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