Новости звезд
Золото на языке химика сканворд. Химическая формула золота
Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: Au
Молекулярная масса: 196,967
Зо́лото - элемент 11 группы (по устаревшей классификации - побочной подгруппы первой группы), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 79. Обозначается символом Au (лат. Aurum). Простое вещество золото - благородный металл жёлтого цвета.
История
Происхождение названия
Праславянское «*zolto» («золото») родственно лит. geltonas «жёлтый», латыш. zelts «золото»; с другим вокализмом: готск. gulþ, нем. gold, англ. gold; далее санскр. हिरण्य (híraṇya IAST), авест. zaranya, осет. zærījnæ «золото», также санскр. हरि (hari IAST) «жёлтый, золотистый, зеленоватый», от праиндоевропейского корня *ǵʰel- «жёлтый, зелёный, яркий». Отсюда же названия цветов: «жёлтый», «зелёный». Латинское aurum означает «жёлтое» и родственно с «Авророй» (Aurora) - утренней зарёй.
Физические свойства
Чистое золото - мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности, меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Золото - очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, платины, рения, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25). Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы - например, промывка на шлюзах, - могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы. Золото - очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю 220-250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя). Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем - окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м. Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см 3 при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, оно активно испаряется задолго до температуры кипения. Линейный коэффициент теплового расширения - 14,2·10-6 К−1 (при 25 °C). Теплопроводность - 320 Вт/м·К, удельная теплоёмкость - 129 Дж/(кг·К), удельное электрическое сопротивление - 0,023 Ом·мм 2 /м. Электроотрицательность по Полингу - 2,4. Энергия сродства к электрону равна 2,8 эВ; атомный радиус 0,144 нм, ионные радиусы: Аu + 0,151 нм (координационное число 6), Аu 3+ 0,082 нм (4), 0,099 нм (6).Причиной того, что цвет золота отличается от цвета большинства металлов, является малость энергетической щели между полузаполненной 6s-орбиталью и заполненными 5d-орбиталями. В результате золото поглощает фотоны в синей, коротковолновой части видимого спектра, начиная с примерно 500 нм, но отражает более длинноволновые фотоны с меньшей энергией, которые не способны перевести 5d-электрон на вакансию в 6s-орбитали (см. рис.). Поэтому золото при освещении белым светом выглядит жёлтым. Сужение щели между 6s- и 5d-уровнями вызвано релятивистскими эффектами - в сильном кулоновском поле вблизи ядра золота орбитальные электроны движутся со скоростями, составляющими заметную часть скорости света, причём на s-электронах, у которых максимум плотности орбитали находится в центре атома, эффект релятивистского сжатия орбитали сказывается сильнее, чем на p-, d-, f-электронах, чья плотность электронного облака в окрестностях ядра стремится к нулю. Кроме того, релятивистское сжатие s-орбиталей увеличивает экранировку ядра и ослабление притяжения к ядру электронов с более высокими орбитальными моментами (непрямой релятивистский эффект). В целом, 6s-уровень снижается, а 5d-уровни растут.
Химические свойства
Золото - один из самых инертных металлов, стоящее в ряду напряжений правее всех других металлов. При нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством и не образует оксидов, поэтому его относят к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, разрушающихся под действием и . В XIV веке была открыта способность царской водки растворять золото, что опровергло мнение о его химической инертности.
Существуют соединения золота со степенью окисления −1, называемые ауридами. Например, CsAu (аурид цезия), Na 3 Au (аурид натрия).
Из чистых кислот золото растворяется только в концентрированной селеновой кислоте при 200 °C:
2Au + 6H 2 SeO 4 → Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
Концентрированная HClO 4 реагирует с золотом и при комнатной температуре, при этом образуя различные нестойкие оксиды хлора. Жёлтый раствор растворимого в воде перхлората золота (III).
2Au + 8HClO 4 → Cl 2 + 2Au(ClO 4) 3 + 2O 2 + 4H 2 O
Реакция обусловлена сильной окислительной способностью Cl 2 O 7 .
Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:
4Au + 8CN - + 2H 2 O + O 2 → 4 - + 4OH -
Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:
2Na + Zn → Na 2 + 2Au
В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °C с образованием хлорида золота(III), то в концентрированном водном растворе соляной и азотной кислот («царская водка») золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:
2Au + 3Cl 2 + 2Cl - → 2 -
Кроме того, золото растворяется в хлорной воде. Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических , образуя трибромид AuBr 3 .
С фтором золото реагирует в интервале температур 300−400 °C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.
Золото также растворяется в ртути, образуя легкоплавкий сплав (амальгаму), содержащий интерметаллиды золото-ртуть.
Известны золотоорганические соединения - например, этилдибромид золота или ауротиоглюкоза.
Физиологическое воздействие
Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезёнке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении. Органические соединения золота (препараты кризанол и ауранофин) применяются в медицине при лечении аутоиммунных заболеваний, в частности, ревматоидного артрита.
Происхождение
Зарядовое число 79 золота делает его одним из высших по количеству протонов элементов, которые встречаются в природе. Ранее предполагалось, что золото образовывалось при нуклеосинтезе сверхновых звёзд, однако по новой теории предполагается, что золото и другие элементы тяжелее железа образовались в результате разрушения нейтронных звёзд. Спутниковые спектрометры в состоянии обнаружить образующееся золото лишь косвенно, «у нас нет прямых спектроскопических доказательств, что такие элементы действительно образуются». По этой теории в результате взрыва нейтронной звезды содержащая металлы пыль (в том числе тяжёлые металлы, например, золото) выбрасывается в космическое пространство, в котором оно впоследствии конденсируется, так произошло в Солнечной системе и на Земле. Поскольку сразу после своего возникновения Земля была в расплавленном состоянии, почти всё золото в настоящее время на Земле находится в ядре. Большинство золота, которое сегодня присутствует в земной коре и мантии, было доставлено на Землю астероидами во время поздней тяжёлой бомбардировки. На Земле золото находится в рудах в породах, образованных начиная с докембрийского периода.
