство с этим благородным металлом, но и содержит некоторое его количество. Еще этот рудный минерал отличается от золота кубическими кристаллами - им свойственны другие характеристики. Золото - это ковкий металл. При ударе по нему оно расплющится, в отличие от пирита, который просто рассыплется на мелкие кусочки.

Золото иногда путают с мусковитом и вермикулитом. Особенно сильно они похожи в виде вкраплений в различных минералах. Отличить настоящий драгоценный металл от двойников помогут физико-химические свойства золота.

Физические особенности

Практически каждый знает, что цвет этого благородного металла - ярко-желтый. На самом деле такой оттенок он приобретает после очищения от примесей. Желтое золото можно встретить только в банковских слитках и ювелирных изделиях. Причем в зависимости от количества примесей меняется и оттенок. Так, в золоте, используемом для изготовления ювелирных изделий, имеются примеси серебра, меди и других веществ. Иными словами, оно представляет собой сплавы нескольких металлов.

Цвет природного золота напрямую зависит от размера его частиц. Очень мелкие вкрапления в горных породах могут иметь и серо-зеленый оттенок. Иногда только опытный геолог может узнать в минералах месторождение золота. На 20 приисков приходится только один, где встречается желтое вещество.

Немаловажным физическим свойством металлов является их твердость. По этому показателю золото находится далеко не на первом месте. По 10-бальной шкале Мооса, характеризующей твердость вещества, этот благородный металл имеет всего 2,5-3 балла. Что же это означает? Физические свойства золота, главное из которых - мягкость, позволяют использовать его для создания изящных ювелирных изделий. При этом данный металл можно легко поцарапать. Многим известно, что в старые времена подлинность золотых монет проверяли на зуб. При этом на них должны были остаться вмятины.

Физико-химические свойства золота

Этот металл имеет достаточно высокую температуру правления. Она составляет 1063 º C. Кипит металл при 2947 º C. При расплавлении золото приобретает бледно-зеленый цвет. Все металлы, которые входят в сплавы с ним, понижают температуру его плавления. Пары золота имеют зеленовато-желтый оттенок. При нагревании этого металла и его сплавов свыше 1063 º C они начинают улетучиваться. Причем чем больше температура, тем выше летучесть.

Поразительно, как сильно влияют на сплавы золота различные примеси. Так, его летучесть значительно повышается при наличии цинка, мышьяка, теллура, сурьмы, ртути. Серебро или медь в сплаве с благородным металлом значительно повышают его твердость. При этом несколько теряются такие свойства, как тягучесть и ковкость.

Один из самых главных показателей золота - это его плотность. При температуре 20 º C она составляет 19,3 г/см 3 . Частицы золота в 2,5 раза тяжелее частиц серебра. Плотность природных самородков несколько выше, чем сплавов. Так, примеси серебра или меди снижают ее до показателей 18-18,5 г/см3. Для наглядности можно представить 1 кг этого драгоценного металла в виде:

• куба, ребро которого составляет 37,3 мм;
• шара с диаметром 46,2 мм;
• половины обычного стакана золотого песка.

Все вышеперечисленные свойства этого металла человек научился использовать в своих целях. Промышленная добыча золота из горной породы стала возможной именно благодаря его высокой плотности.

Сплавы

Этот драгоценный металл обладает способностью хорошо соединяться с другими химическими элементами. При этом конечный продукт будет обладать различными физическими показателями. Ювелирное желтое золото - это чаще всего сплав нескольких металлов, в котором содержание рассматриваемого вещества иногда составляет менее 40%. Причем различные примеси и их удельный вес в его составе напрямую влияют на оттенок конечного продукта. Так, в продаже можно встретить несколько видов ювелирного золота:

Качество и стоимость грамма золота полностью зависят от его чистоты и наличия тех или иных примесей.

