Золото (Au) - малюнок

Золото (Au) — характеристика, будова, властивості



Серед корисних копалин є такі, що високо цінуються людьми. Ювелірні прикраси та інші аксесуари з дорогоцінних металів стали популярними ще в давнину. Одним з найдорожчих матеріалів вважається золото. У таблиці Менделєєва хімічний елемент займає місце між платиною і ртуттю.

Золото - визначення

Історія металу

Вперше золото знайшли у вигляді самородків ще в період неоліту. Тоді гірську породу використовували при виготовленні посуду та різних предметів побуту. Метал був поширений в Стародавньому Єгипті, Римі, Китаї та Індії. У ті часи золото називали царем всіх металів.

Стародавні люди вірили, що матеріал золото володіє лікувальними і магічними властивостями, воно було символом Сонця. Пізніше його стали використовувати як платіжний засіб. Золото підкреслювало високий статус власника, але і було небезпечно: люди були готові на будь-які вчинки, щоб заволодіти привабливим і дорогоцінним матеріалом.

Перші цивілізації на території Центральної Європи, Південної Америки та Північної Африки добували золото ручним способом. Кілька самородків вагою в 8-10 г можна було отримати тільки за 2-3 дні.

Оскільки мінерал не могли очистити від домішок, в той період він мав низьку пробу. Під час пізньої античності стала набирати популярність алхімія. Люди навчилися перетворювати недорогоцінні речовини в благородні. Хоча алхімія не досягла великих успіхів, завдяки їй існують сучасні технології, які дозволяють добути з руди золото і очистити його від домішок.

Деяких людей цікавить, чому при відкритті металу вчені дали золоту таку назву. “Золото” споріднене позначенням Сонця на різних мовах. Найменування елемента Aurum з латині перекладається як “жовтий”. Слово споріднене з “Авророю” (Aurora), богинею ранкової зорі. Слов’янською мовою “жовтий” звучало як “зелто”, що теж близько до золота.

Золото самородне
Золото самородне

Відкриття в природі

У природних умовах золото зустрічається часто. Воно становить майже 5% всієї літосфери планети. Висока ціна металу обумовлена його трудомістким видобутком навіть зі спеціальною технікою.

Існує багато видів гірських порід, у складі яких є дрібні частинки золота, проте воно представлене розсіяним пилом.

Хімічний елемент формується в земній корі під впливом перепадів температури. Матеріал добувають із залізних і мінеральних руд. В основному метал зустрічається у вигляді самородків, але в природі можна зустріти його з’єднання зі сріблом, вісмутом, міддю, селеном або сурмою.

Відомі природні тверді розчини золота називаються:

  • електрум (сріблясте золото);
  • аурокуприд (мідне золото);
  • порпецит (паладисте золото).

Є вторинні родовища речовини, які являють собою результат руйнування первинних сполук. Причини походження таких копалин можуть бути:

  • фізичними (вітер, вода, коливання температури);
  • хімічними (хімічні реакції);
  • біологічними (бактерії та інші мікроорганізми).

Досить великий об’єм хімічного елемента зустрічається в морській воді, але добувати його звідти нерентабельно. Розсип матеріалу схожий на пісок, який розноситься течією на далекі відстані від первинного родовища. Невелику кількість чистого золота можна виявити навіть у звичайній проточній воді.

Сьогодні дорогоцінний метал видобувають у багатьох країнах світу:

  • Росія;
  • Китай;
  • Австралія;
  • Перу;
  • Канада;
  • США;
  • ПАР.

Золото виявлено в Гані, Індонезії та Мексиці. Ці країни постачають золото на світовий ринок металів. На фізичній карті золото позначається умовним знаком у вигляді кола з затушованою лівою половиною.

Синтетичні кристали золота
Синтетичні кристали золота

Будова атома і фізичні властивості

У таблиці золото розташовується в шостому періоді в підгрупі міді 11 групи. Його позначення буквами – Au. Елемент має порядковий номер – 79. У ядрі атома металу знаходиться 79 протонів і 117 нейтронів. На шести енергетичних рівнях атома розташовуються 79 електронів. Природний елемент існує у вигляді хімічно стійкого ізотопу. Решта елементів  нестабільні та можливі тільки в умовах ядерного реактора.

Розподіл електронів золота по орбіталях в електронній формулі – 1s22s22p63s23p63d104s24p64f145s25p65d106s1. У своїх з’єднаннях метал проявляє валентність I. Це обумовлено наявністю одного неспареного електрона. Але для елемента також характерна валентність II.

Золото належить до групи перехідних металів. Абсолютно чиста речовина характеризується яскраво-жовтим кольором. Якщо в мінералі є домішки міді, тоді він може володіти червонуватим відтінком. Хімічному елементу характерна гранецентрована кубічна кристалічна ґратка.

Основні фізичні характеристики золота:

  • температура плавлення — 1064,18 °C;
  • температура кипіння -—2856 °C;
  • атомна маса — 196,96655;
  • густина — 19,3 г/см3;
  • молярний об’єм —10,2 см3/моль;
  • твердість за шкалою Мооса — 2,5.

Речовина характеризується пластичністю і гнучкістю. Золото – це найм’якший серед всіх металів, воно відмінно піддається обробці. Вироби з цієї речовини високої проби можливо погнути і пошкодити, тому їх потрібно берегти від будь-яких механічних пошкоджень. При виготовленні столових приладів виробники додають в золото додаткові сплави, які підвищують міцність предметів. Рідке золото летюче і здатне випаровуватися ще до температури плавлення.

Золото відрізняється високою стійкістю до хімічних реакцій і процесів. Це відмінний провідник, який швидко транспортує електричний струм і теплову енергію.