Геохимия
Содержание золота в земной коре очень низкое - 4,3·10 -10 % по массе (0,5-5 мг/т), но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото содержится и в воде . Один литр и морской, и речной воды содержит менее 5·10 -9 граммов Au, что примерно соответствует 5 килограммам золота в 1 кубическом километре воды. Золоторудные месторождения возникают преимущественно в районах развития гранитоидов, небольшое их количество ассоциирует с основными и ультраосновными породами. Золото образует промышленные концентрации в постмагматических, главным образом гидротермальных, месторождениях. В экзогенных условиях золото является очень устойчивым элементом и легко накапливается в россыпях. Однако субмикроскопическое золото, входящее в состав сульфидов, при окислении последних приобретает способность мигрировать в зоне окисления. В результате золото иногда накапливается в зоне вторичного сульфидного обогащения, но максимальные его концентрации связаны с накоплением в зоне окисления, где оно ассоциирует с гидроокислами железа и марганца. Миграция золота в зоне окисления сульфидных месторождений происходит в виде бромистого и йодистого соединений в ионной форме. Некоторыми учёными допускается растворение и перенос золота сульфатом окиси железа или в виде суспензионной взвеси. В природе известны 15 золотосодержащих минералов: самородное золото с примесями серебра, меди и др., электрум Au и 25 - 45 % Ag; порпесит AuPd; медистое золото, бисмутоаурит (Au, Bi); родистое золото, иридистое золото, платинистое золото. Встречается также вместе с осмистым иридием (ауросмирид) Остальные минералы представлены теллуридами золота: калаверит AuTe 2 , креннерит AuTe 2 , сильванит AuAgTe 4 , петцит Ag 3 AuTe 2 , мутманит (Ag, Au)Te, монтбрейит Au 2 Te 3 , нагиагит Pb 5 AuSbTe 3 S 6 . Для золота характерна самородная форма. Среди других его форм стоит отметить электрум, сплав золота с серебром, который обладает зеленоватым оттенком и относительно легко разрушается при переносе водой. В горных породах золото обычно рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях оно зачастую заключено в сульфиды и арсениды. Различаются вторичные месторождения золота - россыпи, в которые оно попадает в результате разрушения первичных рудных месторождений, и месторождения с комплексными рудами - в которых золото извлекается в качестве попутного компонента.
Добыча
Люди добывают золото с незапамятных времён. С золотом человечество столкнулось уже в V тыс. до н. э. в эпоху неолита благодаря его распространению в самородном состоянии.
По предположению археологов, начало системной добычи было положено на Ближнем Востоке, откуда золотые украшения поставлялись, в частности, в Египет. Именно в Египте в гробнице королевы Зер и одной из королев Пу-аби Ур в Шумерской цивилизации были найдены первые золотые украшения, датируемые III тыс. до н. э.
В России до елизаветинских времён золото не добывалось. Оно ввозилось из-за границы в обмен на товары и взималось в виде ввозных пошлин. Первое открытие запасов золота было сделано в 1732 году в Архангельской губернии, где вблизи одной деревни была обнаружена золотая жила. Её начали разрабатывать в 1745 году. Рудник с перерывами действовал до 1794 года и дал всего около 65 кг золота. Началом золотодобычи в России считают 21 мая (1 июня) 1745 г., когда Ерофей Марков, нашедший золото на Урале, объявил о своем открытии в Канцелярии Главного правления заводов в Екатеринбурге.
За всю историю человечеством добыто около 161 тысячи тонн золота, рыночная стоимость которого 8-9 триллионов долларов (оценка на 2011 год). Эти запасы распределены следующим образом (оценка на 2003 год):
- государственные ЦБ и международные финансовые организации - около 30 тыс. тонн;
- в ювелирных изделиях - 79 тыс. тонн;
- изделия электронной промышленности и стоматологии - 17 тыс. тонн;
- инвестиционные накопления - 24 тыс. тонн.
В России, среди месторождений золота большую роль играют россыпи, и по добыче россыпного золота Россия занимает 1 место в мире. Большая его часть добывается в 7 регионах: Амурская область, Забайкальский край, Иркутская область, Магаданская область, Республика Саха (Якутия), Хабаровский край, Чукотский автономный округ.
В 2011 году в мире было добыто 2809,5 т золота, из них в России - 185,3 т (6,6 % мировой добычи).
В 2012 г. в России было добыто 226 тонн золота, на 15 тонн (на 7 %) больше, чем в 2011 г.
В 2013 г. в России было добыто 248,8 тонны золота, это на 22.8 тонны (на 9 %) больше, чем в 2012 г. Россия заняла третье место по объёму добытого золота с показателем в 248,8 тонны. Первое место занял Китай, где объём добычи золота составил 403 тонны. Австралия заняла второе место и добыла 268,1 тонны золота.
В 2014 г. в России было добыто 272 тонны золота, это на 23,2 тонны (на 9%) больше, чем в 2013 г. Россия заняла второе место по объёму добычи золота. Первое место в списке занял Китай, где объём добычи драгоценного металла увеличился в годовом выражении на 6 % в сравнении с 2013 г. и составил 465,7 тонны. Третье место занимает Австралия с добычей золота в 269,7 тонны, что на 1% выше показателя 2013 года.
Объём добычи золота в мире в 2014 году увеличился на 2% - до 3,109 тысячи тонн золота. При этом общемировое предложение на рынке практически не изменилось и составило 4,273 тысячи тонн. Производство первичного золота выросло на 2% - до 3,109 тысячи тонн, переработка вторичного золота снизилась на 11,1% - до 1,122 тысячи тонн. Спрос на золото в мире сократился на 18,7% - до 4,041 тысячи тонн.
Получение
Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать лишь с немногими веществами (ртуть, цианиды). С развитием современных технологий более популярными становятся химические способы. В 1947 году американские физики Ингрем, Гесс и Гайдн проводили эксперимент по измерению эффективного сечения поглощения нейтронов ядрами ртути. В качестве побочного эффекта эксперимента было получено около 35 мкг золота. Таким образом, была осуществлена многовековая мечта алхимиков - трансмутация ртути в золото. Однако экономического значения такое производство золота не имеет, так как обходится во много раз дороже добычи золота из самых бедных руд.
Применение
Имеющееся в настоящее время в мире золото распределено так: около 10 % - в промышленных изделиях, остальное делится приблизительно поровну между централизованными запасами (в основном, в виде стандартных слитков химически чистого золота), собственностью частных лиц в виде слитков и ювелирными изделиями.
Запасы
В России
Запасы золота в государственном резерве России в декабре 2008 г. составили 495,9 тонн (2,2 % от всех государств мира). Доля золота в общем объёме золотовалютных резервов России в марте 2006 составила 3,8 %. По состоянию на начало 2011 года Россия занимает 8 место в мире по объёму золота, находящегося в государственном резерве. В августе 2013 года Россия увеличила золотой запас до 1015 т. В 2014 и 2016 годах Россия продолжила наращивать запасы драгоценного метала, которые на середину 2016 составили 1444,5 т.
Система проб
Во всех странах количество золота в сплавах контролируется государством. В России общепринятыми считаются пять проб золотых ювелирных сплавов: золото 375 пробы, 500, 585, 750, 958.
- 375 проба. Основные компоненты - серебро и медь, золота - 38 %. Отрицательное свойство - тускнеет на воздухе (в основном из-за образования сульфида серебра Ag 2 S). Золото 375 пробы имеет цветовую гамму от жёлтого до красного.
- 500 проба. Основные компоненты - серебро и медь, золота - 50,5 %. Отрицательные свойства - низкая литейность, зависимость цвета от содержания серебра.
- 585 проба. Основные компоненты - серебро, медь, палладий, никель, золота - 59 %. Проба достаточно высока, это обусловлено многочисленными положительными качествами сплава: твёрдость, прочность, устойчивость на воздухе. Широко применяется для изготовления ювелирных украшений.
