Золото в искусстве. Химические свойства золота и его взаимодействие с кислотами

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.

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.

Чистое золото слегка красновато-желтого цвета, однако можно получить золото других цветов благодаря сплавлению.

Цветное золото можно разделить на три категории:

• Сплавы из серебра и меди в различных пропорциях, произведенные из белого, желтого, зеленого и красного золота, - как правило, деформируемые сплавы;
• Интерметаллические соединения , производные синего, фиолетового, а также другого цвета. В обычном состоянии хрупкие, но могут быть использованы в качестве драгоценных камней и вставок;
• Сплавы, используемые для обработки поверхностей в качестве оксидных слоев

Чистое 100-процентное золото имеет массу в 24 карата по определению, следовательно, все остальные цветные сплавы имеют меньший вес: от 9 карат (38 %), 14 карат (58 %), 18 карат (75%).

Сплавы

Белое золото

Белое золото является сплавом золота и, по меньшей мере одного белого металла, обычно никеля , марганца , палладия , а так же желтого золота, чистота белого золота измеряется в каратах.

Свойства белого золота варьируются в зависимости от металлов и использования пропорций.В результате белые сплавы золота могут быть использованы для различных целей; в то время как сплав никеля твердый и прочный, и поэтому хорош для колец и булавок, золото-палладийный сплав является мягким, податливым и хорош для смешивания с другими металлами, как медь, серебро, платина как для веса так и прочности, хотя это часто требует специализированных ювелиров. Термин белого золота используется очень часто в промышленности для описания сплава каратного золота с беловатым оттенком. Термин "белое" охватывает широкий спектр цветов, который граничит или перекрывает бледно-желтое, коричневое тонированное, и даже очень бледно-розовое. Общий состав белого золота состоит из 90 мас.% Золота и 10 мас.% Никеля. Медь может быть добавлена, чтобы увеличить пластичность. Сила золото-никель-медных сплавов обусловлена образованием двух фаз, богатых золотом Au-Cu, и богатых никелем Ni-Cu, и полученная в результате упрочнения материала. Сплавы, используемые в ювелирной промышленности золото-палладий-серебро и золото-никель-медь-цинк. Палладий и никель действует в качестве первичных агентов отбеливания на золото; цинк действует в качестве вторичного отбеливателя для ослабления цвета меди.

Никель используется в некоторых сплавах белого золота, но это может вызвать аллергическую реакцию, если, допустим, наручные часы с корпусом из такого золота носить в течение длительного периода. Эта реакция (как правило, незначительные высыпания на коже) происходит примерно у одного из восьми человек, и из-за этого многие страны не используют никель в составе белого золота.

Розовое и красное золото

Розовое золото сплав золота и меди широко используется для специальных ювелирных изделий. Розовое золото, также известно как красное золото, было популярно в России в начале девятнадцатого века, и было также известно как русское золото, хотя этот термин в настоящее время устарел. Ювелирные изделия из розового золота становятся все более популярными в 21-м веке, и обычно используется для обручальных колец, браслетов и других украшений.

Хотя имена часто используются как синонимы, различие между красным и розовым золотом является содержание меди: выше содержание меди, сильнее красное окрашивание. Розовое золото использует меньше медь, чем красное золото, имеющее высокое содержание меди. Примеры общих сплавов для розового золота 18 карат, красное золото 18 карат:

Красное золото 18K: 75% золота, 25% меди

Розовое золото 18K (Rose): 75% золота, 22,25% меди, 2,75% серебра.

Розовое золото 18K (Pink): 75% золота, 20% меди, 5% серебра.

Красное золото 12K: 50% золота и 50% меди.

До 15% цинка могут быть добавлены к сплавам обогащенной меди, чтобы изменить цвет до красно-желтого или темно-желтого.

В древние времена, из-за примесей в процессе плавки, золото часто имело красноватый цвет. Вот почему многие греко-римские и даже средневековые тексты описывают золото как "красное".

Зеленое золото

Зеленое золото было известно лидийцам еще в 860 году до нашей эры под названием электрума, сплав серебра и золота. На самом деле оно выглядит как зеленовато-желтое, а не чисто зеленое.

Кадмий также может быть добавлен к золотым сплавам, но при его использовании могут быть проблемы со здоровьем. Сплав 75% золота, 23% меди, и 2% кадмия имеет светло-зеленый цвет. Сплав 75% золота, 15% серебра, 6% меди и 4% кадмия дает темно-зеленый оттенок.

Интерметаллидные

Все AUX2 интерметаллиды имеют кристаллическую структуру CaF2 и, следовательно, являются хрупкими. отклонение от результатов стехиометрии потери цвета. Немного нестехиометрические композиции, однако используется, чтобы добиться двух- или трехфазной микроструктуры мелкозернистой с пониженной хрупкостью. Небольшое количество палладия, меди или серебра могут быть добавлены, чтобы достичь менее хрупкой микроструктуры.

Интерметаллические соединения, как правило, имеют плохую устойчивость к коррозии. Менее благородные элементы выщелачивают в окружающую среду. Прямой контакт синих и фиолетовых элементов золота следует избегать воздействия с потом кожи,которое может привести к выщелачивания металлов и обесцвечиванию поверхности металла.

Пурпурное золото

Пурпурное золото (так же называется аметистовое золото и фиолетовое золото) является сплав золота и алюминия, интерметаллид богатый золотом, алюминием (AuAl2). Содержание золота в AuAl2 около 79%, и, следовательно, могут быть отнесены к 18 карат золота. Фиолетовое золото более хрупкое, чем другие золотые сплавы (серьезная проблема, когда оно применяется в электронике), так как это интерметаллид, а не ковковый сплав то резкий удар может привести к разрушению его.поэтому обычно обрабатываются и используется в качестве "драгоценного камня" в обычных ювелирных изделиях, а не сам по себе. С более низким содержанием золота, материал состоит из интерметаллида и фазы твердого раствора алюминия. С более высоким содержанием золота, интерметаллид богаче золотом AuAl формы, фиолетовый цвет сохраняется при до 15% алюминия. При 88% золота материал состоит из AuAl для изменения цвета. (Фактический состав AuAl2 ближе к Al11Au6 в подрешетке полностью занят.)

В Сингапуре, крошечном островном государстве, известном своими финансовыми и технологическими успехами, один металлург сделал невероятное: он создал первое в мире ковкое пурпурное золото, которое не удавалось получить еще ни одному алхимику за всю историю.

Именно в Сингапуре получили пурпурное ("аметистовое", фиолетовое) золото в 19 карат, на 80% состоящее из "чистого" золота, на 20% - из алюминия и прочих металлов.

Впервые новый металл представили в 2003 году, и он сразу же стал очень востребован. Фиолетовое золото произвело фурор не только в Сингапуре, но и в Южной Корее, России, на Ближнем Востоке, а также в Великобритании.

Стоит отметить, что цена на золото ниже, чем на пурпурный металл. Причиной тому служит весьма сложный процесс производства.

Сингапурский политехник - главный технологический институт страны. В скромной институтской лаборатории профессор, металлург Ло Пенг Чам на протяжении 25-и лет создает произведения ювелирного искусства. Наибольшую известность он получил благодаря созданию пурпурного золота.

Мистер Ло начал вынашивать идею создания "аметистового" золота в 1976 году, когда его преподаватель из университета Висконсина бросил ему вызов: сумеет ли он сделать более прочное пурпурное золото, которое из-за примесей алюминия становится крайне хрупким.

Полностью посвятить себя созданию прочного и пластичного фиолетового металла профессор Ло смог только в 1998 году.

Создание пурпурного золота было сопряжено с немалыми трудностями. Чтобы вывести идеальную формулу, мистер Ло изучил множество литературы. Кроме установления идеальных пропорций, профессору также пришлось усовершенствовать процесс плавления.

Много бессонных ночей прошло в поисках нужной формулы и идеального сочетания. Профессор Ло проводил в лаборатории ежедневно по 19 часов. Пока другие отдыхали, он работал без выходных. Именно благодаря его полной самоотдаче и появилось ювелирное 19-ти каратное пурпурное золото. Данное событие произошло в 1999 году.

Синее золото

Синее золото - сплав золота и индия. Он содержит 46% золота (около 12 карат) и 54% индия, формирование интерметаллида AuIn2. В то время как некоторые источники назвали это интерметаллическое свойство "четкий синий цвет", на самом деле эффект невелик: AuIn2 имеет цвета CIE Lab координаты 79 -3,7, -4,2 , который является примерно сероватым цветом. С галлием золото образует интерметаллическое соединение AuGa2 (58,5% золота, 14CT), которое отдает более легким голубоватым оттенком. Температура плавления AuIn2 - 541°С, в то время как AuGa2 - 492 ° С. AuIn2 менее хрупкий, чем AuGa2.