Система проб

Качество золота и его количество в сплавах контролируется государством. В странах СНГ общепринятой считается система проб ювелирных сплавов, существовавшая еще в СССР. Так, в продаже чаще всего встречаются изделия с такими пробами:

• 375 - удельный вес золота в сплаве составляет 38%. В него входят медь и серебро. Золото этой пробы тускнеет на воздухе. Оно имеет желтый или красноватый оттенок.
• 500 - содержание золота составляет 50,5%. В составе сплава присутствуют медь и серебро. Он отличается низкой литейностью.
• 585 (583) - удельный вес золота 59%. В сплав входят такие металлы, как палладий, серебро, медь, никель. Он отличается прочностью, твердостью, устойчивостью к воздуху.
• 750 - в сплаве 75,5 % золота. В его состав входят палладий, никель, платина, серебро, медь. Изделия из этого золота хорошо полируются, прочны и тверды. Они легко поддаются обработке. Цветовая гамма очень широка. Сплав может быть зеленым, ярко-желтым, розовым, красным.
• 958 - содержит 96% чистого золота. Этот сплав используется редко, поскольку плохо полируется и не имеет требуемой насыщенности цвета.
• 999 - чистое золото, которое чаще всего представлено банковскими слитками.

Отражающие особенности

Золото, свойства и применение которого обусловлены его химическим составом, легко полируется. Оно обладает значительной отражающей способностью. Очень тонкие листы золота способны пропускать солнечные лучи. Поразительно, но при этом они абсолютно не будут нагреваться, поскольку тепловая (инфракрасная) их часть отразится от таких пластин. Благодаря такому свойству золото нашло применение в строительстве. Его используют для тонирования стекол в странах с жарким климатом. Благодаря такому решению значительно экономится энергия, необходимая для кондиционирования помещений. Отражающие свойства золота используются даже в космонавтике. Его наносят на защитные шлемы и другие поверхности космического оборудования для отражения значительного потока инфракрасных лучей в космосе.

Способность распыляться

Где еще используют золото? Свойства металла давать частицы, которые соизмеримы с длиной световой волны, лежат в основе его способности распыляться. В воде рек содержится мельчайшая пыль золота, которую невозможно увидеть невооруженным взглядом. Способность этого металла распыляться позволяет ему рассеиваться по мебели, стенам, полу золотосплавочных лабораторий. По статистике, из-за истирания золотых монет, находящихся в ежегодном обращении, ранее терялось до 0,1% их веса.

Тягучесть (пластичность)

Это одна из самых главных особенностей, которые имеет золото. Свойства металла позволяют его измельчать, сдавливать, искривлять, сжимать. Благодаря пластичности золото может принимать различные формы без изломов. Из 1 г можно вытянуть тончайшую проволоку (нить), длина которой составит 2610 м. Диаметр ее будет всего 2*10-6 мм, что позволяет использовать нить в современной электронной индустрии с микрочипами. Предел прочности отожженного золота составляет 100-140 МПа.

Ковкость

Сложно сказать, какое основное свойство золота имеет для нас наибольшую важность, но можно утверждать однозначно, что ковкость - одно из главных. Благодаря ему этот металл можно превратить в тонкий лист. Так, из 1 г золота можно получить пластину тонкой фольги, площадь которой составит 1 кв. м. Это позволяет использовать его в различных отраслях деятельности человека. Золото - металл, который можно сделать полупрозрачным и очень тонким, но при этом он не потеряет своей красоты и блеска. Благодаря такому свойству стало возможно получение тонколистового (сусального) материала, которым покрывают купола церквей, отделывают интерьер помещений.

Электропроводимость

Использование этого свойства золота позволяет применять его в электронной промышленности. Этот металл обладает высокой электрической проводимостью. При этом он устойчив к окислению. Электропроводность золота по отношению к меди составляет 75%. Сопротивление при 0 º C - 2,065*10-8 Ом. Это основное свойство золота позволяет использовать его в производстве таких сложных электронных приборов, как мобильные телефоны, телевизоры, вычислительная техника, калькуляторы, компьютеры. Удельная теплопроводность благородного металла при 0 º C составляет 311, 48 Вт/(мК).