- 750 проба. Основные компоненты - серебро, платина, медь, палладий, никель, золота - 75,5 %. Положительные свойства: подверженность полировке, твёрдость, прочность, хорошо обрабатывается. Цветовая гамма - от зелёного через ярко-жёлтый до розового и красного. Используется в ювелирном искусстве, особенно для филигранных работ.
- 958 проба. Содержит до 96,3 % чистого золота. Редко используется, так как сплав этой пробы является весьма мягким материалом, который не держит полировку и характеризуется ненасыщенностью цвета.
- 999 проба. Чистое золото.
Золото благодаря своим свойствам пользуется большой популярностью среди ювелиров и предпринимателей во многих странах. Спрос на драгоценный металл был высоким ещё несколько столетий назад, когда его использовали для создания украшений, столовых приборов, отделки одежды и обуви. Многим интересно будет узнать особенности и место золота в таблице Менделеева.
Первый металл, который нашёл первобытный человек, это именно самородок золота. Это произошло ещё в период неолита, тогда из драгоценного металла стали изготавливать посуду и другие предметы быта. Вещество использовали во многих странах:
- Древнем Египте;
- Индии;
- Китае;
- Римской Империи.
Многие литературные произведения содержат описание драгметалла. Изучением его свойств занимались специальные учёные - алхимики.
Они называли золото царём всех металлов. Верующие общества сравнивали его с солнцем и считали, что вещество наделено особыми магическими и лечебными свойствами.
В больших количествах химический элемент добывался в тех местах, где были стоянки и жилища первых цивилизаций - Северная Африка, Центральная Европа, Южная Америка. Ископаемое в природе встречается в виде самородков разных размеров. Их находят как отдельно, так и в составе разных веществ.
В те времена ещё не было специальных технологий, поэтому золото добывали вручную. Несколько грамм чистого материала можно было добыть только за 2−3 дня. Специалисты по добыче проводили работы возле рек, где промывали прибрежный песок с помощью мелкого сита.
Как химический элемент таблицы Менделеева, золото связано со многими историческими событиями и географическими открытиями. Человек обнаруживал новые незаселённые территории и сразу начинал поиски полезных ископаемых. Если драгоценные крупицы были заложены природой в породу, то их находили через несколько дней после поселения. Au - то, как обозначается золото в таблице Менделеева. Его название происходит от латинского языка.
Природа металла
В природе элемент периодической системы Менделеева - золото - встречается довольно часто. По мнению учёных-географов, 5% земной литосферы состоит именно из этого вещества. Даже специальная техника не позволяет упростить процедуру его добычи, поэтому стоимость на металл высока. В большинстве магматических пород содержится драгоценный материал, но он выглядит как россыпи золотой пыли.
В земной коре вещество откладывается по причине перепадов температуры и многих химических процессов. Формула этих крупиц отличается от тех, которые обнаружены на поверхности пород. Добытчики находят самородки в железной и минеральной руде, в редких случаях золото присутствует в соединении с такими веществами, как:
- сурьма;
- селен;
- висмут.
Природный элемент также можно обнаружить в структуре биосферы. Он находится в составе соединений живых организмов и бактерий.
Небольшое количество золота добывают даже из обычной проточной воды. В самом начале геологических раскопок под пластами земли находили огромные залежи металла.
Около сорока стран в мире занимаются добычей вещества. Бо́льшую часть находят в государствах СНГ, Канаде и на африканских территориях. Лидеры по производству золота:
- Китай;
- Австралия;
- Российская Федерация;
- Перу;
- Южно-Африканская Республика;
- Канада;
- Соединённые Штаты Америки.
А также драгметалл находят в Гане, Индонезии и Мексике. Эти государства обеспечивают поставку золота на мировой рынок металлов.
Физические свойства
Формула вещества отличается пластичностью и гибкостью, поэтому металл считается самым мягким среди всех веществ в мире. Он легко поддаётся обработке и механическим повреждениям, поэтому изделия из него легко повредить и погнуть. Ювелиры и производители столовых приборов не используют чистое золото, они добавляют другие сплавы для прочности.
Высококачественный металл подходит для изготовления длинной проволоки и тончайших пластин. Такие детали необходимы в электронике и промышленности. Главное преимущество вещества - он проявляет высокую устойчивость к химическим процессам и реакциям. Золото считается хорошим проводником, оно быстро транспортирует электрический ток и тепловую энергию.
Абсолютно чистый металл без содержания примесей имеет характерный ярко-жёлтый цвет. Но такое вещество трудно встретить в магазинах. Даже в банковских слитках, которые используют для инвестиций и экономических запасов, есть незначительное количество примесей. В природе самородки состоят из серебра, никеля, меди и платины. Для улучшения цвета ювелиры могут добавлять в золото оксид железа, марганец.
Металл легко поддаётся полировке, после чего он отражает свет и издаёт мягкий блеск. Если сделать из вещества очень тонкую пластину, то она будет пропускать солнечный свет. При этом температура материала падает, а не повышается, что позволяет использовать его для качественной тонировки окон. Обозначение пробы указывает на содержание определённого количества материала в изделии.
Химия вещества
Вещество было найдено намного раньше, чем появилось золото в системе Менделеева. Но и в таблице у металла есть большое значение. Химики во все времена пытались проводить опыты над материалом, старались превратить другие ископаемые в драгоценные крупицы. Сера и кислород плохо влияют на другие элементы из системы Менделеева, но золото устойчиво к их воздействию. Незначительную реакцию проявляют только атомы на поверхности металла.
По содержанию материала определяют его характеристики и свойства. С некоторыми веществами реакции происходят даже при комнатной температуре, другие не изменяются под химическим воздействием при нагревании или разложении на атомы. Золото не поддаётся влиянию минеральных кислот, именно этим способом определяют качество металла. В школьном курсе химии проходят то, как называется золото по таблице Менделеева. Его название Aurum, элемент занимает 79 место в шестом периоде. Его атомная масса - 196,67, температура плавления - 1064, 43 градуса.
Ювелиры для проверки подлинности изделий используют азотную кислоту. Предмет опускают в ёмкость с жидкостью и оставляют на 5−10 минут. Если вещество не поменяло свой цвет, то оно является настоящим. Поддельное золото вступит в химическую реакцию с кислотой, изменит свой оттенок на зелёный.
Экономические сведения
Золото в экономике играет роль общенационального эквивалента. С его помощью выражают стоимость всех товаров, в некоторых случаях оно становится полноценными деньгами или средством обмена. Есть несколько физических и химических свойств, которые позволяют выделять золото в товарном мире:
- делимость;
- однородность;
- пластичность и ковкость;
- портативность - значительная стоимость при небольшой массе;
- лёгкая обработка.
Во многих государствах драгметалл используется для чеканки монет, а его слитки хранятся в банковских учреждениях.