Поверхность обшивки синего золота на пробы золота или серебра может быть достигнута за счет золотого покрытия поверхности, с последующим покрытием индия, с толщиной слоя сопоставления 1: 2 атомное отношение.Термообработка вызывает взаимную диффузию металлов и формирование необходимой для интерметаллида смеси.

Обработка поверхностей

Черное золото

Черное золото является одним из видов золота, используемого в ювелирных изделиях, этот цвет золота можно получить различными способами.:

• Гальваника, используя черный родий или рутений. Решений, которые содержат рутений немного меньше, чем черное покрытие, которое содержит родий.
• Патины, применяя серу и кислородсодержащие соединения.
• Химического осаждения из парового процесса с помощью плазмы с участием аморфного углерода
• Контролируемого окисления золота, содержащего хром или кобальт (например, 75% золота, 25% кобальта).

Диапазон цветов от коричневого до черного цвета можно достичь из медных сплавов, богатых обработкой сульфидом калия.Кобальт-содержащих сплавов, например, 75% золота с 25% кобальта, образуют черный слой оксида с термообработкой в ​​700-950 ° С. Медь, железо и титан можно также использовать для такого эффекта. Золото-кобальт-хромового сплава (75% золота, 15% кобальта, 10% хрома) дает оксид поверхности, что оливковых тонированное из хрома (III), содержание оксида, примерно в пять раз тоньше, чем Au-Co и имеет значительно лучше износостойкость. Сплав золото-кобальт состоит из богатых золотом (около 94% Au) и кобальта богатых (около 90% Co) фаз; фазовые зерна кобальтоносные способны формирования оксидного слоя на их поверхности. Совсем недавно, черное золото стало возможно достичь путём создания наноструктур на поверхности. Фемтосекундного лазерного импульса деформирует поверхность металла, создавая очень увеличенную площадь поверхности, которая поглощает практически весь свет, который падает на него, таким образом делая его глубоко черным, но этот метод используется при высоких технологических, а не для внешнего вида в ювелирном деле.

Синее золото

Оксидные слои также могут быть использованы для получения синего и золота из сплава 75% золота, 24,4% железа и 0,6% никеля; Слой формы на термообработки в воздухе между 450-600 ° С.

Обогащенный сапфир синего цвета золото 20-23K также могут быть получены путём легирования рутения, родия и трех других элементов и термической обработки при 1800 ° С, чтобы сформировать толстую 3-6 мкм цветной поверхностный оксидный слой.

Уникальные химические свойства золота обеспечили ему особое место в ряду металлов, используемых на Земле. Золото известно человечеству с древнейших времен. Его издревле использовали в качестве украшений, алхимики пытались вывести драгоценный металл из других менее благородных веществ. В настоящее время спрос на него только растет. Его используют в промышленности, медицине, технике. Кроме того, его приобретают и государства, и частные лица, используя в качестве инвестиционного металла.

Химические свойства «короля металлов»

Для обозначения золота используется знак Au. Это сокращение от латинского наименования металла — Aurum. В периодической системе Менделеева оно находится под номером 79 и располагается в 11 группе. По внешнему виду это металл желтого цвета. Золото находится в одной группе с медью, серебром и рентгением, но его хим свойства ближе к металлам платиновой группы.

Инертность — ключевое свойство этого химического элемента, которая возможна благодаря высокому значению электродного потенциала. При стандартных условиях золото не взаимодействует ни с чем, за исключением ртути. С ней этот химический элемент образует амальгаму, которая легко распадается при нагревании всего в 750 градусов по Цельсию.

Хим свойства элемента таковы, что остальные соединения с ним тоже недолговечны. Это свойство активно используется в добыче благородного металла. Существенно реакционность золота возрастает только при интенсивном нагревании. Например, его можно растворить в хлорной или бромной воде, спиртовом растворе йода и, конечно, в царской водке — смеси соляной и азотной кислоты в определенной пропорции. Химическая формула реакции такого соединения: 4HCl + HNO 3 + Au = H (AuCl 4) + NO + 2H 2.