Метал легко полірується, після обробки набуває м’який блиск. Тонка пластина, виготовлена із золота, здатна пропускати світло.

Банківський злиток золота
Банківський злиток золота

Хімічні особливості

Золото має кілька ступенів окислення: +1, +3, -1. Показник + 5 проявляється з фтором, з’єднання з яким виступає найсильнішим окислювачем.

Оскільки елемент характеризується відносною інертністю, він, зазвичай, не розчиняється в кислотах. Тому його можна очищати від домішок цими сполуками. Однак є кілька винятків: золото може розчинятися в селеновій і синильній кислотах, ціанідах, а також в царській горілці.

У природних умовах метал не окислюється під впливом кисню. Це одна з причин, чому він вважається дорогоцінним. При високих температурах речовина взаємодіє з галогенами (йодом, бромом і хлором).

Найбільш стійка ступінь окислення – +3. З однозарядними аніонами золото утворює плоско-квадратні комплекси. Ступінь окислення +1 вважається відносно стійким. Показник +2, зазвичай, виражений формально, але при ньому в речовинах половина металу окислена до +1, а інша — до +3. В аурідах ступінь окислення Au дорівнює -1.

Золото може реагувати з хлорною кислотою при кімнатній температурі з утворенням нестійких оксидів хлору, воно взаємодіє з киснем і іншими окислювачами при комплексоутворювачах: розчиняючись в ціанідах, елемент утворює ціаноаурати.

Застосування сплавів золота

Способи отримання

Сучасні технології дозволяють отримувати благородний метал хімічними способами. У 1947 році фізики з США змогли перетворити ртуть в золото. Однак такий шлях вимагає великих витрат, тому він не має економічного значення.

Популярні способи отримання золота:

  • Промивання. Оскільки метал має високу густину, його можна отримати в потоці води, яка змиває домішки з матеріалу. Попередньо здобуті копалини дроблять, а потім промивають. В результаті залишається шліх, який являє собою золотий пісок важкої фракції. Промивка застосовується ще з давніх часів для обробки невеликих розсипних родовищ. Сьогодні для цього методу використовуються спеціальні промивні установки і драги. Під час промивання фахівці стежать не тільки за дрібними, але і за великими уламками, які можуть виявитися самородками.
  • Амальгамація. Цей метод був поширений в Іспанії у XVI столітті. Тоді подрібнену породу спочатку зволожували, потім змішували зі ртуттю і додатково подрібнювали на млинах. Після цього утворювався сплав амальгам, який промивали для отримання золота. Пізніше подрібнений матеріал стали пропускати через спеціальні шлюзи з мідними листами, покритими тонким шаром ртуті. Цей спосіб застосовується тільки на родовищах з великим об’ємом дорогоцінного металу. Сьогодні він популярний в Африці і Південній Америці.
  • Ціанування. При цьому методі золото змішують з ціанідами в присутності кисню. Отриманий подрібнений матеріал обробляють розчином ціаніду натрію, а потім осаджують потрібну речовину цинковим пилом або іонообмінними смолами. Спочатку такий спосіб використовувався на великих заводах в спеціальних чанах для дроблення видобутих копалин. Але з розвитком технологій було придумано купчасте вилуговування: на водонепроникний майданчик насипають руду і зрошують її розчинами ціанідів. Далі речовина, що розчинилася, потрапляє в спеціальні колони, в яких і осідає.
  • Є метод регенерації. Його проводять за допомогою розчину 10% лугу, який впливає на розчини солей золота і потім осаджує метал на алюміній з гарячого розчину гідроксиду. Щоб витягти золото з сульфідних руд, використовуються багатоетапні технології з високим ступенем очищення.

Застосування золота

Сфери застосування

Золото давно використовується різними країнами у вигляді монет. Однак в якості монопольного грошового засобу їх затвердили тільки до XIX століття.

Сьогодні дорогоцінний метал використовується в багатьох сферах життя суспільства:

  • Ювелірна промисловість. Саме на цю область припадає великий обсяг видобувається гірської породи. Прикраси та аксесуари виробляють не з чистого золота, а з його сплавів з іншими металами, які підвищують механічну міцність і стійкість виробів. Зазвичай золото з’єднують з сріблом і міддю. Додатковими компонентами служать цинк, кобальт, нікель або Паладій. Дорогоцінний метал визначає стійкість сплаву до корозії, співвідношення міді і срібла — відтінок і механічні особливості. Важлива характеристика таких виробів – це проба. Вона визначається вмістом золота в прикрасах.
  • Промисловість. Речовина використовується для електричних контактів. Мікроелектроніка не обходиться без золотих провідників і гальванічних покриттів металом. Обробка віконних стекол цим матеріалом дозволяє зменшити втрати тепла взимку і оберегти приміщення від нагрівання ультрафіолетовими променями влітку. Золотими припоями змочують поверхні з різних металів. Речовина застосовується для захисту від корозії і надання іншим матеріалам дорогого вигляду.
  • Стоматологія. Золоті сплави застосовують для виробництва коронок і зубних протезів, які не псуються.
  • Фармакологія. Речовина часто служить додатковим компонентом в ліках від туберкульозу і ревматоїдних артритів. Радіоактивний ізотоп, який позначається 198Au, застосовується для лікування злоякісних пухлин. Перед використанням препаратів необхідно переконатися в тому, що у пацієнта немає негативних реакцій на золото.
  • Харчова промисловість. Елементом в якості харчової добавки E175 декорують різні страви.

У всі часи золото служило важливим елементом фінансової системи. Цей метал не схильний до корозії, тому йому намагаються знайти застосування в різних областях. Періодично роль металу знижувалася в якості міжнародної валюти, проте банки в будь-яких країнах зберігають його як найважливіше джерело ліквідності.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *