Властивості золота. Фізичні і хімічні властивості золота
Золото - це найпопулярніший дорогоцінний метал в світі. Всім подобається його яскравість і блиск. Практично в кожній сім'ї є хоч якусь прикрасу з цього металу. Формула золота хвилювала уми безлічі алхіміків і вчених. Йому присвячені сотні наукових праць. При цьому не всі люди знають, які властивості золота допомогли стати йому таким популярним. З кожним днем ціна металу тільки зростає. Так, на сьогоднішній день вартість грама золота 999 проби в Ощадбанку Росії становить 2536 рублів.
Загальні відомості
Незважаючи на те що золото - метал, який відомий всьому світу протягом тисяч років, не всі знають про те, що в природі воно зустрічається в різних видах і в різних місцях. Розмір його часток може складати від мікрона до десятків сантиметрів. З-за різних домішок цей благородний метал не завжди має традиційний жовтий колір. Видобуток золота - дуже прибутковий бізнес, в основі якого лежать різні властивості цього природного матеріалу. Саме знання про метал, накопичені століттями, дозволяють задовольняти потребу в ньому.
У хімії золото (лат. Aurum) позначається символом Au. У перекладі на російську Aurum означає «жовтий». Цей елемент відноситься до 1 групи періодичної системи Менделєєва. Його атомний номер - 79. Формула золота залежить від компонентів, що входять в сплав. У складі природного речовини присутня ізотоп 197 Au. Метал має кубічну гранецентрированную кристалічну решітку типу Cu.
У природі існує 15 мінералів, в яких міститься цей хімічний елемент. До них відносяться: самородне золото з домішками міді або срібла, порпесіт, електрум, осмістий іридій (ауросмірід), калавертін, креннеріт, Летцен, Сільваном, мутманіт, нагіагіт, монтбрейіт і інш. Існують і інші сполуки, що містять цей метал. Це платіністое, родістое, ірідістой, мідистих золото. У гірських породах дана речовина найчастіше розсіяно на атомарному рівні. У родовищах золото нерідко укладено в сульфіди і арсеніди.
Раніше вважалося, що цей елемент дуже інертний, але численні експерименти з ним довели, що це не зовсім так. Таке оману грунтувалося на тій підставі, що золото ніяк не змінюється при впливі на нього таких агресивних агентів, як кисень і сірка. Також воно не вступає в реакцію з такими хімічними елементами, як азот, водень, фосфор, вуглець. На нього не діють більшість мінеральних кислот і лугу.
Валентність цього хімічного елемента в різних з'єднаннях зазвичай становить +1 або +3. Галогени при нагріванні утворюють з золотом наступні з'єднання: AuCl3, AuF3, AuI, AuBr3. При кімнатній температурі воно легко вступає в реакцію з бромной або хлорним водою. Хімічні властивості золота дозволяють визначити його автентичність в домашніх умовах. Так, водно-спиртовий розчин йоду і йодид калію залишають на металі 583 і 585 проби темні плями, які важко вивести. Тільки золото вище 750 проби при чистій якісної лігатурі не вступає в реакцію з цими речовинами.
Метал не магнітиться і не має ніякого запаху. За допомогою цих властивостей можна також визначити справжність ювелірних виробів.
Способи хімічної видобутку золота
В основі промислового способу вилучення металу з руд, званого ціануванням, лежить здатність золота розчинятися в концентрованій сірчаної кислоти. При цьому в хімічній реакції повинні бути присутні такі окислювачі, як азотна і йодна кислота, а також діоксид марганцю.
Раніше для вилучення золота з гірської породи використовувалося його властивість розчинятися в ртуті. В результаті такої реакції виходила амальгама - легкоплавкий сплав. Ця суміш хімічних речовин легко відділялася від порожньої породи, а потім її сильно нагрівали. Летюча ртуть випаровувалася, а золото залишалася на дні ємності. Правда, цей старовинний спосіб в деяких країнах третього світу використовується досі, незважаючи на всю його шкідливість. Даний варіант видобутку на сьогоднішній день вважається неефективним, оскільки не дозволяє повністю виділити благородний метал з гірської породи.
