Основные свойства золота

Некоторые свойства золота сделали его одним из самых ценных металлов на Земле. Чистое золото — это элемент и минерал. Люди ценят его за привлекательный внешний вид, способность длительное время сохранять яркий цвет и ряд других уникальных свойств. Золото было названо самыми красивым из всех химических элементов. Это первый металл, который люди стали использовать в чистом виде. Он применяется в ювелирном деле, изготовлении монет и произведений искусства на протяжении тысяч лет.

Распространение в окружающем мире

Золото можно найти главным образом в виде самородков. Следовые количества его встречаются повсеместно, но крупные месторождения находятся лишь в нескольких местах. Оно может находиться как в чистых золоторудных залежах, так и комплексно с иными, родственными металлами. Рудное или жильное золото располагается в первичных залежах, а промывное или рассыпное находится во вторичных. Жильные залежи, в зависимости от того, как глубоко находятся от поверхности земли, делятся на высокотемпературные и низкотемпературные. Присутствие в породе серебра или меди придает разный оттенок: от золотисто-желтого до серебристо-белого. Примесь меди дает ей розоватый тон с металлическим блеском.

Мировой океан содержит золото в количестве 5–10 мг на 1 т воды, поэтому промышленным способом добывать его из морской воды невыгодно. Золото содержится как в виде самородков, так и в составе руд. Кроме того, встречается в виде соединений с сероводородом, которые залегают в геотермальных водах. Получают металл несколькими способами:

1. вымыванием из золотосодержащей породы;
2. амальгамным способом;
3. цианидным способом.

Уровень чистоты золота и присутствия в нем лишних примесей обозначается пробой. Она записывается в промилле (%о) и показывает процент чистого золота. Так, 560 проба означает, что в образце содержится 560%о и 440%о чужих примесей.

Физические характеристики металла

Золото представляет блестящий металл желтого цвета. В процессе нагревания происходит его окисление и появляется красноватый оттенок (червонный). Основные физические свойства золота следующие:

• температура плавления – 1063ºС;
• плотность – 19,32 г/см3;
• твердость (по шкале Мооса) — 2,5–3;
• температура кипения – 2700ºС.

Металл имеет достаточно хорошие отражательные свойства, пластичный и легко полируется. 1 г Au возможно раскатать в лист толщиной не более 0,0001 мм или растянуть в длинную проволоку (до 3,5 м). Золото из-за его мягкости в чистом виде почти не применяется. Сплавы с иными металлами снижают температуру плавления, изменяя механические характеристики Au. Это свойство давно используется в производстве: для нанесения позолоты, изготовления зубных протезов и различных изделий.

Виды сплавов

В золотых сплавах дополнительными компонентами могут выступать: серебро, медь, никель, палладий, платина, цинк, кадмий. Каждое из веществ имеет свое влияние на золото и свойства сплава:

1. Серебро несколько понижает температуру плавления, при этом изменяя цвет Au, но сохраняет прочность на прежнем уровне. Высокое содержание Ag влечет за собой изменение цвета от желтого к более светлому.
2. Медь несколько повышает твердость соединения, сохраняя при этом пластичность и ковкость. Когда содержание Cu достигает 14,6%, сплав приобретает ярко-красный тон. Основным недостатком такого легирования является понижение антикоррозионных свойств. Сплав может потемнеть, если меди содержится слишком много.
3. Никель тоже меняет твердость соединений, повышая ее, и придает соединению белый цвет с едва уловимым желтым оттенком.
4. Палладий изменяет (повышает) температуру плавления Au и придает сплаву белый цвет со стальным оттенком. Такое золото качественно превосходит прочие соединения и считается более благородным.
5. Платина придает золоту совершенный белый цвет, удаляя желтизну.

Золото считается одним из самых тяжелых металлов. Поэтому часто для объемных изделий используется золочение — покрытие тонким слоем драгметалла. Проводится оно накатыванием фольги или методом гальваники с применением электролита, а также способом автокаталитической реакции. Подобные покрытия отличают высокая стойкость и светоотражающие свойства. Золоченые детали используются в радиоаппаратуре, на рентгеновских аппаратах.