Его применяют не только в ювелирной сфере, для какой его добывал изначально, но и для производства некоторых деталей электроники, промышленной и бытовой техники. Сначала вещество использовали только для отделки украшений и одежды, но в 1500 году до нашей эры в Китае, Месопотамии, Египте и Индии оно стало играть роль денежных средств. Вместе с золотом эти функции выполняли серебро и медь.
Желание разбогатеть подталкивало добытчиков к поиску новых месторождений. Так были открыты и колонизованы многие территории. Источники полезного ископаемого нашли в Европе, Азии, Африке, Южной и Северной Америке, Австралии. Его активно вывозили в развитые страны - Англию, Испанию, Францию, Германию. Великобритания стала первым государством, которое перешло на монометаллическую политику и исключило из обихода серебряные монеты. К XX веку эта валюта была утверждена в большинстве мировых стран.
После этого наступает кризис капитализма, государства начинают использовать бумажные деньги, которые нельзя разменять на золото. На некоторых территориях ограничивают и запрещают вывоз и ввоз металла, подготавливаются специальные рынки для работы с ним. Сегодня многие предприниматели и экономисты инвестируют в этот материал и получают неплохую прибыль за операции с ним.
Значение в искусстве
С самого начала разработки месторождений золото применяют для производства ювелирных изделий, украшений, религиозной и дворцовой утвари, посуды и столовых приборов. Мягкость и ковкость металла позволяет чеканить из него монеты, покрывать предметы гравировкой, заниматься литьём и изготовлением проволоки. Вещество применяется для создания филиграни, полировки поверхностей, которая будет после обработки переливаться световыми бликами с богатой игрой света и тени. Золото красиво смотрится в сочетании с другими материалами - серебром, платиной, жемчугом, драгоценными камнями, эмалью и чернью.
В медицине металл содержится
в отечественных и импортных препаратах: взвеси масла, кризанил, миокризин, а также водорастворимых лекарствах, применяемых для приготовления растворов. Лекарства могут вызывать некоторые побочные эффекты, среди которых выделяют проблемы с почками, повышение температуры, раздражение кишечника. Нельзя прописывать средства, содержащие крупицы золота, тем, кто страдает от тяжёлых форм туберкулёза, почечной и печёночной недостаточности, заболеваний сосудистой системы и сахарного диабета.
Бета- и гамма-терапия подразумевает ввод в мягкие ткани гранул и штифтов из золота. Оно необходимо при лечении опухолей, но только в сочетании с хирургической и медикаментозной терапией. Предварительно проводят диагностику внутренних органов организма.
Золото играет большую роль в жизни человечества. Оно используется во многих сферах: экономической, ювелирной, медицинской, промышленной. Драгоценный металл имеет высокую стоимость, что обусловлено его физическими и химическими свойствами.
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.
Существует мнение, что золото само по себе - один из самых малополезных металлов. Так ли это? Эрудированный инженер начала XX в. ответил бы: «Бесспорно, так». Инженеры середины 70-х годов не столь категоричны. Техника прошлого обходилась без золота не только потому, что оно слишком дорого. Не было особой нужды в свойствах, присущих только золоту. Впрочем, утверждение, что эти свойства не использовались совсем, будет неверным. Купола церквей золотили из-за химической стойкости и простоты механической обработки золота. Эти его свойства использует и современная техника.
Золото и его сплавы
Золото - очень мягкий металл, его легко расплющить, превратить в тончайшие пластинки и листы. В некоторых случаях это очень удобно. Несмотря на это, большинство золотых изделий - литые, хотя температура плавления золота 1063° С. Еще мастерам древности пришлось убедиться, что придать золоту все нужные формы способом литья не удается. При изготовлении, например, обычного кувшина ручку приходилось отливать отдельно, а потом припаивать.
Историки и археологи установили, что пайка металлов известна людям уже несколько тысячелетий. Только паяли древние не оловом, а золотом, точнее - сплавом золота и серебра. Современной технике тоже иногда приходится пользоваться золотым припоем.
По электропроводности золото занимает третье место после серебра и меди.
При контакте под давлением золота с медью в восстановительной среде или в вакууме процесс диффузии - проникновения молекул одного металла в другой - идет довольно быстро. Детали из этих металлов соединяются между собой при температуре, значительно более низкой, чем температура плавления меди, золота или любого их сплава. Такие соединения называют золотыми печатями. Их используют при изготовлении некоторых типов радиоламп, хотя прочность золотых печатей несколько ниже прочности соединений, полученных путем сплавления. Из сплавов золота с серебром или медью делают волоски гальванометров и других точных приборов, а также миниатюрные электрические контакты, предназначенные для приема огромного числа замыканий и размыканий. При этом, что особенно важно, эти конструктивно несложные детали должны работать без прилипания контактов, должны реагировать на каждый импульс.
В сплавах, обеспечивающих наименьшее прилипание, золоту принадлежит особая роль. Безотказно работают сплавы золота с палладием (30%) и платиной (10%), палладием (35%) и вольфрамом (5%), цирконием (3%), марганцем (1%). В специальной литературе описаны сплавы с подобными свойствами, способные конкурировать с золотыми. Это, например, сплав платины с 18% иридия , но он дороже любого из перечисленных сплавов. Да и все лучшие контактные сплавы очень дороги, однако без них не может обойтись современная космическая техника. Кроме того, их применяют в наиболее важных аппаратах не космического назначения, от которых требуется особая надежность.
Золото и его сплавы стали конструкционным материалом не только для миниатюрных радиоламп и контактов, но и для гигантских ускорителей элементарных частиц. Ускоритель, как правило,-это огромная кольцевая камера - труба, свернутая в баранку. Чем большее разрежение удается создать в такой трубе, тем дольше могут жить в ней элементарные частицы. Трубы изготовляют из нержавеющей стали, выплавленной в вакууме. Внутреннюю поверхность трубы полируют до зеркального блеска - при такой поверхности легче поддерживать глубокое разрежение.
Давление в ускорителе элементарных частиц не превышает миллиардных долей атмосферного. Излишне объяснять, насколько сложно поддержать в гигантской «баранке» такой вакуум, тем более что в баранке имеются отводы, рукава, стыки.
Уплотняющие кольца и шайбы для ускорителей делают из мягкого пластичного золота. Золотом паяют стыки камеры.
В некоторых случаях пластичность золота оказывается незаменимым качеством, а в других, наоборот, создает затруднения. Одно из старейших применений золота - изготовление зубных протезов. Конечно, мягкому металлу легче придать нужную форму, но зубы из чистого золота сравнительно быстро изнашиваются. Поэтому зубные протезы и ювелирные изделия изготовляют не из чистого золота, а из его сплавов с серебром или медью. В зависимости от содержания серебра такие сплавы имеют неодинаковый цвет: при 20-40% серебра получается зеленовато-желтый металл, при 50% - бледно-желтый.