Як розпізнати підробку
У природі зустрічаються мінерали, зовні дуже нагадують золото. Так, одне з найбільш схожих на нього природних речовин - сульфід заліза, званий пиритом. Він вельми примітний за своїми властивостями: при зіткненні шматків цієї речовини викрешуються іскри. За останніми даними вчених стало зрозуміло, чому пірит так схожий на золото. Виявляється, він не тільки має зовнішню схожість з цим благородним металом, а й містить деяке його кількість. Ще цей рудний мінерал відрізняється від золота кубічними кристалами - їм властиві інші характеристики. Золото - це ковкий метал. При ударі по ньому воно розплющиться, на відміну від піриту, який просто розсиплеться на дрібні шматочки.
Золото іноді плутають з мусковітом і вермикулітом. Особливо сильно вони схожі у вигляді вкраплень в різних мінералах. Відрізнити справжній дорогоцінний метал від двійників допоможуть фізико-хімічні властивості золота.
Фізичні особливості
Практично кожен знає, що колір цього благородного металу - яскраво-жовтий. Насправді такий відтінок він набуває після очищення від домішок. Жовте золото можна зустріти тільки в банківських злитках і ювелірних виробах. Причому залежно від кількості домішок змінюється і відтінок. Так, в золоті, використовуваному для виготовлення ювелірних виробів, є домішки срібла, міді та інших речовин. Іншими словами, воно являє собою сплави декількох металів.
Колір природного золота безпосередньо залежить від розміру його частинок. Дуже дрібні вкраплення в гірських породах можуть мати і сіро-зелений відтінок. Іноді тільки досвідчений геолог може дізнатися в мінералах родовище золота. На 20 копалень доводиться тільки один, де зустрічається жовте речовина.
Важливим фізичним властивістю металів є їх твердість. За цим показником золото знаходиться далеко не на першому місці. За 10-бальною шкалою Мооса, що характеризує твердість речовини, цей благородний метал має всього 2,5-3 бали. Що ж це означає? Фізичні властивості золота, головне з яких - м'якість, дозволяють використовувати його для створення витончених ювелірних виробів. При цьому даний метал можна легко подряпати. Багатьом відомо, що в старі часи справжність золотих монет перевіряли на зуб. При цьому на них повинні були залишитися вм'ятини.
Фізико-хімічні властивості золота
Цей метал має досить високу температуру правління. Вона становить 1063ordm-C. Кипить метал при 2947ordm-C. При розплавлюванні золото набуває блідо-зелений колір. Всі метали, які входять до сплави з ним, знижують температуру його плавлення. Пари золота мають зеленувато-жовтий відтінок. При нагріванні цього металу і його сплавів понад 1063ordm-C вони починають випаровуватися. Причому чим більше температура, тим вище летючість.
Вражаюче, як сильно впливають на сплави золота різні домішки. Так, його летючість значно підвищується при наявності цинку, миш'яку, телуру, сурми, ртуті. Срібло або мідь в сплаві з благородним металом значно підвищують його твердість. При цьому кілька губляться такі властивості, як тягучість і ковкість.
Один з найголовніших показників золота - це його щільність. При температурі 20ordm-C вона становить 19,3 г / см3. Частинки золота в 2,5 рази важче частинок срібла. Щільність природних самородків трохи вище, ніж сплавів. Так, домішки срібла або міді знижують її до показників 18-18,5 г / см3. Для наочності можна представити 1 кг цього дорогоцінного металу у вигляді:
- куба, ребро якого становить 37,3 мм;
- кулі з діаметром 46,2 мм;
- половини звичайного склянки золотого піску.
Всі перераховані вище властивості цього металу людина навчилася використовувати в своїх цілях. Промисловий видобуток золота з гірської породи стала можливою саме завдяки його високій щільності.
Сплави
Цей дорогоцінний метал має здатність добре з'єднуватися з іншими хімічними елементами. При цьому кінцевий продукт буде володіти різними фізичними показниками. Ювелірне жовте золото - це найчастіше сплав декількох металів, в якому вміст даної речовини іноді становить менше 40%. Причому різні домішки і їх питома вага в його складі напряму впливають на відтінок кінцевого продукту. Так, у продажу можна зустріти кілька видів ювелірного золота:
- Біле - з паладієм, нікелем і платиною. Воно найчастіше використовується для створення виробів з дорогоцінними каменями.
- Жовте - з міддю, сріблом, нікелем. У ньому частка домішок може коливатися від 4 до 50%.
- Червоне - з міддю, сріблом. Питома вага домішок у таких сплавах досягає 62,5%.
- Рожеве - з паладієм, міддю, сріблом. У ньому домішки перевищують 60%.
