Полезные ископаемые: Золото. Перечень основных свойств золота Кто открыл золото как химический элемент

15.10.2015

Золото - пожалуй, самое древнейшее вещество, которое добывается еще с незапамятных времен. Возможно, это даже самый первый металл, с которым познакомилось наше человечество. Его первые упоминания в Индии приходятся еще на 2000-1500 до н.э., там из него изготавливали различного рода украшения и произведения искусства. В самородном же состоянии с ним столкнулись в V веке до н.э.

Учеными было предположено, что история распространения началась с территории Ближнего Востока. Отсюда металл поставляли в Египет, там он стал символом богатства и роскоши. Так во время раскопок гробницы был найден головной убор, который принадлежал королеве Шумерского народа еще 3000 до н.э. На стене, в месте захоронения, было изображения как ремесленник добывает золото. Также усыпальница всем известного фараона Тутанхамона была украшена множественными украшениями из золота.

В те времена считалось, что этот такие предметы, как знак власти, сопровождает умерших царей в иной мир. Все золото, изготовленное до VI века до н.э. было «грязное» с примесями меди, серебра и прочее, в дальнейшем в Египте научились добывать наичистейший металл на месторождениях в Нубии. От сюда и пошло древнее название золота - нуб . С санскрита слово золото переводится как желтый , а латинское название - аурум - относят к слову Аврора , что в переводе означает Утренняя Заря .

На территории России рудники были обнаружены достаточно позднее, так как все золото сюда ввозили в виде денег и пошлины. Только к XVII веку стали добывать металл в губернии Архангельска. Началом же открытия принято считать уже XVIII век, когда раскольник Марков Ерофей нашел неприметный камень и доложил о нем Канцелярии Правлении заводов г. Екатеринбург. На этом месте был заложен рудник «Первоначальный». За первое десятилетие на нем было добыто почти 6000 кг, работа была очень тяжелой и впоследствии стала считаться каторжной.

Содержания золота в природе крайне мало, доказано что оно так же содержится и в воде. Так, к примеру, на 1 км 3 приходится до 5 кг металла. Некоторые обсерватории, исследующие космическое пространство, в состоянии обнаружить и образование золота, которое, по новой теории, образуется в результате распада звезд нейтрона. Суть теории такова - пыль, образующаяся в результате распада, попадая в космос, накапливается там. На Землю же оно попадает благодаря астероидам.

Золотые самородки достаточно часто встречаются в природе в виде руды, химические соединения золота наоборот же крайне редки. В основном это теллуриды, так же золото может присутствовать в минералах сульфидов. Чистоту этого металла определяют в каратах и в пробах. Чистейшее золото соответствует 24 каратам (24 части сплава равно 24 частям золота). Проба же 575 принято читать так, сплав в 1000 частей содержит 575 золота. Слитки, которые изготавливают специальными методами очистки для различных финансовых учреждений и прочих важных структур, имеют пробу 999,9

Золото считается основным металлом, из-за которого были начаты не один десяток воин. Доподлинно известны такие «золотые бои» как - завоевание Вавилона персидским царем, битва Александра Македонского за Персию, разорительные набеги Цезаря на Египет и Галию. На сегодняшний день золото так и осталось валютным металлом, а его добыча все также постоянна растет.

Еще это очень красивый, и достаточно загадочный металл благородного желтого цвета. Он имеет как материальную, так и историческую ценность.

«Золотая» история

Данная история начинается еще с древних времен, ведь именно этот материал дал начало новой эре - эре металлов. Люди тогда превозносили его за необычный «солнечный» цвет. Считалось, что обладать этим металлом могут только благородных кровей люди. Это было престижно, ведь золото всегда играло важную материальную роль. Его можно было обменять на что угодно, а женщины украшали им свои волосы и одежду. Помимо плюсов были и минусы. Золото - это богатство, а богатство часто приводило к волнениям и войнам. Желания обладать независимостью было сильнее гуманности, и гибли люди. Очень много людей.

Свойства золота

Золото, несмотря на свою элегантность и красоту, очень тяжелый металл. Он не подвергается практически никаким химическим воздействиям, чем и заслужил звание «благородный металл». Он очень мягкий и пластичный, поэтому количество разных видов изделий из золота постоянно растет, но излишняя хрупкость не позволяет использовать его в чистом виде - только с добавлением серебра или меди. Кстати говоря, от процентного количества этих материалов в изделии напрямую зависит их цвет. Хорошая теплопроводность позволяет также использовать золото в изготовлении различного вида приборов.