Сплавы дополнительно упрочняют термической обработкой, и при этом золото ведет себя очень своеобразно. Хорошо известен процесс закалки стали: металл нагревают до определенной температуры и затем быстро охлаждают. Такая обработка придает стали твердость. Что-бы снять закалку, металл повторно нагревают и охлаждают медленно - это отжиг. Сплавы золота с медью и серебром, наоборот, приобретают мягкость и пластичность при быстром охлаждении, а при медленном отжиге - твердость и хрупкость.
Позолота
Золото - один из самых тяжелых металлов
, только осмий , иридий и платина превосходят его по плотности. Если бы носилки фараонов были действительно золотыми, они были бы в два с половиной раза тяжелее железных. Носилки были деревянными, покрытыми тончайшей золотой фольгой.
Любопытная деталь: плотность вольфрама почти совпадает с плотностью золота. В древности не знали вольфрама, но если допустить, что золотая корона сиракузского царя Гиерона была бы подделана не серебром, а вольфрамом, то великий Архимед, пользуясь выведенным им законом, не смог бы обнаружить подделки и уличить мошенника-мастера.
Золотые покрытия известны с глубокой древности. Тончайшие листы золота приклеивали к дереву, меди, а позже и к железу специальными лаками. На вещах, находящихся в постоянном употреблении, такое золотое покрытие держалось около 50 лет. Правда, этот способ золочения не был единственным. В некоторых случаях изделие покрывали слоем специального клея и посыпали тончайшим золотым порошком.
Начиная с середины прошлого столетия, после того как русский ученый Б. С. Якоби открыл процессы гальванопластики и гальваностегии, старые способы золочения почти вышли из употребления. Гальванический процесс не только производительнее, он позволяет придать золотому покрытию различные оттенки. Добавка в золотой электролит небольшого количества цианистой меди придает покрытию красный оттенок, а в сочетании с цианистым серебром - розовый: с помощью одного цианистого серебра можно получить зеленоватый оттенок золотых покрытий.
Золотые покрытия отличаются высокой стойкостью и хорошо отражают свет. В наше время золочению подвергают детали проводников в высоковольтной радиоаппаратуре, отдельные части рентгеновских аппаратов. Изготовляют отражатели с золотым покрытием для сушки инфракрасными лучами. Позолоченной была поверхность нескольких искусственных спутников Земли: позолота предохраняла спутники от коррозии и избыточного тепла.
Новейший способ нанесения золотых покрытий - катоидное распыление. Электрический разряд в разряженном газе сопровождается разрушением катода. При этом частицы катода летят с огромной скоростью и могут осаждаться не только на металле, но и на других материалах: бумаге, дереве, керамике, пластмассе. Этот способ получения тончайших золотых покрытий применяется при изготовлении фотоэлементов, специальных зеркал и в некоторых других случаях.
Краски золота
«Благородство» золота простирается лишь до определенных пределов. Иначе говоря, можно сравнительно легко получить его соединения с другими элементами. Даже в природе встречаются руды, в которых золото находится не в свободном состоянии, а в соединении с теллуром или селеном .
Промышленный процесс извлечения золота из руд - цианирование - основан на взаимодействии золота с цианидами щелочных металлов:
4Au + 8KCN + 2Н 2 О + O 2 → 4К + 4КОН.
В основе другого важного процесса - хлоринации (его используют сейчас не столько для извлечения, сколько для аффинажа золота) - лежит взаимодействие золота с хлором.
Некоторые соединения золота имеют промышленное применение. В первую очередь, это хлорное золото АuСl 3 , образующееся при растворении золота в царской водке. С помощью этого соединения получают высококачественное красное стекло - золотой рубин. Впервые такое стекло изготовлено в конце XVII столетия Иоганном Кункелем, но описание способа его получения появилось только в 1836 г. К шихте добавляют раствор хлорного золота и, изменяя последний, получают стекло с различными оттенками - от нежно-розового до темно-пурпурного. Лучше всего принимают окраску стекла, в состав которых входит окись свинца. Правда, в этом случае в шихту приходится вводить еще один компонент - осветлитель, 0,3-1,0% «белого мышьяка» As 2 0 3 . Окраска стекла соединениями золота обходится не очень дорого - для однородного интенсивного окрашивания всей массы нужно не более 0,001- 0,003% АuСl 3 .
Придать стеклу красный цвет можно также введением в шихту соединений меди или селена и кадмия. Они, безусловно, дешевле соединений золота, но работать с ними и Получать с их помощью продукцию высокого качества намного сложнее. Изготовление «медного рубина» затрудняется непостоянством окраски: оттенок сильно зависит от условий варки. Трудность получения «селенового рубина» - выгорание самого селена и серы из сернистого кадмия, входящего в состав шихты. «Золотой рубин» не теряет цвета при высокотемпературной обработке. Неоспоримое преимущество способа его получения заключается в том, что неудачную варку можно исправить последующей переплавкой. Как окрашивающее вещество хлорное золото используется также при рисовании по стеклу и фарфору. Кроме того, оно с давних пор служит тонирующим реагентом в фотографии. «Вираж-фиксаж с золотом» придает фотоотпечаткам черно-фиолетовый, коричневый или пурпурно-фиолетовый оттенки. Для этих же целей иногда используют и другое соединение золота - хлораурат натрия NaAuCl 4 .
Золото в медицине
Первые попытки применять золото
в медицинских целях относятся еще ко временам алхимии, но они были немногим успешнее поисков философского камня. В XVI в. Парацельс пытался использовать препараты золота для лечения некоторых болезней, в частности сифилиса. «Не превращение металлов в золото должно быть целью химии, а приготовление лекарств»,- писал он.
Значительно позднее соединения, содержащие золото, были предложены в качестве лекарства против туберкулеза. Было бы неверным считать, что это предложение лишено разумных оснований: in vitro, т. е. вне организма, «в пробирке», эти соли губительно действуют на туберкулезную палочку, но для эффективной борьбы с болезнью нужна довольно высокая концентрация этих солей. В наши дни соли золота имеют значение для борьбы с туберкулезом лишь постольку, поскольку они повышают сопротивляемость заболеванию.
Выяснено также, что хлорное золото при концентрации 1: 30 000 начинает тормозить спиртовое брожение, с повышением концентрации до 1: 3900 -уже значительно угнетает его, а при концентрации 1: 200 - полностью останавливает.
Более эффективным медицинским средством оказался тиосульфат золота и натрия AuNaS 2 0 3 , который успешно применяется для лечения трудноизлечимого кожного заболевания - эритематозной волчанки. В медицинской практике стали применять и органические соединения золота, прежде всего кризолган и трифал.
Кризолган одно время широко применяли в Европе для борьбы с туберкулезом, а трифал, менее токсичный и более эффективный, чем тиосульфат золота и натрия,- как лекарство от эритематозной волчанки. В Советском Союзе был синтезирован высокоактивный препарат - кризанол (Au-S-СН 2 -СНОН-CH 2 S0 3) 2 Ca для лечения волчанки, туберкулеза, проказы.