Якість і вартість грама золота повністю залежать від його чистоти і наявності тих чи інших домішок.
Система проб
Якість золота і його кількість в сплавах контролюється державою. У країнах СНД загальноприйнятою вважається система проб ювелірних сплавів, що існувала ще в СРСР. Так, у продажу найчастіше зустрічаються вироби з такими пробами:
- 375 - питома вага золота в сплаві становить 38%. У нього входять мідь і срібло. Золото цієї проби тьмяніє на повітрі. Воно має жовтий або червонуватий відтінок.
- 500 - вміст золота становить 50,5%. У складі сплаву присутні мідь і срібло. Він відрізняється низькою ливарного.
- 585 (583) - питома вага золота 59%. У сплав входять такі метали, як паладій, срібло, мідь, нікель. Він відрізняється міцністю, твердістю, стійкістю до повітря.
- 750 - в сплаві 75,5% золота. До його складу входять паладій, нікель, платина, срібло, мідь. Вироби з цього золота добре поліруються, міцні і тверді. Вони легко піддаються обробці. Колірна гамма дуже широка. Сплав може бути зеленим, яскраво-жовтим, рожевим, червоним.
- 958 - містить 96% чистого золота. Цей сплав використовується рідко, оскільки погано полірується і не має необхідної насиченості кольору.
- 999 - чисте золото, яке найчастіше представлено банківськими зливками.
Відображають особливості
Золото, властивості і застосування якого обумовлені його хімічним складом, легко полірується. Воно володіє значною відображає. Дуже тонкі аркуші золота здатні пропускати сонячні промені. Вражаюче, але при цьому вони абсолютно не будуть нагріватися, оскільки теплова (інфрачервона) їх частина відіб'ється від таких пластин. Завдяки такій властивості золото знайшло застосування в будівництві. Його використовують для тонування стекол в країнах з жарким кліматом. Завдяки такому рішенню значно економиться енергія, необхідна для кондиціонування приміщень. Відображають властивості золота використовуються навіть в космонавтиці. Його наносять на захисні шоломи та інші поверхні космічного устаткування для відображення значного потоку інфрачервоних променів в космосі.
Здатність розпорошуватися
Де ще використовують золото? Властивості металу давати частинки, які співмірні з довжиною світлової хвилі, лежать в основі його здатності розпорошуватися. У воді річок міститься найдрібніша пил золота, яку неможливо побачити неозброєним поглядом. Здатність цього металу розпорошуватися дозволяє йому розсіюватися по меблів, стін, підлоги золотосплавочних лабораторій. За статистикою, через стирання золотих монет, що перебувають в щорічному зверненні, раніше втрачалося до 0,1% їх ваги.
Тягучість (пластичність)
Це одна з найголовніших особливостей, які має золото. Властивості металу дозволяють його подрібнювати, здавлювати, викривляти, стискати. Завдяки пластичності золото може приймати різні форми без зламів. З 1 г можна витягнути найтоншу дріт (нитка), довжина якої складе 2610 м. Діаметр її буде всього 2 * 10-6 мм, що дозволяє використовувати нитку в сучасній електронній індустрії з мікрочіпами. Межа міцності відпаленого золота становить 100-140 МПа.
Ковкість
Складно сказати, яке основну властивість золота має для нас найбільшу важливість, але можна стверджувати однозначно, що ковкість - одне з головних. Завдяки йому цей метал можна перетворити в тонкий лист. Так, з 1 г золота можна отримати пластину тонкої фольги, площа якої складе 1 кв. м. Це дозволяє використовувати його в різних галузях діяльності людини. Золото - метал, який можна зробити напівпрозорим і дуже тонким, але при цьому він не втратить своєї краси і блиску. Завдяки такій властивості стало можливе отримання тонколистового (сусального) матеріалу, яким покривають куполи церков, обробляють інтер'єр приміщень.
Електропровідність
Використання цієї властивості золота дозволяє застосовувати його в електронній промисловості. Цей метал має високу електричну провідність. При цьому він стійкий до окислення. Електропровідність золота стосовно міді становить 75%. Опір при 0ordm-C - 2,065 * 10-8 Ом. Це основна властивість золота дозволяє використовувати його у виробництві таких складних електронних приладів, як мобільні телефони, телевізори, обчислювальна техніка, калькулятори, комп'ютери. Питома теплопровідність благородного металу при 0ordm-C становить 311, 48 Вт / (мК).