Добыча

Добыча золота - дело непростое, ведь независимо от того, что это самый популярный металл, он еще и низкоконцентрированный. То есть, на большое пространство приходится ничтожно маленькое его количество. Например, в Мировом океане очень много этой породы, но она настолько сильно раскидана по океанскому дну, что добыть его практически невозможно. То же самое касается и земной коры. Но попадаются и богатые месторождения. Главное, нужно знать, где искать. Виды добываемого золота также напрямую зависят от места добычи. В земле кусочки золота кристаллообразные, а те, что ближе к воде - округлые.

Во все времена золотодобыча была очень прибыльным делом, но, на самом деле его не так уж и много.

Этот металл, который покорил землю и стал одним из самых главных металлов, никогда не потеряет свою ценность. Люди приручили его. Научились смешивать и изменять, делать красивые вещи и обменивать на полезные. Он всегда останется богатым металлом и благородным.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Золото - это самый популярный драгоценный металл в мире. Всем нравится его яркость и блеск. Практически в каждой семье есть хоть какое-то украшение из этого металла. Формула золота волновала умы множества алхимиков и ученых. Ему посвящены сотни научных трудов. При этом не все люди знают, какие свойства золота помогли стать ему таким популярным. С каждым днем цена металла только растет. Так, на сегодняшний день стоимость грамма золота 999 пробы в Сбербанке России составляет 2536 рублей.

Общие сведения

Несмотря на то что золото - металл, который известен всему миру на протяжении тысяч лет, не все знают о том, что в природе оно встречается в различных видах и в разных местах. Размер его частиц может составлять от микрона до десятков сантиметров. Из-за различных примесей этот благородный металл не всегда имеет традиционный желтый цвет. Добыча золота - очень прибыльный бизнес, в основе которого лежат различные свойства этого природного материала. Именно знания о металле, накопленные веками, позволяют удовлетворять потребность в нем.

В химии золото (лат. Aurum) обозначается символом Au. В переводе на русский Aurum означает «желтый». Этот элемент относится к 1 группе периодической системы Менделеева. Его атомный номер - 79. Формула золота зависит от компонентов, входящих в сплав. В составе природного вещества присутствует изотоп 197 Au. Металл имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку типа Cu.

В природе существует 15 минералов, в которых содержится этот химический элемент. К ним относятся: самородное золото с примесями меди или серебра, порпесит, электрум, осмистый иридий (ауросмирид), калавертин, креннерит, летцит, сильванит, мутманит, нагиагит, монтбрейит и проч. Существуют и другие соединения, содержащие этот металл. Это платинистое, родистое, иридистое, медистое золото. В горных породах данное вещество чаще всего рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях золото нередко заключено в сульфиды и арсениды.

Ранее считалось, что этот элемент очень инертен, но многочисленные эксперименты с ним доказали, что это не совсем так. Такое заблуждение основывалось на том основании, что золото никак не изменяется при воздействии на него таких агрессивных агентов, как кислород и сера. Также оно не вступает в реакцию с такими химическими элементами, как азот, водород, фосфор, углерод. На него не действуют большинство минеральных кислот и щелочи.

Валентность этого химического элемента в различных соединениях обычно составляет +1 или +3. Галогены при нагревании образуют с золотом следующие соединения: AuCl3, AuF3, AuI, AuBr3. При комнатной температуре оно легко вступает в реакцию с бромной или хлорной водой. Химические свойства золота позволяют определить его подлинность в домашних условиях. Так, водно-спиртовой раствор йода и йодид калия оставляют на металле 583 и 585 пробы темные пятна, которые трудно вывести. Только золото выше 750 пробы при чистой качественной лигатуре не вступает в реакцию с этими веществами.

Металл не магнитится и не имеет никакого запаха. При помощи этих свойств можно также определить подлинность ювелирных изделий.

Способы химической добычи золота

В основе промышленного способа извлечения металла из руд, называемого цианированием, лежит способность золота растворяться в концентрированной серной кислоте. При этом в химической реакции должны присутствовать такие окислители, как азотная и йодная кислота, а также диоксид марганца.

Ранее для извлечения золота из горной породы использовалось его свойство растворяться в ртути. В результате такой реакции получалась амальгама - легкоплавкий сплав. Эта смесь химических веществ легко отделялась от пустой породы, а затем ее сильно нагревали. Летучая ртуть испарялась, а золото оставалась на дне емкости. Правда, этот старинный способ в некоторых странах третьего мира используется до сих пор, несмотря на всю его вредоносность. Данный вариант добычи на сегодняшний день считается неэффективным, поскольку не позволяет полностью выделить благородный металл из горной породы.