Химические свойства

Au, как все благородные металлы, пассивный химический элемент. Вещество не окисляется на воздухе, проявляет инертность к большинству как неорганических, так и органических веществ. На золото не действуют концентрированные кислоты и щелочи. Исключение составляют нагретая селеновая кислота и “царская водка” (соединение концентрированных соляной и азотной кислот), растворяясь в которой Au образует кислоту — золотохлористоводородную. Валентность металла может изменяться по типу соединения и составляет +1 или +3. Au легко восстанавливается из соединений. При нагревании оно вступает в химическую реакцию с галогенами, при нормальной температуре образует связи с хлорной и бромной водой. С прочими неметаллами золото не взаимодействует.

При воздействии на тонкие листы или порошок данного металла хлором при 200ºС образуется хлорид золота со степенью окисления +3. При растворении в воде красные иглы данного соединения образуют комплексное соединение с кислотными свойствами, окрашивающее раствор в красно-коричневый цвет. Воздействуя на хлорид золота едкой щелочью, можно получить гидроксид металла желто-коричневого цвета, который имеет свойства кислоты и потому носит название золотой кислоты, его соли – аураты. Последние неустойчивы и разлагаются при повышении температуры, с рядом органических веществ они образуют взрывчатые смеси.

Химические свойств элемента дают возможность определять подлинность золота в домашних условиях. Капля водно-спиртового йода оставляет на металле 585 и 583 пробы темные трудновыводимые пятна. Золото высоких проб не реагирует с йодом.

Золото в медицинских целях

Драгоценный металл применяется в терапии как масляная взвесь (кризанил) и водный раствор (санкризин и солганал). Препараты назначаются в виде инъекций для лечения ревматического артрита, эритематозной волчанки.

После открытия радиоактивных изотопов роль Au для медицины возросла. Коллоидные растворы применяют для терапии раковых опухолей, а также для обследования печени, селезенки и других органов.

Физические, химические и другие свойства золота

Золото неохотно вступает в реакцию с другими химическими элементами. Он сохраняет свою структуру и цвет даже под воздействием кислорода, из-за чего и получил название благородного. Благодаря этим свойствам золота его широко применяют для изготовления драгоценных ювелирных украшений и наград.

Физические свойства

Золото относится к одиннадцатой группе химических элементов в таблице Менделеева. Это самый тяжёлый металл, о котором знает человек. В природе можно добыть только один изотоп материала, хотя всего их известно 37. Этот элемент нашёл своё применение ещё в древние времена. В разные эпохи существования человечества учёные по-разному описывали кратко основные свойства золота. Это единственный металл, который с самого начала обладает красивым жёлтым цветом и мягким блеском. У чистого материала оттенок тёплый и яркий, напоминающий солнечные лучи.

Золото — это довольно плотный и прочный элемент. По этим параметрам его превосходят только платина, иридий и осмий. Если из материала создать куб с ребром длиной один метр, то его масса составит более 19 тонн. Такая же железная фигура будет весить в три раза меньше. Золото начинает плавиться при температуре 1064 градусов,а при более высокой отметке оно улетучивается. Расплавленный металл имеет другой оттенок: из жёлтого превращается в зелёный.

Чистый материал довольно мягкий, поэтому с ним легко работать. Повысить его твёрдость можно с помощью примесей из меди, серебра или палладия. Частые сцены фильмов и книг, когда герои пробовали золотые монеты на зуб, не вымышлены. Так люди определяли подлинность металла. На настоящем материале появлялись следы от укуса, монеты с примесями оставались неповреждёнными.

Некоторые другие свойства золота — пластичность и ковкость — позволяют ювелирам создавать из него украшения, посуду, статуэтки. Без предварительного нагрева металл можно расковать в тоненькие пластины. Но и в таком состоянии он сохранит все свои свойства и цвет. Благодаря тягучести из золота изготавливают проводки для микросхем электронной техники. К тому же, у материала низкое сопротивление, высокая устойчивость к окислению и хорошая теплопроводность. Драгоценный металл издавна занимает позиции лидера среди сырья для ювелирных изделий.

Химические особенности

В химии золото обозначается как Au — aurum, что в переводе с латинского языка значит «сияющая заря». Материал считается инертным: он не вступает в реакции с другими веществами. Но золото может взаимодействовать со ртутью, создавая амальгаму. Драгоценный металл не может раствориться в щёлочи и кислотах, но в качестве растворителя выступает царская водка — смесь концентрированных растворов азота и соли. А также для этих целей можно использовать раствор цианидов с бромом и водой, йодистым калием. Чем выше температуре материала, тем проще ему вступать в реакцию с другими веществами. При этом растворители должны иметь высокую концентрацию.

Непрочные соединения золота легко восстановить до чистого состояния. Достаточно нагреть смесь (к примеру, амальгаму) до 800 градусов. В домашних условиях это сделать невозможно, но стоит помнить о том, что все ювелирные украшения выполнены не из чистого металла, а с использованием примесей. Поэтому лучше исключить контакт колец, цепочек, браслетов и других изделий с веществами, которые содержат хлор, йод и ртуть. Золото активно используется человеком не только из-за своих химических и физических свойств. Его применяют также в народной и традиционной медицине, магии и гаданиях.

Золото в природе

Каждая горная порода в небольшом количестве может иметь в своём составе золото. А также оно есть в живых организмах и растениях, где имеет особенное определение. Цветы и кустарники, растущие на почвах с содержанием этого металла, поглощают его и распределяют в стебли и листья. Для выявления месторождений изучают золу растений.

Большое количество материала находится в гидросфере. В подземных водах, морях и океанах можно добыть больше золота, чем в пресных реках и ручьях. Самые известные месторождения:

• берега Европы;
• прибрежная территория США;
• Мёртвое и Карибское море.

В океаны металл попадает с грунтовыми и подземными водами вследствие распыления метеоритов и извержения вулканов. А также золото приходит вместе с морскими и речными взвесями, растворимыми металлорганическими веществами. Только одна река Амур может принести в моря за год около 8 кг чистого металла. В мировом океане содержится около 25 млн тонн материала, хотя человечество за всю историю своего существования добыло не более 150 тысяч т. Увеличению этих показателей не помогают даже новая техника и способы добычи.

Содержится золото и в земной коре: горных породах и россыпях долин рек, сухих логов. Торфы прикрывают пласты ценных металлов в виде чешуек, пыли или крупных зёрен. Редко можно встретить в природе чистый материал, обычно он содержит соединения серебра, меди, родия или платины.

Лечебное средство

В древних трудах алхимиков и учёных золото указано как одно из самых эффективных лечебных средств. Изучением его свойств начали заниматься в эпоху Средневековья, но исследования продолжаются и сейчас. Ещё в древности в характеристике золота указывалась информация про его особенности как настоящего эликсира жизни. Предки современного человечества считали, что металл способен устранить стресс, избавить от головных болей, исключить первые симптомы простудных заболеваний.

Основные лечебные свойства золота:

• снижение воспалений;
• ускорение процесса обмена веществ;
• устранение симптомов аллергии;
• успокаивающая особенность;
• улучшение зрительной и слуховой памяти, стимулирование умственной активности;
• увеличение физической выносливости организма.

При лечении не требуется проводить какие-либо дополнительные процедуры, достаточно периодически надевать ювелирные украшения из золота. Важно носить изделия так, чтобы они касались голой кожи. В древности врачи убеждали своих пациентов в том, что такой способ использования золота продлит им жизнь и укрепит здоровье.