15.10.2015

Золото - пожалуй, самое древнейшее вещество, которое добывается еще с незапамятных времен. Возможно, это даже самый первый металл, с которым познакомилось наше человечество. Его первые упоминания в Индии приходятся еще на 2000-1500 до н.э., там из него изготавливали различного рода украшения и произведения искусства. В самородном же состоянии с ним столкнулись в V веке до н.э.

Учеными было предположено, что история распространения началась с территории Ближнего Востока. Отсюда металл поставляли в Египет, там он стал символом богатства и роскоши. Так во время раскопок гробницы был найден головной убор, который принадлежал королеве Шумерского народа еще 3000 до н.э. На стене, в месте захоронения, было изображения как ремесленник добывает золото. Также усыпальница всем известного фараона Тутанхамона была украшена множественными украшениями из золота.

В те времена считалось, что этот такие предметы, как знак власти, сопровождает умерших царей в иной мир. Все золото, изготовленное до VI века до н.э. было «грязное» с примесями меди, серебра и прочее, в дальнейшем в Египте научились добывать наичистейший металл на месторождениях в Нубии. От сюда и пошло древнее название золота - нуб . С санскрита слово золото переводится как желтый , а латинское название - аурум - относят к слову Аврора , что в переводе означает Утренняя Заря .

На территории России рудники были обнаружены достаточно позднее, так как все золото сюда ввозили в виде денег и пошлины. Только к XVII веку стали добывать металл в губернии Архангельска. Началом же открытия принято считать уже XVIII век, когда раскольник Марков Ерофей нашел неприметный камень и доложил о нем Канцелярии Правлении заводов г. Екатеринбург. На этом месте был заложен рудник «Первоначальный». За первое десятилетие на нем было добыто почти 6000 кг, работа была очень тяжелой и впоследствии стала считаться каторжной.

Содержания золота в природе крайне мало, доказано что оно так же содержится и в воде. Так, к примеру, на 1 км 3 приходится до 5 кг металла. Некоторые обсерватории, исследующие космическое пространство, в состоянии обнаружить и образование золота, которое, по новой теории, образуется в результате распада звезд нейтрона. Суть теории такова - пыль, образующаяся в результате распада, попадая в космос, накапливается там. На Землю же оно попадает благодаря астероидам.

Золотые самородки достаточно часто встречаются в природе в виде руды, химические соединения золота наоборот же крайне редки. В основном это теллуриды, так же золото может присутствовать в минералах сульфидов. Чистоту этого металла определяют в каратах и в пробах. Чистейшее золото соответствует 24 каратам (24 части сплава равно 24 частям золота). Проба же 575 принято читать так, сплав в 1000 частей содержит 575 золота. Слитки, которые изготавливают специальными методами очистки для различных финансовых учреждений и прочих важных структур, имеют пробу 999,9

Золото считается основным металлом, из-за которого были начаты не один десяток воин. Доподлинно известны такие «золотые бои» как - завоевание Вавилона персидским царем, битва Александра Македонского за Персию, разорительные набеги Цезаря на Египет и Галию. На сегодняшний день золото так и осталось валютным металлом, а его добыча все также постоянна растет.

Золото известно человечеству с древнейших времен. Но в античности его ценили исключительно за внешний вид: сверкающие, словно солнце, украшения, были символом богатства. Только с развитием химии, люди поняли настоящую ценность этого мягкого металла, и на данный момент активно используют его в таких отраслях как:

• космическая промышленность;
• самолето- и судостроение;
• медицина;
• компьютерные технологии;
• и другие.

Эти отрасли обладают очень высокими требованиями к свойствам используемым в них материала. Важность и престижность этих сфер позволяет цене золота не только оставаться на прежнем уровне, но и медленно ползти вверх. Причиной этих свойств является электронная формула золота, которая, как и в случае с любыми другими элементами, определяет его параметры и возможности.