Как распознать подделку

В природе встречаются минералы, внешне очень напоминающие золото. Так, одно из наиболее похожих на него природных веществ - сульфид железа, называемый пиритом. Он весьма примечателен по своим свойствам: при соударении кусков этого вещества высекаются искры. По последним данным ученых стало понятно, почему пирит так похож на золото. Оказывается, он не только имеет внешнее сходство с этим благородным металлом, но и содержит некоторое его количество. Еще этот рудный минерал отличается от золота кубическими кристаллами - им свойственны другие характеристики. Золото - это ковкий металл. При ударе по нему оно расплющится, в отличие от пирита, который просто рассыплется на мелкие кусочки.

Золото иногда путают с мусковитом и вермикулитом. Особенно сильно они похожи в виде вкраплений в различных минералах. Отличить настоящий драгоценный металл от двойников помогут физико-химические свойства золота.

Физические особенности

Практически каждый знает, что цвет этого благородного металла - ярко-желтый. На самом деле такой оттенок он приобретает после очищения от примесей. Желтое золото можно встретить только в банковских слитках и ювелирных изделиях. Причем в зависимости от количества примесей меняется и оттенок. Так, в золоте, используемом для изготовления ювелирных изделий, имеются примеси серебра, меди и других веществ. Иными словами, оно представляет собой сплавы нескольких металлов.

Цвет природного золота напрямую зависит от размера его частиц. Очень мелкие вкрапления в горных породах могут иметь и серо-зеленый оттенок. Иногда только опытный геолог может узнать в минералах месторождение золота. На 20 приисков приходится только один, где встречается желтое вещество.

Немаловажным физическим свойством металлов является их твердость. По этому показателю золото находится далеко не на первом месте. По 10-бальной шкале Мооса, характеризующей твердость вещества, этот благородный металл имеет всего 2,5-3 балла. Что же это означает? Физические свойства золота, главное из которых - мягкость, позволяют использовать его для создания изящных ювелирных изделий. При этом данный металл можно легко поцарапать. Многим известно, что в старые времена подлинность золотых монет проверяли на зуб. При этом на них должны были остаться вмятины.

Физико-химические свойства золота

Этот металл имеет достаточно высокую температуру правления. Она составляет 1063 º C. Кипит металл при 2947 º C. При расплавлении золото приобретает бледно-зеленый цвет. Все металлы, которые входят в сплавы с ним, понижают температуру его плавления. Пары золота имеют зеленовато-желтый оттенок. При нагревании этого металла и его сплавов свыше 1063 º C они начинают улетучиваться. Причем чем больше температура, тем выше летучесть.

Поразительно, как сильно влияют на сплавы золота различные примеси. Так, его летучесть значительно повышается при наличии цинка, мышьяка, теллура, сурьмы, ртути. Серебро или медь в сплаве с благородным металлом значительно повышают его твердость. При этом несколько теряются такие свойства, как тягучесть и ковкость.

Один из самых главных показателей золота - это его плотность. При температуре 20 º C она составляет 19,3 г/см 3 . Частицы золота в 2,5 раза тяжелее частиц серебра. Плотность природных самородков несколько выше, чем сплавов. Так, примеси серебра или меди снижают ее до показателей 18-18,5 г/см3. Для наглядности можно представить 1 кг этого драгоценного металла в виде:

• куба, ребро которого составляет 37,3 мм;
• шара с диаметром 46,2 мм;
• половины обычного стакана золотого песка.

Все вышеперечисленные свойства этого металла человек научился использовать в своих целях. Промышленная добыча золота из горной породы стала возможной именно благодаря его высокой плотности.

Сплавы

Этот драгоценный металл обладает способностью хорошо соединяться с другими химическими элементами. При этом конечный продукт будет обладать различными физическими показателями. Ювелирное желтое золото - это чаще всего сплав нескольких металлов, в котором содержание рассматриваемого вещества иногда составляет менее 40%. Причем различные примеси и их удельный вес в его составе напрямую влияют на оттенок конечного продукта. Так, в продаже можно встретить несколько видов ювелирного золота:

Качество и стоимость грамма золота полностью зависят от его чистоты и наличия тех или иных примесей.

Система проб

Качество золота и его количество в сплавах контролируется государством. В странах СНГ общепринятой считается система проб ювелирных сплавов, существовавшая еще в СССР. Так, в продаже чаще всего встречаются изделия с такими пробами:

• 375 - удельный вес золота в сплаве составляет 38%. В него входят медь и серебро. Золото этой пробы тускнеет на воздухе. Оно имеет желтый или красноватый оттенок.
• 500 - содержание золота составляет 50,5%. В составе сплава присутствуют медь и серебро. Он отличается низкой литейностью.
• 585 (583) - удельный вес золота 59%. В сплав входят такие металлы, как палладий, серебро, медь, никель. Он отличается прочностью, твердостью, устойчивостью к воздуху.
• 750 - в сплаве 75,5 % золота. В его состав входят палладий, никель, платина, серебро, медь. Изделия из этого золота хорошо полируются, прочны и тверды. Они легко поддаются обработке. Цветовая гамма очень широка. Сплав может быть зеленым, ярко-желтым, розовым, красным.
• 958 - содержит 96% чистого золота. Этот сплав используется редко, поскольку плохо полируется и не имеет требуемой насыщенности цвета.
• 999 - чистое золото, которое чаще всего представлено банковскими слитками.

