Золото (Au) — характеристика, будова, властивості

Золото (Au) - малюнок Хімія

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.

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.

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.

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.

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.

Оцініть статтю
Додати коментар