Какие можно выделить ? В детище русского гения драгоценный металл занимает 79 номер, и обозначается как Au. Au — сокращенно от его латинского названия Aurum, которое переводится как «сияющий». Оно находится в 6 периоде 11 группы, в 9 ряду.

Электронная формула золота, которая является причиной ценных — 4f14 5d10 6s1, все это говорит о том, что атомы золота имеют существенную молярную массу, большой вес и сами по себе инертны. Ко внешним электронам такой структуры относятся только 5d106s1 .

И именно инертность золота является его самым ценным свойством. Из-за нее золото очень хорошо сопротивляется воздействию кислот, почти никогда не окисляется, и окислителем выступает невероятно редко.

Следовательно, оно относится к т.н. «благородным» металлам. «Благородными» металлами и газами в химии называют элементы, которые почти ни с чем не реагируют в нормальных условиях.

Золото смело можно назвать самым благородным металлом, так как оно стоит правее всех своих собратьев в ряду напряжений.

Химические свойства золота и его взаимодействие с кислотами

Во-первых, соединения золота с чем-либо еще, кроме ртути, чаще всего распадаются. Ртуть, являющаяся в данном случае исключением, образует с золотом амальгаму, которая раньше использовалась для изготовления зеркал.

В остальных случаях связи недолговечны. Инертность золота в Средние Века заставила думать алхимиков, что этот металл находится в неком «идеальном равновесии», они считали, что оно не взаимодействует абсолютно ни с чем.

В 17-м веке это представление было разрушено, так как обнаружили, что царская водка, смесь соляной и азотной кислот, способна разъедать золото. Список взаимодействующих с золотом кислот следующий:

1. (смесь 30-35% HCl и 65-70% HNO3), с образованием золотохлористоводородной кислоты Н[АuСl4].
2. Селеновая кислота (H2SeO4) при 200 градусах.
3. Хлорная кислота (HClO4) при комнатной температуре, с образованием нестойких оксидов хлора и перхлората золота III.

Кроме того, золото взаимодействует с галогенами. Проще всего удается проводить реакцию со фтором и хлором. Существует HAuCl4·3H2O — золотохлористоводородная кислота, которую получают при упаривании раствора золота в хлорной кислоте после пропускания через него паров хлора.

Кроме того, золото растворяется в хлорной и бромной воде, а также в спиртовом растворе йода. До сих пор неизвестно, окисляется ли золото под действием кислорода, потому что существование оксидов золота еще не доказано.

Степени окисления золота, его связь с галогенами и его участие в соединениях

Стандартными степенями окисления золота являются 1, 3, 5. Гораздо реже встречается -1, это ауриды — обычно соединения с активными металлами. Например, аурид натрия NaAu или цезия CsAu, который является полупроводником. Они очень многообразны по составу. Существуют аурид рубидия Rb3Au, тетраметиламмония (CH3)4NAu, и ауриды состава М3OAu, где М — металл.

Особенно легко их получать с помощью соединений, где золото выполняет роль аниона, и при нагревании с щелочными металлами. Наибольший потенциал электронных связей этого элемента раскрывается в реакциях с галогенами. Вообще, за исключением галогенов, золото как химический элемент, имеет исключительно разнообразные, но редкие связи.

Наиболее устойчивой степенью окисления является +3, при данной степени окисления золото образует наиболее прочную связь с анионом, кроме того, этой степени окисления очень просто добиться посредством использования однозарядных анионов, таких как:

• и так далее.

Нужно понимать, что чем активнее анион в данном случае, тем легче он будет вступать в связь с золотом. Кроме того, существуют устойчивые плоско-квадратные комплексы −, которые являются окислителями. Линейные комплексы c содержанием золота Au Х2, которые в меньшей мере устойчивы, также являются окислителями, а золото в них имеет степень окисления +1.