Отражающие особенности

Золото, свойства и применение которого обусловлены его химическим составом, легко полируется. Оно обладает значительной отражающей способностью. Очень тонкие листы золота способны пропускать солнечные лучи. Поразительно, но при этом они абсолютно не будут нагреваться, поскольку тепловая (инфракрасная) их часть отразится от таких пластин. Благодаря такому свойству золото нашло применение в строительстве. Его используют для тонирования стекол в странах с жарким климатом. Благодаря такому решению значительно экономится энергия, необходимая для кондиционирования помещений. Отражающие свойства золота используются даже в космонавтике. Его наносят на защитные шлемы и другие поверхности космического оборудования для отражения значительного потока инфракрасных лучей в космосе.

Способность распыляться

Где еще используют золото? Свойства металла давать частицы, которые соизмеримы с длиной световой волны, лежат в основе его способности распыляться. В воде рек содержится мельчайшая пыль золота, которую невозможно увидеть невооруженным взглядом. Способность этого металла распыляться позволяет ему рассеиваться по мебели, стенам, полу золотосплавочных лабораторий. По статистике, из-за истирания золотых монет, находящихся в ежегодном обращении, ранее терялось до 0,1% их веса.

Тягучесть (пластичность)

Это одна из самых главных особенностей, которые имеет золото. Свойства металла позволяют его измельчать, сдавливать, искривлять, сжимать. Благодаря пластичности золото может принимать различные формы без изломов. Из 1 г можно вытянуть тончайшую проволоку (нить), длина которой составит 2610 м. Диаметр ее будет всего 2*10-6 мм, что позволяет использовать нить в современной электронной индустрии с микрочипами. Предел прочности отожженного золота составляет 100-140 МПа.

Ковкость

Сложно сказать, какое основное свойство золота имеет для нас наибольшую важность, но можно утверждать однозначно, что ковкость - одно из главных. Благодаря ему этот металл можно превратить в тонкий лист. Так, из 1 г золота можно получить пластину тонкой фольги, площадь которой составит 1 кв. м. Это позволяет использовать его в различных отраслях деятельности человека. Золото - металл, который можно сделать полупрозрачным и очень тонким, но при этом он не потеряет своей красоты и блеска. Благодаря такому свойству стало возможно получение тонколистового (сусального) материала, которым покрывают купола церквей, отделывают интерьер помещений.

Электропроводимость

Использование этого свойства золота позволяет применять его в электронной промышленности. Этот металл обладает высокой электрической проводимостью. При этом он устойчив к окислению. Электропроводность золота по отношению к меди составляет 75%. Сопротивление при 0 º C - 2,065*10-8 Ом. Это основное свойство золота позволяет использовать его в производстве таких сложных электронных приборов, как мобильные телефоны, телевизоры, вычислительная техника, калькуляторы, компьютеры. Удельная теплопроводность благородного металла при 0 º C составляет 311, 48 Вт/(мК).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. История открытия элемента

2. Свойства золота

2.1 Физические свойства

2.2 Химические свойства

3. Проба золота

4. Нахождение золота в природе, его месторождения

5. Способы получения

5.1 Получение золота из руды

5.2 Получение слитков

6. Интересные факты

Заключение

Список литературы

Введение

Драгоценными (благородными) называют восемь металлов, выделенных в отдельную группу. К ним относятся золото, серебро, платина и металлы платиновой группы: палладий, родий, рутений, осмий и иридий. В природе металлы платиновой группы сопутствуют друг другу и имеют общие свойства.

Основу для использования в ювелирном деле составляют Au, Ag, Pt. Ведущее место занимают серебро и золото; наибольшее количество золотых сплавов, обладающих широкой цветовой гаммой, используются самостоятельно. Золотые изделия также могут быть изготовлены в сочетании с серебром и платиной.

Обладая уникальными свойствами: красивым цветом, пластичностью, способностью эстетически гармонично сочетаться с эмалями и драгоценными камнями, стойкостью к длительному воздействию окружающей среды и т.п., благородные металлы и сплавы широко используются для изготовления самых разнообразных ювелирных изделий.

Все благородные металлы находят также разнообразное техническое применение, главным образом, в электронной промышленности, приборостроении, космической технике. Обладая исключительно высокой кислотостойкостью, высокой температурой плавления, но в то же время повышенной твердостью и хрупкостью, металлы платиновой группы в ювелирном деле практически не применяются, но широко используются для изготовления химической посуды, в точном приборостроении, медицине (рутений), в качестве эталонных образцов (сплав осмия с иридием), термоэлектрических приборов (сплавы платины с родием) и т. п.

1. История открытия элемента

История золота - это история цивилизации. Первые крупицы этого металла попали в руки людей несколько тысячелетий назад, и тогда же он был возведен человеком в ранг драгоценного.

Самой богатой страной древнего мира считался Египет. Не случайно при раскопках захоронений египетской знати археологи находят много украшений и других золотых предметов.

“Отблески золота вспыхнули всюду, чуть только брызнул первый луч... Золото на полу, золото на стенах, золото там, в самом отдаленном углу, где рядом со стеной стоит гроб, золото яркое и светлое, как будто бы оно только что вышло совсем новое из рук золотых дел мастера...”, - писал один из участников первого проникновения в могилу неизвестного фараона, найденную в 1907 году в Долине царей близ Фив, на левом берегу Нила.

Спустя 15 лет английский археолог Говард Картер обнаружил там же гробницу фараона Тутанхамона, правившего в XIV веке до нашей эры. Тысячелетия сохранили здесь бесценные произведения древнего искусства, многие из которых сделаны из чистого золота. Мумия юного фараона покоилась в золотом гробу, весившем 110 кг. необычайно красива маска Тутанхамона, выполненная из золота и разноцветных поделочных камней.

Примерно два с половиной тысячелетия назад появились первые золотые монеты. Родиной их стала Лидия - могущественное рабовладельческое государство, располагавшееся в западной части Малой Азии. Лидия вела обширную торговлю с Грецией и своими восточными соседями. Для удобства расчетов при торговых сделках лидийцы ввели в обращение золотую чеканную монету - статер.

После завоевания Лидии персидским царем Киром золотые монеты начали чеканить и в других странах Ближнего и Среднего Востока.

Первые русские золотые монеты - гривенники и пятаки - появились в начале XVII века, выпущенные в обращение Василием Шуйским. При императрице Елизавете Петровне появилась крупная золотая монета достоинством в 10 рублей, получившая название “империал”.

Форма самородного золота разнообразна. Листочки, зерна, сфероиды, октаэдры, палочки и т. д. Поверхность частичек самородного золота покрыта пленками других веществ, главным образом гидроксида железа, затрудняющих извлечение золота при промышленной добыче.

Самородное золото почти всегда содержит серебро (в массовой доле от 5 до 30%) и почти всегда - медь (в массовой доле до 20%), изредка - металлы платиновой группы.

Из полукустарного промысла добыча золота превратилась в одну из самых современной отраслей промышленности. Старательский лоток можно встретить в наши дни только в музее.

За всю историю человечество добыло не более 1000000 тонн золота. Если это количество золота представить в идее куба, то высота его окажется равной всего 17 метрам. Только в земной коре, по мнению геологов, заключено приблизительно 100 миллиардов тонн золота.

Практически неисчерпаемые запасы этого металла растворены в водах рек, морей и океанов нашей планеты (0,01-0,05мг/т). многие зарубежные фирмы ведут сейчас исследования в этой области, может быть, в ближайшие годы океан станет неисчерпаемым золотым прииском.

Учеными также установлено, что золото присутствует в крови и тканях живых организмов (0,1 - 0,4мг/кг).

В начале XVI века испанские и португальские завоеватели нашли более доходный способ добычи золота: они подвергли варварскому грабежу древние государства Америки, открытой в 1492 году Христофором Колумбом.

Накопленное за много веков ацтеками, инками, майя и другими народами Нового Света, золото широким потоком хлынуло в Европу. У древних народов, населявших Латинскую Америку, золото считалось священным металлом, металлом бога Солнца.

Золото - один из самых тяжелых металлов. Именно это свойство позволило Архимеду уличить в мошенничестве ювелиров сиракузского царя Герона, изготовивших по его заказу золотую корону.

Чистое золото - очень мягкий и пластичный металл. Кусочек его со спичечную головку можно вытянуть в проволоку длиной в несколько километров или раскатать в прозрачный голубовато-зеленый лист площадью 50 м 2 .

Если царапнуть ногтем по чистому золоту, на нем останется след. Поэтому золото, идущее на ювелирные украшения, обычно содержит лигатуры - добавки меди, серебра, никеля, кадмия, палладия и других металлов, придающих золоту прочность.

Одно из самых важных свойств золота - его исключительно высокая химическая стойкость. На него не действуют кислоты и щелочи. Лишь “царская водка” (смесь азотной и соляной кислот) способна растворить золото.