Химия золота такова, что при нагревании оно может взаимодействовать с галогенами. Чтобы образовать соли золота, надо восстановить этот химический элемент из кислотного раствора. При этом соли не выпадут в осадок, а растворятся в жидкость, образуя коллоидные растворы различного цвета.

Несмотря на то что золото не вступает в активные химические реакции с веществами, в быту не стоит допускать взаимодействия изделий из него с ртутью, хлором и йодом. Различная бытовая химия тоже не лучший сосед для изделий из драгоценного металла.

Дело в том, что в ювелирных украшениях используется сплав золота с другими металлами, и различные вещества, взаимодействуя с этими примесями, могут нанести красоте изделия непоправимый ущерб. Если нагреть золото выше 100 градусов по Цельсию, то на его поверхности появится окисная пленка толщиной в одну миллионную долю миллиметра.

Другие особенности драгоценного металла

Золото — один из самых тяжелых известных металлов. Его плотность равна 19,3 г/cм 3 . Слиток весом в 1 килограмм имеет совсем небольшие размеры, 8х4х1,8 сантиметров. Именно таков стандартный размер банковского золотого слитка этого веса. Он сопоставим с размером обычной кредитной карты, правда, слиток немного толще.

Тяжелее, чем золото, только несколько химических элементов: плутоний, осмий, иридий, платина и рений. Но их содержание в земной коре, даже вместе взятых, намного меньше, чем этого драгоценного металла. При этом плутоний (химический знак Pu, не путать с Pt — это знак платины) — радиоактивный элемент.

Химический состав золота обеспечивает его физические свойства. Так, к основным свойствам этого металла, делающим его уникальным, относится:

1. Ковкость, пластичность, тягучесть. Его очень легко расплющить или вытянуть. Так, из всего одного грамма золота можно получить проволоку длиной в 3 километра, а площадь тонких листов, полученных из 1 килограмма, составит 530 квадратных метров. Сверхтонкие листы из золотой фольги получили название «сусального золота». Им покрывают, к примеру, церковные купола и внутреннее убранство дворцов. Благодаря пластичности малым количеством желтого металла можно покрыть гигантские площади.
2. Мягкость. Золото высокой пробы мягко настолько, что его легко поцарапать даже ногтем. Именно поэтому слитки в банках продаются в герметичных пластиковых упаковках. Если на нем будет замечена хоть одна маленькая царапина, то он будет признан бракованным. Для того чтобы сделать золото более прочным, при изготовлении изделий в него добавляют другие металлы. Это свойство обеспечило высокую популярность короля металлов в ювелирной промышленности.
3. Высокая электропроводность. За счет этого хим свойства золото высоко ценится в электротехнике и промышленности. Лучше него электричество проводит только серебро и медь. При этом золото почти не нагревается: по теплопроводности выше него алмаз, серебро и медь. Вместе с таким свойством, как устойчивость к окислению, золото — идеальное вещество для изготовления полупроводников.
4. Отражение инфракрасного света. Тончайшее , нанесенное на стекло, не пропускает инфракрасное излучение, оставляя видимую часть спектра. Это свойство активно применяется в космонавтике, когда нужно защитить глаза космонавтов от пагубного солнечного воздействия. Зачастую напыление применяют и в зеркальной системе высотных зданий, чтобы снизить расходы на охлаждение помещений.
5. Устойчивость к коррозии и окислению. Слитки, которые хранятся в соответствии с правилами, даже при взаимодействии с воздухом практически не подвержены никакому химическому влиянию. Так что большая сохранность золота обеспечила его высокую популярность.

Метод добычи золота

Золото является довольно редким элементом на Земле. Его содержание в земной коре невелико. В основном оно встречается в виде россыпей в самородном состоянии или в виде руды и изредка встречается в виде минералов. Иногда золото добывается в качестве сопутствующего вещества при разработке медных или полиметаллических руд.

Способов добычи этого благородного металла человечество знает множество. Самый простой — отмучивание, то есть отделение золотой руды от пустой породы по специальному техпроцессу. Однако этот способ предполагает большие потери, так как технология далеко не совершенна. На смену механическому способу добычи золотой руды пришла химия. Алхимики, а после них химики получили множество способов выделения искомого металла из породы, среди них самые распространенные:

• амальгамация;
• цианирование;
• электролиз.