Лечебные свойства металла используются обычно в нетрадиционной медицине. Рекомендуют носить золотые украшения тем, у кого сложности с сердцем, печенью, имеются кожные заболевания, и женщинам с проблемами мочеполовой системы. Драгоценный материал убивает вирусы и микробы, поэтому его используют в осенне-весенние периоды во время обострений эпидемий гриппа и простудных заболеваний.

Народные лекари рекомендуют надевать золотые кольца и цепочки для достижения некоторых целей:

• подпитки организма положительной энергией;
• увеличения уверенности в своих силах;
• защиты от сглаза и порчи;
• быстрого восстановления активности;
• сохранения жизненных сил;
• продуктивного функционирования мозга и памяти.

У некоторых людей замечалось проявление аллергической реакции на золото, в этом случае его лучше не применять. При покупке массивных украшений стоит оценить их возможное воздействие на организм. В отдельных случаях полезные свойства могут обратиться против человеческого здоровья. Плохое настроение или депрессия — последствия повышенной чувствительности к металлу. Могут хуже расти волосы, повреждаться зубная эмаль, появляется сыпь на кожных покровах, ухудшается работа некоторых внутренних органов. В этом случае нужно ограничить контакт с золотыми изделиями.

Магия металла

В описании золота встречаются также его магические свойства. Металл считают мощным и очень сильным солнечным элементом. Материал оказывает влияние на волевых личностей, повышает их уверенность и укрепляет внутренние силы. Полезно носить золотые изделия тем, у кого в космограмме есть мужские знаки. Рекомендуется надевать украшения Львам, Тельцам и Овнам. Для улучшения самочувствия металл пригодится Близнецам, Стрельцам, Водолеям и Скорпионам. На остальных знаков зодиака он не оказывает никакого воздействия.

Золото привлекает богатство, оно притягивает новые деньги, наделяет человека твёрдым характером, чувством мужества, благородностью. Под его влиянием люди становятся более целеустремлёнными, добиваются значительных успехов в материальной сфере. Издавна из металла изготавливали медальоны в форме солнца или звёзды. Они служили талисманами для тех, кто работал под землёй. Украшение защищало их от обвалов и других несчастных случаев, придавало бодрости и вселяло чувство безопасности.

Медальон нужно носить в области солнечного сплетения. Это усилит все его свойства, а само изделие станет надёжной защитой от любых приворотов и воздействия всех видов магии. Но недостаточно просто надевать на себя украшение, необходимо искренне верить в его свойства. С его помощью можно заставить себя добиться тех целей, которые раньше казались недостижимыми.

Физические, лечебные и химически свойства золота обеспечивают его популярность среди ювелиров и покупателей. Хотя на рынке изделий из драгоценных материалов уже несколько десятков лет наблюдается превышение предложения над спросом, что обусловлено высокой стоимостью украшений.

Ежегодные добычи ценного материала снижаются, так как все известные месторождения практически исчерпаны. Кроме ювелирного искусства, металл применяют в сфере инвестирования и промышленного производства, электроники и схемотехники, ведь высокая тягучесть и ковкость облегчают работу мастеров.

Химические, физические свойства и особенности золота

Физические и химические свойства благородных металлов

Золото – тяжёлый блестящий металл жёлтого цвета. Тонкодисперсное золото меняет цвет – от пурпурового до сине-серого и даже чёрного. Химически чистое золото – мягкий, ковкий металл, способный вытягиваться в тонкие нити. Плотность химически чистого золота равна 19,3 г/см3.

Плотность самородного золота несколько ниже, и колеблется в пределах от 18 до 18,5 г/см3. При наличии примесей других металлов золото меняет свою окраску.

При содержании в золоте значительных количеств серебра (до 25% цвет приобретает заметный зеленовато-серебристый оттенок, а с увеличением содержания серебра (до 60 %) цвет становится бледным, и при 60 % Ag жёлтый цвет металла исчезает. Медь придаёт золоту красноватый оттенок.