В настоящее время сравнительно большая доля добываемого золота идет на изготовление ювелирных изделий, украшений, сувениров и зубных протезов, спрос на которые продиктован прежде всего модой и ценой на золото.

Использование золота в таких отраслях промышленности, как электроника, связь, космическая техника, химия меньше зависит от колебаний цен на золото.

Несомненно, что если бы не специфические монетарные функции золота, этот металл гораздо более широко применялся бы в технике уже в настоящее время.

2. Свойства золота

2.1 Физические свойства

Цвет золота ярко-желтый, если в нем отсутствуют примеси. Но чистое золото (и то не совсем) бывает почти исключительно в банковских слитках. В природном золоте и ювелирных изделиях всегда есть примеси серебра, меди и др., то есть фактически мы всегда имеем дело со сплавами золота с другими металлами. Цвет природного золота может зависеть от размера частиц. Например, золото Балейского месторождения Читинской области описано следующим образом: «Золото находится в жилах обычно в виде мельчайших частиц. Эти частицы иногда скапливаются, давая рыхлые сростки и скопления, видимые простым глазом. Внешний вид этих скоплений таков, что впервые видящий их наблюдатель не узнает в них золота. Это серо-зеленые пятна весьма непривлекательного вида с тусклым блеском или вовсе без блеска. Такого рода золото носит название «зеленого» золота. Гораздо реже встречается так называемое «желтое» золото, несколько отличающееся по виду и составу от «зеленого». Отношение количества «зеленого» к «желтому» примерно составляет 20:1.

В ювелирном деле золотом иногда называют сплавы, в которых собственно золота меньше 40 %. Сплав, известный как «белое золото», - это сплав золота с палладием. Десятая часть палладия придает слитку бело-стальной оттенок. Платина окрашивает золото в белый цвет даже интенсивнее палладия. Никель тоже позволяет получить золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтым оттенком. Из белого золота изготавливают ювелирные украшения с бриллиантами. Такая оправа прекрасно отражает блеск камней и будто дополнительно их освещает. По сравнению с желтым белое золото более стойко к воздействию атмосферы. Таким образом, цвет сплавов зависит от количества и состава примесей.

Табл.1. Цвет золота в зависимости от количества и состава примесей

Золото - очень мягкий металл, его твердость 2,5-3,0 по 10-балльной шкале твердости (шкале Мооса). В полевых условиях твердость проверяют, прежде всего, с помощью ножа. Его острием проводят по поверхности изучаемого минерала. Если нож оставляет царапину, значит твердость меньше 5. Золото, имеющее твердость 2,5-3,0, не только легко царапается, но и при значительном усилии режется ножом. На нем можно оставить след даже сильно прикусив зубами. «На зуб» раньше пробовали золотые монеты. На поддельных монетах из меди сделать отметину зубами невозможно, а на золотой монете имея крепкие зубы отметку поставить можно. Проверка на твердость - это важный тест для отличия золота от похожих по цвету металлов или минералов. Золото легко полируется и обладает высокой отражательной способностью. Через очень тонкие листы золота отлично могут проходить солнечные лучи, при этом тепловая их часть будет отражаться. По этой причине, тонкие слои золота используются для тонированных стекол современных небоскребов в жарком климате. Это позволяет экономить энергию, необходимую на то, чтобы содержать интерьер таких зданий в прохладности в течение всех горячих летних месяцев. Подобные тонкие слои золота используются также в защитном шлеме космонавтов, чтобы отражать большой поток инфракрасных лучей в открытом космосе.

Золото обладает исключительной способностью распыляться, давать частицы, соизмеримые с длиной световой волны, уноситься тоннами в виде мельчайшей пыли в реках, рассеиваться по полу, стенам и мебели золотосплавочных лабораторий и исчезать из банковского обмена за счет истирания монет. При золотом обращении ежегодно терялось от 0,01 до 0,1% веса монеты.

Золото имеет чрезвычайно высокую пластичность (тягучесть) и ковкость (расковывается до толщины 8 10 -5 мм), т.е. из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1м 2 . Благодаря высокой пластичности, золото может быть измельчено, искривлено, сдавлено, сжато, золоту можно придать различную форму, не ломая на части. Фактически, желтый металл может быть истолчен до полупрозрачности, может быть тонким, как лист бумаги, и оставаться таким же красивым и блестящим. Производство тонколистового (сусального) золота позволяет покрывать им купола церквей, отделывать дворцовые залы. Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м. Получаемая нить очень тонкая (диаметром 2 10 -6 мм), что необходимо сегодняшней электронной индустрии, где нужно создавать электрические цепи в чипах очень маленьких размеров. Из-за высокой электрической проводимости и устойчивости к окислению, золото имеет большой спрос в электронной промышленности. Сейчас неудивительно найти золото в таких устройствах как телевизор, мобильный телефон, калькулятор, не говоря уже о более сложной электронике. Высокая ковкость золота еще один признак, позволяющий отличить золото от похожих минералов. Например, если положить частицу золота на твердый камень и ударить по ней молотком, то она расплющится, а кусочек желтого пирита рассыплется на мелкие частички.