После открытия радиоактивных изотопов золота его роль в медицине заметно возросла. Коллоидные частицы изотопов используют для лечения злокачественных опухолей. Эти частицы физиологически инертны, и потому их не обязательно как можно скорее выводить из организма. Введенные в отдельные области опухоли, они облучают только пораженные места. При помощи радиоактивного золота удается излечивать некоторые формы рака. Создан специальный «радиоактивный пистолет», в обойме которого 15 стерженьков из радиоактивного золота с периодом полураспада в 2,7 суток. Практика показала, что лечение «радиоактивными иголками» дает возможность ликвидировать поверхностно расположенную опухоль молочной железы уже на 25-й день.
Золотой катализ
Радиоактивное золото нашло применение не только в медицине. В последние годы появились сообщения о возможности заменять им платиновые катализаторы нескольких важных нефтехимических и химических процессов.
Особенно интересны перспективы использования каталитических свойств золота в двигателях сверхскоростных самолетов. Известно, что выше 80 км в атмосфере содержится довольно много атомарного кислорода. Объединение отдельных атомов кислорода в молекулу 0 2 сопровождается выделением большого количества тепла. Золото каталитически ускоряет этот процесс.
Трудно представить себе сверхскоростной самолет, работающий практически без горючего, но теоретически такая конструкция возможна. Двигатель будет работать за счет энергии, выделяющейся при реакции димеризации атомарного кислорода. Поднявшись на высоту 80 км (т. е. значительно превысив потолок современных самолетов), пилот включит кислороднокаталитический двигатель, в котором атмосферный кислород будет контактировать с катализатором.
Конечно, пока трудно предугадать, какие характеристики будет иметь такой двигатель, но сама по себе идея очень интересна и, видимо, не бесплодна. На страницах зарубежных научных журналов обсуждались возможные конструкции каталитической камеры, доказывалась даже нецелесообразность применения мелкодисперсного катализатора. Все это свидетельствует о серьезности намерений. Может быть, подобные двигатели станут применять не на самолетах, а на ракетах, а может быть, дальнейшие исследования похоронят эту идею как неосуществимую. Но этот факт, как и все, о чем рассказывалось выше, показывает, что пришла пора отказаться от установившегося взгляда на золото как на бесполезный для техники металл.
НА ЗОЛОТОЙ ПОДЛОЖКЕ. При ядерном синтезе менделевия мишенью служила золотая фольга, на которую электрохимическим путем было нанесено ничтожное количество (всего около миллиарда атомов) эйнштейния. Золотые подложки для ядерных мишеней были использованы и при синтезе других трансурановых элементов.
СПУТНИКИ ЗОЛОТА. Самородки редко бывают чисто золотыми. Обычно в них имеется довольно много меди или серебра. Кроме того, в самородном золоте иногда содержится теллур.
ЗОЛОТО ОКИСЛЯЕТСЯ. При температуре выше 100°С на поверхности золота образуется окисная пленка. Она не исчезает и при охлаждении; при 20°С толщина пленки равна примерно 30 А°.
ЕЩЕ О ЗОЛОТЫХ КРАСКАХ. В конце прошлого века химикам впервые удалось получить коллоидные растворы золота. Цвет растворов оказался фиолетовым. А в 1905 г., действуя спиртом на слабые растворы хлористого золота, получили коллоидные растворы золота синею и красного цвета. Цвет раствора зависит от размера коллоидных частиц.
ЗОЛОТО В ПРОИЗВОДСТВЕ ВОЛОКНА. Нити искусственного и синтетического волокна получают в устройствах, называемых фильерами. Материал фильер должен быть устойчивым к агрессивной среде прядильного раствора и достаточно прочным. В производстве нитрона применяют фильеры из платины, в которую добавлено золото. Добавкой золота достигаются две цели: фильеры становятся дешевле (ибо платина дороже золота) и прочнее. И тот и другой металл в чистом виде мягкие, однако в сплаве они представляют собой материал не только повышенной прочности, но даже пружинящий.
ЗОЛОТАЯ ПУЛЯ. Президент республики был сражен выстрелом. Убийца получил обусловленное вознаграждение от пославших его. Доказательством того, что именно он выполнил «поручение», должно было стать газетное сообщение о том, что пуля, сразившая президента, была золотой. Это сюжет известного фильма одноименного названия. Однако золотые пули, оказывается, использовались и ранее в менее драматической обстановке. В первой половине прошлого века купец Шелковников ехал из Иркутска в Якутск. Из разговоров на стоянке Крестовая он узнал, что тунгусы (эвенки), промышляющие зверя и птицу, покупают порох в фактории, а свинец добывают сами. Оказывается, по руслу речки Тонгуда можно набрать много «мягких желтых камней», которые легко округлить, а но весу они такие же тяжелые, как и свинец. Купец понял, что речь идет о россыпном золоте, и вскоре в верховьях этой речки были организованы золотые прииски.
ЗОЛОТОЕ СИТО. Известно, что золото можно прокатать в тончайшие, почти прозрачные листки, голубоватые на просвет. При этом в металле образуются мельчайшие поры, которые могли бы служить молекулярным ситом. Американцы пытались сделать установку для разделения изотопов урана на золотых молекулярных ситах, превратив для этого несколько тонн драгоценного металла в тончайшую фольгу, однако дальше дело не пошло. То ли сита оказались недостаточно эффективными, то ли была разработана более дешевая технология, то ли просто золота пожалели - так или иначе, но фольгу опять переплавили в слитки.
ПРОТИВ ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ. При контакте стали с водородом, особенно в момент выделения последнего, газ, «внедряясь» в металл, делает его хрупким. Это явление так и называют водородной хрупкостью. Чтобы устранить его, детали аппаратов, а иногда и аппараты целиком покрывают тонким слоем золота. Это, конечно, дорого, но приходится идти на такую меру, поскольку от водорода золото защищает сталь лучше, чем любое другое покрытие, а ущерб от водородной хрупкости достаточно велик...
ИСТОРИЯ С ДУЭЛЯНТОМ. Известный изобретатель Эрнст Вернер Сименс в молодости дрался на дуэли, за что был водворен в тюрьму на несколько лет. Он сумел добиться разрешения организовать в своей камере лабораторию и продолжал в тюрьме опыты по гальванотехнике. 15 частности, он разрабатывал способ золочения не драгоценных металлов. Когда эта задача была уже близка к разрешению, пришло помилование. Но, вместо того чтобы радоваться полученной наконец свободе, узник подал просьбу оставить его еще на некоторое время в тюрьме - чтобы он мог закончить опыты. Власти не откликнулись на просьбу Сименса и выставили его из «обжитого помещения». Пришлось ему оборудовать лабораторию заново и уже на воле заканчивать начатое в тюрьме. Сименс получил-таки патент па способ золочения, но произошло это позже, чем могло быть.