Температура плавления золота 1063,4 оС, температура кипения равна 2947 оС. Примеси серебра и меди делают золото более твёрдым, поэтому сплавление золота с этими металлами придаёт ему большую твёрдость. Сплавление золота с мышьяком, кадмием, висмутом, платиной, теллуром и особенно со свинцом придаёт сплаву хрупкость.

Все металлы, образующие сплавы с золотом, имеют более низкие температуры плавления, чем температура плавления химически чистого золота. При нагревании сплавов золота выше температуры плавления золото заметно улетучивается, причём важное значение имеет состав окружающей атмосферы (содержание в ней других химических элементов).

Золото в ряду напряжений стоит после водорода и относится к числу наиболее электроположительных металлов. Золото не соединяется с кислородом даже при высокой температуре. Степень окисляемости золота +1; +2; +3. Наиболее устойчивы химические соединения, в которых золото проявляет степень окисления +3.

Золото не реагирует на действие разбавленных и концентрированных кислот (соляной, азотной, серной, плавиковой и органических кислот), а также на действие расплавленных щелочей. Растворяется золото в царской водке, в растворах цианидов щелочных металлов и в слабокислых растворах тиомочевины. Растворителями золота являются гидросульфиты и полисульфаты щелочей.

Золото соединяется с хлором, бромом, йодом. В присутствии воды при соединении золота с хлором образуется хлорное золото (AuCl3). Хлорное золото на свету постепенно разлагается.

При температуре выше 100 оС хлорное золото легко распадается на хлор и хлористое золото, а выше 220 оС – на хлор и металлическое золото. Это используется при извлечении золота из руд методом хлоринации.

Способность золота растворяться в присутствии кислорода в растворах цианистого калия и натрия с образованием комплексной соли (KAu(CN)2 или NaAu(CN)2 используется при извлечении золота из руд методом цианирования /14/.

Золото может быть осаждено из солянокислых растворов сернистым газом, углём, сернокислой солью закисного железа, хлористым оловом, щавелевой кислотой, солянокислым или сернокислым гидразином, гидрохиноном. Из щелочных и кислых растворов химически связанное золото может быть восстановлено перекисью водорода, муравьиной кислотой, меркаптобензотиазолом, а также путём электродиализа.

Из смесей золото восстанавливается металлами – цинком, алюминием, магнием, железом, теллуром, селеном и амальгамами цинка, свинца и висмута.

Серебро – блестящий металл белого цвета, оно твёрже золота, но мягче меди. Из всех благородных металлов серебро имеет наибольшую отражательную способность и электропроводность.

При длительном пребывании на воздухе серебро темнеет и покрывается плёнкой Ag2S, которая возникает под действием содержащихся в воздухе малых количеств сернистых соединений.

Хлор, бром, йод медленно реагируют с серебром даже при комнатной температуре.

Плотность серебра при 20 оС составляет 10,50 г/см3. Температура плавления серебра – 960,5 оС, температура кипения равна 2212 оС. При температуре 850 о С серебро начинает улетучиваться.

Серебро в расплавленном состоянии поглощает до 22 объёмов кислорода, который начинает выделяться при застывании расплава и вызывает его вздутие и разбрызгивание, а также наросты в затвердевшем металле.

Присутствие в металлическом серебре окиси серебра вызывает летучесть серебра задолго до перехода металла в расплавленное состояние. Велики потери серебра в присутствии хлора и других легколетучих веществ.

Галоидные соединения серебра малорастворимы.

Химическая связь атомов серебра и золота в сплаве определяется энергией диссоциации молекул исходного вещества. Свободные атомы золота и серебра и атомы, связанные в кристаллах и сплавах с различным содержанием серебра, имеют разные схемы резонансных электронных переходов, а следовательно и яркость спектральных линий в спектрах ионизации /16/.

Серебро и золото имеют разные потенциалы ионизации и энергию сродства к электрону и соответственно разные электроотрицательности.

Степень окисления серебра в его соединениях составляет преимущественно +1. В комплексных соединениях более устойчиво двухвалентное серебро. Известны трёхвалентные соединения серебра.