Температура плавления золота составляет 1063? С, кипения 2947? С. Расплавленное золото имеет бледно-зеленый цвет. Пары золота зеленовато-желтого цвета. Все металлы, входящие в состав сплава с золотом, понижают температуру его плавления. При нагревании золота и его сплавов выше температуры плавления золото начинает улетучиваться, и летучесть его тем выше, чем выше температура. Летучесть золота в значительной мере возрастает также в том случае, когда в сплаве присутствуют другие металлы, обладающие летучими свойствами, например, цинк, мышьяк, сурьма, теллур, ртуть и др. Сплавы по своим свойствам не похожи на те металлы, из которых они образовались. Так, например, сплав золота с серебром обладает значительно большей твердостью, чем золото и серебро, но зато не имеет их ковкости и тягучести. То же самое дает и примесь меди.

Золото имеет еще одно отличительное качество - это плотность золота. Его плотность - 19,3 г/см3 - означает, что оно весит в 19,3 раза больше, чем равный объем чистой воды. Более высокую плотность имеют только некоторые металлы платиновой группы (индий - 22,6 г/см3). Частица золота в 2,5 раза тяжелее, чем такая же по размеру частица серебра, и приблизительно в 8 раз тяжелее куска кварца, который обычно находится рядом с золотом. 1 кг золота можно представить в виде куба с ребром 37,3 мм или шара диаметром 46,2 мм. Полстакана золотого песка, добытого из россыпного месторождения, также весит около килограмма. Высокая плотность золота - это свойство, которое чаще всего используется для его извлечения из породы.

Плотность самородного золота несколько ниже, чем химически чистого, и, в зависимости от примесей в нем серебра и меди, колеблется в пределах 18--18,5.

Табл. 2. Важнейшие физические свойства и диагностические признаки золота

2.2 Химические свойства золота

Золото (Au, от латинского Aurum) - химический элемент 1-й группы периодической системы таблицы Менделеева, атомный номер 79, атомная масса 196,9665. Почти все природное золото состоит из изотопа 197 Au. Валентность золота в химических соединениях обычно +1, +3. Сера и кислород на золото не действуют ни при какой температуре. Исключение - атомы золота на поверхности. При 500-700°С они образуют чрезвычайно тонкий, но очень устойчивый оксид, не разлагающийся в течение 12 часов при нагреве до 800° С. Это может быть Au 2 O 3 или AuO(OH). Такой оксидный слой найден на поверхности крупинок самородного золота.

Не реагирует золото с водородом, азотом, фосфором, углеродом, а галогены с золотом при нагревании образуют соединения: AuF3, AuCl3, AuBr3 и AuI. Особенно легко, уже при комнатной температуре, идет реакция с хлорной и бромной водой. В быту опасность для золотых колец представляет йодная настойка - водно-спиртовой раствор йода и иодида калия:

2Au + I2 + 2KI > 2K

Щелочи и большинство минеральных кислот на золото не действуют. На этом основан один из способов определения подлинности золота. Весь истолченный металл пересыпается в фарфоровую чашку, куда наливается азотная кислота в количестве, достаточном для покрытия всего металла. Чашку с кислотой и металлом, при непрерывном помешивании стеклянной палочкой, подогревают на примусе до кипения. Если при этом не происходит растворения металла и выделения пузырьков газа, то металл является золотом. Смесь концентрированных азотной и соляной кислот («царская водка») легко растворяет золото:

Au + HNO3 + 4HCl > H + NO + 2H2O

После осторожного выпаривания раствора выделяются желтые кристаллы комплексной золотохлористоводородной кислоты HAuCl4 ·3H2O. Царскую водку, способную растворять золото, знал еще арабский алхимик Гебер, живший в 9-10 веке. Менее известно, что золото растворяется в горячей концентрированной селеновой кислоте:

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

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

4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 > 4Na + 4NaOH

эта реакция лежит в основе важнейшего промышленного способа извлечения золота из руд - цианирования.

Действуют на золото и расплавы из смеси щелочей и нитратов щелочных металлов:

2Au + 2NaOH + 3NaNO3> 2Na + 2Na2O,

пероксиды натрия или бария:

2Au + 3BaO2 > Ba2 + 3BaO

водные или эфирные растворы высших хлоридов марганца, кобальта и никеля:

3Au + 3MnCl4 > 2AuCl3 + 3MnCl2

тионилхлорид:

2Au + 4SOCl2 > 2AuCl3 + 2SO2 + S2Cl2,

некоторые другие реагенты.