ЗОЛОТО В СОКЕ БЕРЕЗ. Золото не относится к числу жизненно важных элементов. Более того, роль его в живой природе весьма скромная. Однако в 1977 г. в журнале «Доклады Академии наук СССР» (т. 234, № I) появилось сообщение о том, что в соке берез, растущих над золотоносными месторождениями, наблюдается повышенное содержание золота, как, впрочем, и цинка, если под почвой скрыты месторождения этого отнюдь не благородного металла.
ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ. Казалось бы, медицинские препараты золота, элемента химически пассивного, должны быть препаратами без противопоказаний или почти без противопоказаний. Однако это не так. Препараты золота нередко вызывают побочные явления - повышение температуры, раздражение почек и кишечника. При тяжелых формах туберкулеза, сахарном диабете, заболеваниях крови, сердечно-сосудистой системы, печени и некоторых других органов применение препаратов с золотом может принести больше вреда, чем пользы.
Золото (лат. Aurum), Au, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 79, атомная масса 196,9665; тяжелый металл желтого цвета. Состоит из одного устойчивого изотопа 197 Аu.
Историческая справка
Золото было первым металлом, известным человеку. Изделия из Золота найдены в культурных слоях эпохи неолита (5-4-е тысячелетия до н. э.). В древних государствах - Египте, Месопотамии, Индии, Китае добыча Золота, изготовление украшений и других предметов из него существовали за 3-2 тысячелетия до н. э. Золото часто упоминается в Библии, "Илиаде", "Одиссее" и других памятниках древней литературы. Алхимики называют Золото "царем металлов" и обозначали его символом Солнца; открытие способов превращения неблагородных металлов в Золото было главной целью алхимии.
Распространение Золота в природе
Среднее содержание Золота в литосфере составляет 4,3·10 -7 % по массе. В магме и магматических породах Золото рассеяно, но из горячих вод в земной коре образуются гидротермальные месторождения Золота, имеющие важное промышленное значение (кварцевые золотоносные жилы и других). В рудах Золото в основном находится в свободном (самородном) состоянии и лишь очень редко образует минералы с селеном, теллуром, сурьмой, висмутом. Пирит и другие сульфиды часто содержат примесь Золота, которое извлекают при переработке медных, полиметаллических и других руд.
В биосфере Золото мигрирует в комплексе с органическими соединениями и механическим путем в речных взвесях. Один литр морской и речной воды содержит около 4·10 -9 г Золота. На участках золоторудных месторождений подземные воды содержат Золота приблизительно 10 -6 г/л. Оно мигрирует в почвах и оттуда попадает в растения; некоторые из них концентрируют Золото, например хвощи, кукуруза. Разрушение эндогенных месторождений Золота приводит к образованию россыпей Золота, имеющих промышленное значение. Золото добывается в 41 стране; его основные запасы сосредоточены в СССР, ЮАР и Канаде.
Физические свойства Золота
Золото - мягкий, очень пластичный, тягучий металл (может быть проковано в листки толщиной до 8·10 -5 мм, протянуто в проволоку, 2 км которой весят 1 г), хорошо проводит тепло и электричество, весьма стойко против химического воздействий. Кристаллическая решетка Золото гранецентрированная кубическая, а = 4,704 Å. Атомный радиус 1,44 Å, ионный радиус Au 1+ 1,37 Å. Плотность (при 20°С) 19,32 г/см 3 , t пл 1064,43 °С, t кип 2947 °С; термический коэффициент линейного расширения 14,2·10 -6 (0-100 °С); удельная теплопроводность 311,48 вт/(м·K) ; удельная теплоемкость 132,3 дж/(кг·К) (при 0°-100 °С); удельное электросопротивление 2,25·10 -8 ом·м (2,25·10 -6 ом·см) (при 20 °С); температурный коэффициент электросопротивления 0,00396 (0-100 °С). Модуль упругости 79·10 3 Мн/м 2 (79·10 2 кгс/мм 2), для отожженного Золота предел прочности при растяжении 100-140 Мн/м 2 (10-14 кгс/мм 2), относительное удлинение 30- 50% , сужение площади поперечного сечения 90%. После пластической деформации на холоду предел прочности повышается до 270-340 Мн/м 2 (27-34 кгс/мм 2). Твердость по Бринеллю 180 Мн/м 2 (18 кгс/мм 2) (для Золота отожженного около 400 °С).
Химические свойства Золота
Конфигурация внешних электронов атома Золота 5d 10 6s 1 . В соединениях Золото имеет валентности 1 и 3 (известны комплексные соединения, в которых Золото 2-валентно). С неметаллами (кроме галогенов) Золото не взаимодействует. С галогенами Золото образует галогениды, например 2Аu + ЗCl 2 = 2АuCl 3 . В смеси соляной и азотной кислот Золото растворяется, образуя золотохлористоводородную кислоту Н[АuСl 4 ]. В растворах цианида натрия NaCN (или калия KCN) при одновременном доступе кислорода Золото превращается в цианозурат (I) натрия 2Na. Эта реакция, открытая в 1843 году П. Р. Багратионом, получила практическое применение только в конце 19 века (Цианирование). Для Золота характерна легкая восстановимость его из соединений до металла и способность к комплексообразованию. Существование оксида Золота (I) Аu 2 О, сомнительно. Хлорид Золота (I) AuCl получается при нагревании хлорида Золота (III): АuCl 3 = AuCl + Cl 2 .
Хлорид Золота (III) АuCl 3 получается действием хлора на порошок или тонкие листочки Золото при 200 °С. Красные иглы АuCl 3 дают с водой коричнево-красный раствор комплексной кислоты: АuCl 3 + Н 2 О = Н 2 [АuОCl 3 ].
При осаждении раствора АuCl 3 едкой щелочью выпадает амфотерный желто-коричневый гидрооксид Золота (Ш) Аu(ОН) 3 с преобладанием кислотных свойств; поэтому его называется золотой кислотой, а его соли - ауратами (III). При нагревании гидрооксид Золота (III) превращается в оксид Золота Аu 2 О 3 , который выше 220° разлагается по реакции: 2Au 2 O 3 = 4Au + 3O 2 .
При восстановлении солей Золота хлоридом олова (II)
2АuCl 3 + 3SnCl 2 = 3SnCl 4 + 2Au образуется весьма стойкий пурпуровый коллоидный раствор Золота (кассиев пурпур); это используется в анализе для обнаружения Золота. Количественное определение Золота основано на его осаждении из водных растворов восстановителями (FeSO 4 , H 2 SO 3 , H 2 C 2 O 4 и других) или на применении пробирного анализа.