Металлическое серебро не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах, а концентрированная серная кислота растворяет серебро при нагревании. Разбавленная и концентрированная азотная кислота растворяет серебро с образованием нитрата серебра. В соляной кислоте на серебре образуется защитная плёнка трудно растворимого хлористого серебра (характерная качественная реакция на серебро).

Металлическое серебро растворяется в цианистых щелочах, а его соединения – в аммиачных и тиосульфатных растворах.

Серебро соединяется с ртутью, образуя серебряную амальгаму.

Металлы платиновой группы устойчивы по отношению к химическому воздействию кислот, щелочей, различных реагентов, но всё же они способны в определённых условиях растворяться и взаимодействовать с кислотами, щелочами и летучими компонентами.

Палладий растворяется в горячей азотной кислоте, а платина (и палладий) – в смеси соляной и азотной кислот (но такая смесь на рутений слабо действует и ещё слабее – на родий и иридий).

Металлы платиновой группы можно сплавлять с оловом, свинцом, висмутом, цинком, медью. После сплавления они растворяются в кислотах. Металлы платиновой группы в присутствии окислителей сплавляются со щелочами, образуя растворимые в воде и кислотах соединения.

Металлы платиновой группы обладают большой склонностью к комплексообразованию. В своих соединениях металлы платиновой группы проявляют различную степень окисления.

Физические и химические свойства золота

– Физические свойства золота

Золото – один из самых тяжелых металлов: его плотность 19,3 г/см3. Тяжелее золота только осмий, иридий, платина и рений.

На одной из выставок демонстрировался небольшой полированный золотой кубик размером чуть больше 5 см, причем объявление гласило, что тот, кто сможет поднять его двумя пальцами одной руки, может унести его с собой.

Организаторы ничем не рисковали: никакой силач не смог бы поднять таким образом скользкий слиток, весящий несколько килограммов. Если плотно заполнить золотыми слитками комнату площадью 20 кв.м и высотой 3 м, их масса составит 1150 т – вес тяжело груженного железнодорожного состава.

Желтый цвет имеет химически чистое золото, однако примеси могут окрашивать его в другие цвета – от белого до зеленого. Червонный (красный) цвет придает золоту, например, медь при определенном ее содержании в сплаве. Так, в изданной в 1905 энциклопедии под редакцией Ю.Н.Южакова сказано: «Червонное золото – сплав золота с медью в отношении 9:1, употребляется для чеканки монет».

Золото – сравнительно легкоплавкий металл, плавится при 1064° С, кипит при 2880° С, по теплопроводности и электропроводности занимает третье место (после серебра и меди). Твердость золота по 10-балльной шкале Мооса составляет всего 2,5, чистое золото слишком мягкое и не годится ни для каких изделий. Для твердости к нему всегда добавляют другие металлы, например, серебро или медь.

Золото легко сплавляется со многими металлами, которые могут входить в кристаллическую структуру золота, не нарушая ее, а просто замещая атомы золота. В таком случае образуются твердые растворы.

Природные твердые растворы с золотом могут образовывать серебро, медь, платина, палладий, родий, иридий, ряд других металлов, размеры атомов которых такие же, как у золота (радиус 0,14 нм) или очень мало от него отличаются.

Твердые природные растворы Au–Ag иногда содержат до 10% ртути (например, в месторождении Золотая гора на Урале). В присутствии примеси железа (некоторые находки в Якутии содержат до 4,45% Fe) минерал становится магнитным.

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).

Плотность (при 20°С) 19,32 г/см3, tпл 1064,43 °С, tкип 2947 °С; термический коэффициент линейного расширения 14,2·10-6 (0-100 °С); удельная теплопроводность 311,48 вт/(м·K) [0,744 кал/(см·сек·°С)]; удельная теплоемкость 132,3 дж/(кг·К) [0,0316 кал/(г·°С)] (при 0°-100 °С); удельное электросопротивление 2,25·10-8ом·м (2,25·10-6 ом·см) (при 20 °С); температурный коэффициент электросопротивления 0,00396 (0-100 °С). Твердость золота по Бринеллю 180 Мн/м2 (18 кгс/мм2) (для Золота отожженного около 400 °С). Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи.

