Хімічні властивості золота
Фізико-механічні властивості.
Золото давно є об'єктом наукових досліджень і
відноситься до числа металів, чиї властивості вивчені досить глибоко. Атомний номер золота 79, атомна маса 197.967, атомний об'єм 10.2см / моль. Природне золото моноізотопному і в нормальних умовах інертно по відношенню до більшості органічних і неорганічних речовин. Золото має гранецентрированную кубічну решітку і не зазнає аллотропических перетворень. Великі розбіжності існують в результаті вимірювання температури плавлення золота - від 1062.7 до 1067.4 С. Як правило, температурою плавлення золота вважають 1063 С. Теплота сублімації золота при 25 С дорівнює 87.94 ккал. Поверхневий натяг розплавленого золота становить 1.134 Дж / м. Теплопровідність золота при 20 С становить 0.743 кал і мало змінюється з підвищенням температури. При низьких температурах спостерігається максимум теплопровідності при 10 К. Температурний коефіцієнт електроопору при 0 - 100 С дорівнює 0.004 С. Опромінення, наклеп і гарт золота призводять в результаті утворення дефектів решітки до невеликих змін параметра решітки та обсягу металу. Однак ці зміни дуже незначні, лінійні розміри змінюються лише на кілька сотих відсотків. У процесі відпалу відбувається термічний повернення властивостей, зміна яких було викликано дефектами решітки. Зміцнення в процесі пластичної деформації вельми не значно внаслідок схильності золота до рекристалізації в процесі деформування.
Загальна характеристика золота.
Золото - яскраво-жовтий блискучий метал. Золото - один з найбільш малоактивних металів, електродний потенціал його дорівнює +1,68 В.Оно дуже ковке і пластично; шляхом прокатки з нього можна отримати листочки завтовшки менше 0.0002мм, а з 1 грама золота можна витягнути дріт довжиною 3.5км. Золото - прекрасний провідник тепла і електричного струму, поступається в цьому відношенні тільки сріблу і міді. Золото дуже м'який метал (і знову-таки не самий м'який, свинець і олово, наприклад, ще м'якше). Чисте золото дряпається нігтем. М'якість завжди робила золото дуже зручним для обробки матеріалом. З огляду на м'якості золото вживається в сплавах, зазвичай з сріблом або міддю. Ці сплави застосовуються для електричних контактів, для зубопротезування і в ювелірній справі. Золото дуже легко стирається, перетворюючись на найтоншу пил. Завдяки цій властивості воно розсіяно скрізь, і таким чином, широко поширене в природі. Золото дуже ковке і тягуче, що, звичайно, є результатом його м'якості. На повітрі воно не змінюється навіть при високих температурах, що не розчиняється в соляній, сірчаної та азотних кислотах. Але в царській горілці золото легко розчиняється з отриманням комплексної золотохлорістоводородной кислоти:
Au + HNO + 4HCl = H [AuCl] + NO + 2H O
Так само легко розчиняється золото в хлорного воді, ртуті та в аерованих (продуваються повітрям) розчинах ціанідів лужним металів.
Золото в природі.
Золото зустрічається в природі майже виключно в самородному стані, головним чином у вигляді дрібних зерен, вкраплених в кварц або містяться в кварцовому піску. У невеликих кількостях золото зустрічається в сульфідних рудах заліза, свинцю і міді. Сліди його відкриті в морській воді. Великі родовища золота знаходяться в Південній Африці, на Алясці, в Канаді та Австралії.
Золото відділяється від піску і подрібненої кварцовою породи промиванням водою, яка забирає частинки піску, як більш легкі, або обробкою піску рідинами, що розчиняють золото. Найчастіше застосовується розчин ціаніду натрію (NaCN), в якому золото розчиняється в присутності кисню з утворенням комплексних аніонів [Au (CN) 2] -:
З отриманого розчину золото виділяють цинком:
Звільнене золото обробляють для відділення від нього цинку розбавленою сірчаною кислотою, промивають і висушують. Подальша очищення золота від домішок (головним чином від срібла) здійснюється обробкою його гарячою концентрованої сірчаної кислотою або шляхом електролізу.
Метод вилучення золота з руд за допомогою розчинів ціанідів калію або натрію був розроблений в 1843 році українським інженером П.Р.Багратіоном. Цей метод, що належить до гідрометалургійним способам отримання металів, в даний час найбільш поширений в металургії золота. Самородне золото, має домішки срібла і міді, істотно відрізняється від штучних сплавів з цими ж металами. Сплав має однорідну структуру, яка утворюється в результаті затвердіння розплавленої суміші металів. Самородний метал з'являється в результаті кристалізації з водних розчинів.
У чистому вигляді золото має красивий солом'яно-жовтий колір з сильним металевим блиском. В даному випадку можна сказати що золото - самий жовтий з усіх металів.
У природі золото в чистому вигляді не зустрічається, а метали-домішки (перш за все мідь і срібло) надають йому різні кольори і відтінки - від блідо-жовтого (навіть зеленуватого) до яскраво жовто-червоного. Домішка паладію забарвлює золото в білий колір ( "біле" золото).
Колір золота також залежить від товщини шматка металу і його агрегатного стану. Так, дуже тонка золота платівка має на просвіт зелений колір. Такого ж кольору і розплавлене золото, а його пари - зеленувато-жовтого. У Депрессионная стані золото зазвичай рубінового або темно-фіолетового кольору.
говорити про його застосування.
Іноді самородне золото буває покрито плівкою оксидів заліза. У цьому випадку колір його може бути самим пересічним - брудно-бурим, коричневим, а то і майже чорним. При видобутку таке золото дуже важко відрізнити від вміщає порожньої породи, і тому потрібен дуже ретельний контроль, щоб уникнути втрат. Про таке золоті кажуть що воно "в сорочці", яка може складатися не тільки з оксидів заліза. У деяких випадках це можуть бути дрібні частки пустої породи, вдавлені в поверхню золотини. Треба сказати, що така "сорочка" не тільки заважає розрізняти золото, а й ускладнює його опрацювання.