Электролиз, открытый в 1896 году Э. Вольвиллом, получил широкое распространение в промышленности. Его суть заключается в том, что аноды, состоящие из золотосодержащего вещества, помещаются в ванную с солянокислым раствором. В качестве катода используется лист из чистого золота. В процессе электролиза (пропускание тока через катод и анод) на катоде откладывается искомое вещество, а все примеси выпадают в осадок. Таким образом хим свойства драгоценного металла помогают получать его в промышленных масштабах практически без потерь.

Сплавы с другими металлами

Сплавы благородного металла образуются с двумя целями:

1. Изменить механические свойства золота, сделать его более прочным или, напротив, более хрупким и ковким.
2. Сэкономить запасы драгоценного металла.

Различные добавки в золото называются лигатурой. Цвет и свойства сплава зависят от того, какова химическая формула его составляющих. Так, серебро и медь значительно повышают твердость сплава, что позволяет использовать его для изготовления ювелирных изделий. А вот свинец, платина, кадмий, висмут и некоторые другие хим элементы делают сплав более хрупким. Несмотря на это, их часто используют для производства самых дорогих украшений, так как они существенно изменяют цвет изделия. Самые распространенные сплавы:

• зеленое золото — сплав 75% золота, 20% серебра и 5% индия;
• белое золото — сплав золота и платины (в соотношении 47:1) или золота, палладия и серебра в пропорции 15:4:1.
• красное золото — сплав золота (78%) и алюминия (22%);
• в пропорции 3:1 (что интересно, сплав в любой другой пропорции приобретет белый цвет, и эти сплавы называются общим термином «электрон»).

В зависимости от количества золота в сплаве, определяют его пробу. Она измеряется в промилле и обозначается трехзначной цифрой. Количество искомого металла в каждом сплаве строго регулируется государством. В России официально приняты только 5 проб: 375, 500, 585, 750, 958, 999. Цифры пробы означают, что именно столько мер золота приходится на 1000 мер сплава.

Иными словами, в слитке или изделии 585 пробы содержится 58,5% золота. Золото высшей пробы, 999, считается чистым. Его для своих нужд использует только химия, так как этот металл слишком хрупкий и мягкий. 750 проба — самая популярная в ювелирной промышленности. Ее основные компоненты — серебро, медь, платина. На изделии обязательно должно стоять клеймо — цифровой знак, обозначающий пробу.

Во имя обладания золотом велись войны, порабощались государства, сын убивал отца, братья уничтожали сестер, дети - своих матерей. Гибли целые народы, превращались в пустыни плодородные края, потоками лилась кровь и целыми реками - слезы и пот. Сколько людей погибло за золото и сколько гибнет! В куплетах Мефистофеля бессмертного Гете саркастически звучит: "Люди гибнут за металл".

В земной коре 100 млрд. т. Золото есть и в морской воде. По данным анализов первой четверти XX в., химики рассчитали, что в одном кубическом километре воды океана находится 5,5-5,7 т золота. Если учесть, что пространство, занимаемое океанами на Земле, составляет 370 млн. кв. км, а средняя глубина Мирового Океана равна 3,8 км, то нетрудно подсчитать объем океанской воды и общее количество золота, содержащегося в ней. Ученые высчитали, что золота в морях и океанах должно находиться более 8 млрд. (!) т. Для перевозки такого количества золота потребовалось бы около 500 млн. вагонов. Из такого количества золота можно было бы сложить гору объемом более 400 млн. куб.м. Из такого "строительного материала" можно было бы воздвигнуть 200 пирамид Хеопса, каждая из которых имела бы высоту 150 м и площадь основания в 40000 кв. м. При равномерном распределении золота, содержащегося в морской воде, среди населения земного шара каждый житель нашей планеты получил бы по 4 т золота.

Немецкий химик Фриц Габер получил известность за разработку метода синтеза аммиака из водорода и атмосферного азота, а впоследствии стяжавший себе печальную славу основоположника химической войны, движимый идеей освобождения Германии от контрибуций, наложенных победителями после войны 1914-1918 гг., предложил новую идею. Фриц Габер решил обогатить Германию золотом, добывая его из... морской воды.