– Химические свойства золота

Золото — самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не реагирует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам, в отличие от металлов обычных, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.

Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O

Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексообразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:

4Au + 8CN− + 2H2O + O2 → 4[Au(CN)2]− + 4 OH−

В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при

200 °С с образованием хлорида золота (III), то в водном растворе (царская водка) золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:

2Au + 3Cl2 + 2Cl− → 2[AuCl4]−

Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, давая трибромид AuBr3.

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 во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав (амальгаму).

В концентрированной серной кислоте золото растворяется в присутствии окислителей: азотной кислоты, диоксида марганца. В водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется с образованием очень прочных дицианоауратов:

4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Эта реакция лежит в основе важного промышленного способа извлечения золота из руд.

Но самыми необычными являются свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы – гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными.

Так, при добавлении к 0,0075%-ному раствору H[AuCl4] восстановителя (например, 0,005%-ного раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-ному раствору H[AuCl4] добавить 0,005%-ный раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь.

Таким образом, в зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь). При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510–520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620–630 нм (раствор голубой).

Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота.

Науке известны и органические соединения золота. Так, действием хлорида золота (III) на ароматические соединения получают соединения, устойчивые к воде, кислороду и кислотам, например:

AuCl3 + C6H6 ® C6H5AuCl2+ HCl.

Формула Золота химическая

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.

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/см3 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·мм2/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), Аu3+ 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 кислот и не образует оксидов, поэтому его относят к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, разрушающихся под действием кислот и щелочей.

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), Na3Au (аурид натрия).

Из чистых кислот золото растворяется только в концентрированной селеновой кислоте при 200 °C:
2Au + 6H2SeO4 → Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
Концентрированная HClO4 реагирует с золотом и при комнатной температуре, при этом образуя различные нестойкие оксиды хлора.

Жёлтый раствор растворимого в воде перхлората золота (III).
2Au + 8HClO4 → Cl2 + 2Au(ClO4)3 + 2O2 + 4H2O
Реакция обусловлена сильной окислительной способностью Cl2O7. 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- + 2H2O + O2 → 4[Au(CN)2]- + 4OH-

Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:

2Na[Au(CN)2] + Zn → Na2[Zn(CN)4] + 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 + 3Cl2 + 2Cl- → 2[AuCl4]-

Кроме того, золото растворяется в хлорной воде. Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, образуя трибромид AuBr3.
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.

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 AuTe2, креннерит AuTe2, сильванит AuAgTe4, петцит Ag3AuTe2, мутманит (Ag, Au)Te, монтбрейит Au2Te3, нагиагит Pb5AuSbTe3S6.

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.

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 существует 37 золотодобывающих компаний.

Лидером добычи золота в России является компания Полюс Золото, на которую приходится около 23 % рынка.

Около 95 % золота в России добывается в 15 регионах (Амурская область, Республика Бурятия, Забайкальский край, Иркутская область, Камчатский край, Красноярский край, Магаданская область, Республика Саха (Якутия), Свердловская область, Республика Тыва, Хабаровский край, Республика Хакасия, Челябинская область, Чукотский автономный округ).

Еще в 10 регионах добыча золота меньше тонны и нестабильная. Большая часть золота добывается из коренных месторождений, но развита также россыпная золотодобыча. Наибольшее количество золота добывается в Чукотском автономном округе, Красноярском крае и Амурской области.

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.

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.

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 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 Ag2S).

Источник https://ometallah.com/svojstva/zolota.html

Источник https://vseometallah.ru/zoloto/fizicheskie-himicheskie-svojstva

Источник https://kabirski-store.ru/sostav/himicheskie-fizicheskie-svojstva-i-osobennosti-zolota.html