Получение Золота и его аффинаж
Из россыпных месторождений Золото можно извлечь отмучиванием, основанным на большой разности плотностей Золота и пустой породы. Этот способ, применявшийся уже в глубокой древности, сопряжен с большими потерями. Он уступил место амальгамации (известной уже в 1 веке до н. э. и применявшейся в Америке начиная с 16 века) и цианированию, получившему широкое распространение в Америке, Африке и Австралии в 1890-х годах. В конце 19 - начале 20 века основным источником Золота стали коренные месторождения. Золотоносную породу сначала подвергают дроблению и обогащению. Из полученного концентрата извлекают Золото раствором цианида калия или натрия. Из раствора комплексного цианида осаждают Золото цинком; при этом выпадают и примеси. Для очистки (аффинажа) Золота электролизом (способ Э. Вольвилла, 1896 год) аноды, отлитые из нечистого Золото, подвешивают в ванне, содержащей солянокислый раствор АuCl 3 , катодом служит лист чистого Золота. При прохождении тока примеси выпадают в осадок (анодный ил, шлам), а на катоде отлагается Золото чистотой не менее 99,99%.
Применение Золота
Золото в условиях товарного производства выполняет функцию денег. В технике Золото применяют в виде сплавов с других металлами, что повышает прочность и твердость Золота и позволяет экономить его. Содержание Золота в сплавах, применяемых для изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, полуфабрикатов зубопротезного производства и т. д., выражают пробой; обычно добавкой служит медь (так называемая лигатура). В сплаве с платиной Золото используется в производстве химически стойкой аппаратуры, в сплаве с платиной и серебром - в электротехнике. Соединения Золота используют в фотографии (тонирование).
Золото в искусстве
Золото применяется с древнейших времен в ювелирном искусстве (украшения, культовая и дворцовая утварь и т. д.), а также для золочения. Благодаря своей мягкости, ковкости, способности тянуться Золото поддается особо тонкой обработке чеканкой, литьем, гравировкой. Золото используют для создания разнообразных декоративных эффектов (от глади желтой полированной поверхности с плавными переливами световых бликов до сложных фактурных сопоставлений с богатой светотеневой игрой), а также для выполнения тончайшей филиграни. Золото, часто окрашенное примесями других металлов в различные цвета, применяется в сочетании с драгоценными и поделочными камнями, жемчугом, эмалью, чернью.
Экономическое значение Золота
Золото в условиях товарного производства выполняет функцию всеобщего эквивалента. Выражая стоимость всех других товаров, Золото в качестве всеобщего эквивалента приобретает особую потребительную стоимость, становится деньгами. Товарный мир выделил Золото в качестве денег потому, что оно обладает наилучшими для денежного товара физическими и химическими свойствами: однородностью, делимостью, сохраняемостью, портативностью (большой стоимостью при небольших объеме и весе), легко поддается обработке. Значительное количество Золото применяется для изготовления монет или в форме слитков хранится в качестве золотого запаса центральных банков (государства). Золото широко используется для промышленного потребления (в радиоэлектронике, приборостроении и других прогрессивных отраслях), а также как материал для изготовления ювелирных изделий.
Первоначально Золото употреблялось исключительно для выделки украшений, затем оно стало служить средством сбережения и накопления богатств, а также обмена (сначала в форме слитков). В качестве денег Золото использовалось еще за 1500 лет до н. э. в Китае, Индии, Египте и государствах Месопотамии, а в Древней Греции - в 8-7 веках до н. э. В Лидии, богатой месторождениями Золота, в 7 веке до н. э. началась чеканка первых в истории монет. Имя лидийского царя Креза (правил около 560-546 годов до н. э.) стало синонимом несметного богатства. На территории Армении монеты из Золота чеканились в 1 веке до н. э. Но в древности и в средние века Золото не являлось основным валютным металлом. Наряду с ним функции денег выполняли медь и серебро.
Погоня за Золотом, страсть к обогащению были причинами многочисленных колониальных и торговых войн, в эпоху Великих географических открытий толкали на поиски новых земель. Поток драгоценных металлов в Европу после открытия Америки явился одним из источников первоначального накопления капитала. До середины 16 века из Нового Света в Европу ввозилось преимущественно Золото (97-100% ввозимого металла), а со 2-й трети 16 века, после открытия богатейших месторождений серебра в Мексике и Перу - преимущественно серебро (85-99%). В России в начале 19 века стали разрабатываться новые месторождения Золота на Урале и в Сибири, и в течение трех десятилетий страна занимала первое место в мире по его добыче. В середине 19 века были открыты богатые месторождения Золота в США (Калифорния) и Австралии, в 1880-х годах - в Трансваале (Южная Африка). Развитие капитализма, расширение межконтинентальной торговли усилили спрос на денежные металлы, и, хотя добыча Золота возросла, во всех странах наряду с Золотом в качестве денег еще продолжало широко использоваться серебро. В конце 19 века произошло резкое снижение стоимости серебра вследствие совершенствования способов его добычи из полиметаллических руд. Рост мировой добычи Золота и особенно прилив его в Европу и США из Австралии и Африки ускорили вытеснение обесценившегося серебра и создали условия для перехода большинства стран к монометаллизму (золотому) в его классической форме золотомонетного стандарта. Первой к золотому монометаллизму перешла в конце 18 века Великобритания. К началу 20 века золотая валюта утвердилась в большинстве стран мира.
Отражая отношения людей в условиях товарного производства, власть Золота выступает на поверхности явлений как отношение вещей, кажется натуральным внутренним свойством Золота и порождает золотой и денежный фетишизм. Страсть к накоплению золотых богатств растет безгранично, толкает на чудовищные преступления. Особенно возрастает власть Золота при капитализме, когда товаром становится рабочая сила. Образование при капитализме мирового рынка расширило сферу обращения Золота и сделало его мировыми деньгами.
В период общего кризиса капитализма подрывается золотой стандарт. Во внутреннем обращении капиталистических стран господствующими становятся бумажные деньги и неразменные на Золото банкноты. Ограничиваются или вовсе запрещаются вывоз Золота и его купля-продажа. В связи с этим Золото перестает выполнять функции средства обращения и средства платежа, но, выступая идеально как мера стоимости, а также сохраняя значение средства образования сокровищ и мировых денег, остается базой денежных систем и главным средством окончательного урегулирования взаимных денежных требований и обязательств капиталистических стран. Размеры запасов Золота - важный показатель устойчивости валют и экономического потенциала отдельных стран. Купля-продажа Золото для промышленного потребления, а также и для частной тезаврации (накопления) осуществляется на специальных рынках золота. Выпадение Золота из свободного межгосударственного рыночного оборота вызвало сокращение его доли в валютной системе мира и, прежде всего, в валютных резервах стран (с 89% в 1913 до 71% в 1928, 69% в 1958 и 55% в 1969). Все более значительная часть вновь добываемого Золота поступает для тезаврации и промышленного использования (в современной химической промышленности, для ракетостроения, космической техники).
С 1 января 1961 года золотое содержание советского рубля установлено в 0,987412 г чистого Золота. Это же количество Золота было положено в основу переводного рубля - международной валюты стран - членов СЭВ.