Золото добре поглинає рентгенівські промені. Дробность атомної маси природного золота (196,9) говорить про те, що воно складається з суміші різних ізотопів. Як і належить "благородному" металу, золото в хімічні реакції вступає дуже неохоче, але з деякими елементами воно все-таки взаємодіє, зокрема з галоидами (хлором, бромом, йодом), утворюючи з'єднання типу AuCl, AuCl3. Взаємодіє воно також з ціанідами, ртуттю і телуром. Існують сполуки, отримані штучним шляхом, в тому числі і так зване гримуче золото - Au (NH) 3. (CH) 3, яке легко вибухає при ударі або просто при нагріванні. У деяких рідинах, хоча і дуже важко, золото розчиняється. Витяг золота з руд, пісків і концентратів, засноване на його розчиненні в ціаніду, - один з основних процесів при його гідрометалургійної переробці.
Золото кристалізується в кубічної системі. Форма кристалів може бути подовженою або октаедричної. При затвердінні після плавки кристали золота виглядають неправильними багатокутниками. Чим повільніше йде охолодження, тим більше розміри кристалів.
У 1953 році Ф. Фріденсбург, виходячи з граничної глибини розробки 3000м, визначив, що земна кора містить 4 470 000 т золота. В даний час золоті рудники ПАР впритул підійшли до 4-кілометровій глибині. Результати розрахунків для цієї глибини ще більш вражаючі.
Знахідки золота в метеоритах є незаперечним доказом того, що золото поширене не тільки на Землі, але і на інших космічних тілах.
Але золото зустрічається не тільки в гірських породах. Вельми багато його в морях і океанах, хоча концентрація його і загальна кількість не встановлені.
Застосування золота в науці і техніці
Тисячоліттями золото використовувалося для виробництва ювелірних прикрас і монет, а застосування золота для зубопротезування ще стародавнім єгиптянам. Застосування золота в скляної промисловості відомо з кінця XVII ст. Золоту фольгу, а пізніше гальванопокриття золотом широко застосовували для золочення куполів церковних храмів. Лише останні 40 - 45 років можна віднести до періоду чисто технічного застосування золота. Золото має унікальний комплексом властивостей, якого не має жодної інший метал. Воно має найвищу стійкістю до дії агресивних середовищ, з електро - і теплопровідності поступається лише сріблу і міді, ядро золота має велике перетин захоплення нейтронів, здатність золота до відбиття інфрачервоних променів близька до 100%, в сплавах воно володіє каталітичними властивостями. Золото дуже технологічно, з нього легко виготовляють надтонку фольгу і микронную дріт. Покриття золотом легко наносять на метали і кераміку. Золото добре паяется і зварюється під тиском. Така сукупність корисних властивостей послужила причиною широкого використання золота в найважливіших сучасних галузях техніки: електроніці, техніці зв'язку, космічної та авіаційної техніки, хімії.
Слід зазначити, що в електроніці на 90% золото використовують у вигляді покриттів. Електроніка та пов'язані з нею галузі машинобудування є основними споживачами золота в техніці. У цій області золото широко використовують для з'єднання інтегральних схем зварюванням тиском або ультразвукової зварюванням, контактів штепсельних роз'ємів, як тонких дротяних провідників, для пайки елементів транзисторів і інших цілей. В останньому випадку особливо важливо те, що золото утворює легкоплавкіевтектики з індієм, галієм, кремнієм і іншими елементами, які володіють провідністю певного типу. Крім технологічних удосконалень в електроніці, для ряду деталей і вузлів замість золота стали використовувати паладій, покриття оловом, сплавами олова зі свинцем і сплавом 65% Sn + 35% Ni з золотим подслоем. Сплав олова з нікелем має високу зносостійкість, корозійну стійкість, прийнятною величиною контактного опору і електропровідністю. Незважаючи на те, що в даний час витрата золота в електроніці безперервно зростає, вважається, що він міг бути на 30% вище, якби не заходи, спрямовані на економію золота.
У мікроелектроніці широко застосовують пасти на основі на основі золота з різним електроопору. Широке використання золота і його сплавів для контактів слаботочной апаратури обумовлено його високими електричними і корозійні властивості. Срібло, платина і їхні сплави при використанні в якості контактів, комутуючих мікроструми при мікронапруги, дають набагато гірші результати. Срібло швидко тьмяніє в атмосфері, забрудненій сірководнем, а платина полімеризують органічні сполуки. Золото вільно від цих недоліків, і контакти з його сплавів забезпечують високу надійність і тривалий термін служби. Золоті припої з низьким тиском пари використовують для пайки вакуумноплотних швів деталей електронних ламп, а також для пайки вузлів в аерокосмічній промисловості.
У вимірювальної техніки для контролю температури і, особливо для вимірювань низьких температур використовують сплави золота з кобальтом або хромом. У хімічній промисловості золото головним чином використовують для плакування сталевих труб, призначених для транспортування агресивних речовин.
Золото застосовують для металізації шибок будівель. У спекотні літні місяці через шибки будинків проходить значна кількість інфрачервоного випромінювання. За цих обставин тонка плівка (0.13 мкм) відбиває інфрачервоне випромінювання і в приміщенні стає значно прохолодніше. Якщо через таке скло пропустити струм, то воно матиме протитуманні властивості. Покриті золотом оглядові скла судів, електровозів і т.д. ефективні в будь-який час року.
Загальна характеристика золота.
Золото в природі.
Застосування золота в науці і техніці.