В глубочайшей тайне в Далеме в 1920 г. при субсидии банка и Франкфуртской пробирной палаты был создан комитет по отысканию способа извлечения золота из морской воды. Чтобы озолотить Германию, Габер разработал точнейшие методы анализа, позволявшие определять количества золота, не превышавшие 0, 0000000001 г в литре воды, и способы повышения содержания золота в воде, с помощью которых концентрация этого металла увеличивалась в 10 000 раз в сравнении с исходной. Но... выяснился роковой факт. Многочисленные и тщательно проведенные анализы указывали на значительно меньшее содержание золота в морской воде, чем это считалось раньше. Фактически его оказалось в 1000 раз меньше, чем допускалось при начале разработки золотой проблемы. Так в результате восьми лет напряженного труда было установлено, что об использовании моря для промышленного получения золота не может быть и речи.

Средневековые алхимики посвятили "философскому камню" многочисленные произведения, в которых, хотя и не зная его сущности, описали способы его изготовления. Естественно, находились шарлатаны, которые, используя легковерие своих современников, выдавали себя с целью получения почестей и богатства если не за обладателей "философского камня", то за владельцев тайн его приготовления. Находя приют при дворах разорявшихся феодалов, охотно веривших в возможность пополнения пустеющей казны с помощью "философского камня", эти шарлатаны быстро опустошали казну своего покровителя под видом расходов на мнимое изготовление камня. Ясно, что разочарованные и обманутые в своих надеждах покровители не церемонились с обманщиками, если те не успевали уйти от ответственности. Вера в возможность отыскания "философского камня" и приготовления с его помощью золота давала повод к подозрительности и нелепым обвинениям в несовершенных преступлениях. Так, например, маршал Франции, носивший титул графа де Ресеньара де Лаваля, барона де Ретца, больше известный под именем "Синей бороды", был обвинен в убийстве 800 девушек, из крови которых якобы он и его друг алхимик Франсула Прелатти изготовляли золото. 30 июля 1440 г. епископ Нантский Жан де Молеструа потребовал передачи барона де Ретца в руки инквизиции. 20 октября 1440 г. барон де Ретц и Прелатти были сожжены на костре. Прошло 485 лет, и в 1925 г. доктор Веншон под развалинами замка Машкуль, где жил барон де Ретц, нашел золотоносную жилу. Стало понятным, откуда де Ретц доставал золото: его получал из кварцевой жилы алхимик Прелатти, и спустя 500 лет имя Ретца - "Синей бороды" было реабилитировано.

Известное человеку со времен глубочайшей древности, золото уже на средней ступени варварства употреблялось для украшений и накоплялось в качестве драгоценности. Первые письменные известия о золоте дают египетские надписи. Древнейшие из них, относящиеся ко временам фараона Тутмозиса III, жившего более трех с половиной тысяч лет назад, свидетельствуют о том, что египтянам золото было известно не менее 5500 лет назад. Археологические раскопки на Кавказе, в Крыму, в Западной Европе обогатили крупнейшие музеи мира большим количеством разнообразных золотых изделий. Среди них и украшения, и пиршественные сосуды, и монеты. Каменные ножи, относящиеся к еще более раннему периоду истории, иногда имели отделку из золота.

Химический анализ золотых изделий указал, что они изготовлены из электрума- сплава золота (50 %) с серебром, ценившегося в древности дороже чистого золота (в Египте и Риме). Правители Египта особенно ценили "белое золото" - самородный сплав золота с серебром и платиной.

Золотыми листами покрыты крыши некоторых древних храмов в Бирме, дворца Потала в Лхассе (Тибет).

Золото, а также серебро служили символами Солнца и Луны не только в представлениях астрологов и алхимиков, но и у некоторых народов. Так, например, вождь ацтеков (коренные жители Мексики), желая смягчить жестокость испанского конкистадора (завоевателя) Эрнана Кортеса (завоевавшего Мексику в 1519-1521 гг.), послал ему в дар два символических диска, каждый размером с колесо телеги, причем один из них был из золота, другой - из серебра. Диски символизировали Солнце и Луну.

Золото действительно встречается не только в россыпях или вкрапленным в твердые горные породы, но и в кристаллическом самородном состоянии. Самый большой самородок весил 112 кг. Объем такого самородка около 6000 куб. см. Один из крупневших русских самородков "родом" с Урала (бывщая Царево-Александровская россыпь) весил 32,5 кг.