Продолжительное время химики считали, что самая высокая степень окисления золота — +3, но при использовании дифторида криптона, относительно недавно в лабораторных условиях удалось получить фторид золота. Этот очень мощный окислитель содержит золото в степени окисления +5, а формула его молекулы выглядит как AuF6-.

При этом, было замечено, что соединения золота +5 стабильны только со фтором. Резюмируя вышенаписанное, можно уверенно выделить интересную тенденцию тяги благородного металла к галогенам:

• золото +1 отлично себя чувствует во многих соединениях;
• золото +3 также можно получить через некоторое количество реакций, большая часть которых как-то включает в себя галогены;
• золото +5 нестабильно, если с ним не соединен самый агрессивный галоген — фтор.

Более того, связь золота и фтора позволяет добиться очень неожиданных результатов: пентафторид золота при взаимодействии со свободным, атомарным фтором, приводит к образованию крайне неустойчивых AuF VI и VII, то есть молекуле, состоящей из атома золота и шести, а то и семи атомов окислителя.

Для металла, который когда-то считался крайне инертным, это очень нетипичный результат. AuF6 дисмутирует с образованием AuF5 и AuF7 соответственно.

Для провоцирования реакции галогенов с золотом рекомендуется использовать порошок золота и дигалогениды ксенона в условиях повышенной влажности. Кроме того, химики советуют избегать в быту контактов золота с йодом и ртутью.

При восстановлении из окисленного состояния оно имеет тенденцию образовывать коллоидные растворы, чья окраска варьируется в зависимости от процента содержания тех или иных элементов.

Золото играет немаловажную роль в белковых организмах, а соответственно, встречается в органических соединениях. Примерами могут послужить этилдибромид золота и ауротилоглюкоза. Первое соединение представляет собой молекулы золота, окисленного совместными усилиями обычного этилового спирта и брома, а во втором случае золото принимает участие в структуре одного из видов сахара.

Кроме того, криназол и ауранофин, также содержащие в своих молекулах золото, применяются в лечении аутоимунных заболеваний. Многие соединения золота токсичны и при накоплении их в определенных органах, могут приводить к патологиям.

Каким образом химические особенности золота обеспечивают его физические свойства?

Большая молярная масса делает блистательный металл одним из самых тяжелых элементов. По весу его обгоняют только плутоний, платина, иридий, осмий, рений и несколько других радиоактивных элементов. Но радиоактивные элементы в вопросе массы являются вообще особенными — их атомы в сравнении с атомами обычных элементов гигантские и очень тяжелые.

Большой радиус, способность формировать до 5 ковалентных связей и расположение электронов на последних осях электронной структуры обеспечивают следующие качества металла:

Пластичность и тягучесть — связи атомов этого металла легко разрываются на молекулярном уровне, но в то же время они медленно восстанавливаются. То есть атомы перемещаются с разрывом связей в одном месте и возникновением в другом. Благодаря этому проволоку из золота можно делать огромной длины, и именно поэтому существует сусальное золото.

Выходит, что тот или иной элемент все же перегоняет золото по одному из его полезных особенностей. Но золото держит марку именно потому, что оно имеет комбинацию из важных атрибутов.

Связь химических свойств золота с его редкостью и особенностями добычи

Этот элемент почти всегда встречается в природе в двух видах: самородки или почти микроскопические крупицы в руде другого металла. При этом, распространенный штамп о том, что самородок блестит и вообще хоть как-то похож на слиток, следует забыть. Самородки встречаются нескольких видов: электрум, палладиевое золото, медистое, висмутовые.

И во всех случаях имеется существенный процент примесей, будь то серебро, медь, висмут или палладий. Месторождения с крупицами называются рассыпными. Получение золота — сложный технический и химический процесс, суть которого заключается в отделении драгоценного металла из руды, руды или породы посредством амальгамирования, или применения ряда реагентов.

При этом, оно относится к рассеянным элементам, то есть тем, которые не встречаются особо крупными месторождениями и не попадаются крупными кусками чистого элемента. Это — результат его низкой активности и стабильности некоторых соединений с ним.