Стремление к обогащению уже на ранних ступенях знакомства человека с золотом вело к отысканию способов его подделки, в которых внешнему виду уделялось главное внимание. И уже древние мастера Египта достигли в этом "деле" больших успехов. Искусство подделки золота процветало и у греков. Грекам же принадлежит остроумный способ определения подделки. Первое описание такого определения связано с именем Архимеда. Архимеду приказали определить, сколько золота в короне сиракузского царя. Царские казначеи опасались, что ювелиры присвоили часть золота, выданного на изготовление короны. Архимед поступил так: он взвесил корону, а затем погрузил ее в воду и измерил объем вытесненной воды. Золото в 19,3 раза тяжелее воды. Значит, вес вытесненной короной воды должен быть в 19,3 раза меньше веса короны. Если от деления веса короны на вес вытесненной воды получится цифра 19,3, то корона золотая, если меньше, то она содержит примеси. Корона оказалась сделанной не из чистого золота.

В чистом виде золото - светло-желтый, блестящий, мягкий и пластичный металл. Из кусочка золота весом в один грамм можно вытянуть проволоку длиной в три километра или приготовить золотую фольгу (0,0001 мм) в 500 раз тоньше человеческого волоса. Через такой листочек луч света просвечивает зеленоватым цветом. Мягкость золота настолько велика, что его можно царапать ногтем. Поэтому в изделиях золото всегда сплавляется с медью. Состав таких сплавов выражается пробой, которая указывает число весовых, частей драгоценного металла в 1000 частей сплава.

Золотая или золоченая химическая аппаратура, не боящаяся почти никаких разрушителей (золото растворяется только в "царской водке" и селеновой кислоте), не нашла широкого применение в химии, технике, промышленности.

Известно 14 радиоактивных изотопов золота с массовыми числами от 190 до 203 (включительно). Все они могут быть получены путем бомбардировки природного золота нейтронами, протонами, дейтронами, альфа-, гамма-лучами. Самородное золото представляет собой устойчивый изотоп-197. Но изотопы золота могут быть получены также из других элементов: иридия, платины, ртути, таллия. Бомбардировка нейтронами производится в ядерном реакторе. Другие ядерные реакции для получения золота осуществляются на ускорителях. Наибольшее практическое применение находят радиоактивные изотопы золота с массовыми числами 198 и 199. Изотоп золота 198 имеет период полураспада 2,7 дня, изотоп-199 - 3,3 дня. Оба изотопа испускают бета- и гамма-лучи.

Радиоактивные изотопы золота в виде металлических предметов (игл, нитей и т. д.), а также в распыленном состоянии (коллоидном) применяются в медицинской практике для лечения злокачественных опухолей, некоторых болезней крови, бронхиальной астмы и др. Так как бета-частицы, испускаемые радиоактивными изотопами золота, проникают в ткань на небольшую глубину (0,38 мм), действие их практически имеет ограниченный, местный характер. При введении радиоактивного золота в опухоль доза облучения достаточна только для разрушения раковых клеток. Здоровые ткани почти не повреждаются.

Золото продолжает быть дорогим металлом, употребляется, как и много веков назад, для поделки различных предметов роскоши, золочения других металлов, изготовления искусственных зубов и т. д. До открытия эффективных антибиотиков некоторые соединения золота употреблялись для лечения туберкулеза.

Высшая награда бывшего СССР - орден Ленина - сделана из сплава золота. Установленный Президиумом Верховного Совета СССР знак отличия Героев Советского Союза - медаль "Золотая звезда", а равно и медаль "Серп и молот", утвержденная Президиумом Верховного Совета СССР, для отличия Героев Социалистического Труда, сделаны из такого же золотого сплава.

До сих пор нет единого мнения о происхождении слова "золото". Корни этого названия прожили тысячелетия, и в то время как у славянских, германских, финских и других европейских народов в корнях этих слов встречаются буквы з, о, л, г, у народов Востока в корнях слова чаще всего встречаются буквы а, у, р. Очевидно, от этих последних букв и произошло принятое в науке латинское название золота - аурум, от "аврора" - утренняя заря. Однако в сочетании букв з, о, л некоторые исследователи видят намек на цвет металла и связывают происхождение его названия со словом "желтый". Другие ищут ответа у алхимиков, заимствовавших для золота знак древних астрономов и астрологов. Обилие суждений по одному вопросу всегда означает отсутствие единого, правильного ответа.

Ключевые слова этой страницы: , .