Интересны 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%-му раствору H восстановителя (например, 0,005%-го раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-му раствору H добавить 0,005%-й 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 до красной.

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.

При восстановлении соединений золота хлоридом олова в слабокислых растворах образуется интенсивно окрашенный темно-пурпурный раствор так называемого кассиевого золотого пурпура (он назван так по имени Андреаса Кассия, стекловара из Гамбурга, жившего в 17 в.). Кассиев пурпур, введенный в расплавленную стеклянную массу, дает великолепно окрашенное рубиновое стекло, количество затрачиваемого при этом золота ничтожно. Кассиев пурпур применяется и для живописи по стеклу и фарфору, давая при прокаливания различные оттенки - от слаборозового до ярко-красного.

В геологических процессах подвижность золота связана с водными растворами, имеющими высокую температуру (сотни градусов) и находящимися под высоким давлением. Золото при этом может находиться в форме различных простых и смешанных комплексов: гидроксильных, гидроксохлоридных, гидросульфидных. В низкотемпературных гидротермальных условиях, а также в биосфере, миграция золота возможна в виде растворимых металлоорганических комплексов.

В нормальных природных условиях золото стойко к различным типам минеральных вод и атмосферной коррозии. Частицы золота практически не меняются с течением времени. Изделия из золота сделанные тысячи лет назад сохраняются практически неизменными в земле и морской воде. Со временем они не только не теряют своей ценности, но становятся дороже. Такая устойчивость дает основание относить золото к группе благородных металлов.

3. Проба золота

Количественное содержание химически чистого золота (по массе) в природном твердом растворе или сплаве (изделии) выражается пробой. В международной практике применяются метрическая (в большинстве стран, в том числе и в России) и каратная системы проб.

При метрической системе содержание металла определяется числом его единиц в 1000 единицах лигатурной массы раствора (сплава), при каратной в 24 единицах. До 1927 года в СССР, а также в дореволюционной России, действовала золотниковая система проб, при которой содержание золота определялось количеством золотников в фунте лигатурной массы (1 русский фунт = 409,5 г = 96 золотникам; 1 золотник = 4,27 г = 96 долям; 1 доля = 44,4 мг).

В метрической системе химически чистому золоту соответствует 1000-я проба, а твердый раствор (сплав), например, 750-й пробы, содержит 750 частей химически чистого золота и 250 частей примесей, или же 75,0% золота и 25,0% примесей.

Расчетом устанавливается взаимное отношение и перевод различных систем проб. Например, 450-я метрическая проба изделия (сплава) соответствует:

450/1000 ґ 96= 43,2 золотниковой

и 550/1000 ґ 24= 10,8 каратной пробам.

Самородное золото обладает различной пробой (наиболее часто 940-900, 890-740, 680-600-й и крайне редко 550-й). Для производства ювелирно-бытовых изделий обычно используются золотые сплавы различной пробы, так как золото в чистом виде слишком мягкое и легко истирается.

Ювелирным сплавам за счет добавления лигатурных цветных металлов (меди, серебра, реже никеля, палладия, цинка, кадмия и др.) придаются требуемые для механической обработки свойства и желательный цвет. В таблице 3 указаны наиболее часто используемые для производства ювелирных украшений сплавы и соотношение различных систем обозначения их пробы, распространенные в бывшем СССР и России.

золото химический проба ювелирный

Табл.3. Пробы и основной состав лигатуры ювелирных золотых сплавов, принятых в бывшем СССР и Российской Федерации

4. Золото в природе

Золото в небольших количествах содержится во многих горных породах. Среднее его содержание в литосфере (Кларк) составляет 4,3 мг/т.

Золото содержится в организмах и в растениях. Есть предположение, что золото имеет определенное значение для организма животных. В золе растений золото впервые обнаружено французским химиком Клодом Луи Бертолле в XVIII веке. По современным данным содержание золота в некоторых гумусовых почвах достигает 0,5 г/т. Растения, произрастающие на таких участках, поглощают золото, сосредотачивая его в корневой системе, стеблях, стволах и в ветвях. В настоящее время разработаны методы поиска месторождений (биогеохимические), основанные на выявлении ореолов с повышенным содержанием золота в золе растений.

Огромное количество золота содержится в гидросфере. Во всех видах пресных вод его среднее содержание составляет порядка 3 10-9% (0,03 мг/т), но иногда многократно выше, например, в подземных водах золоторудных месторождений содержание золота достигает порядка 1 мг/т. На изменении содержания золота в подземных водах основан один из методов поиска золоторудных месторождений (гидрохимический метод).

В морских водах содержание золота также колеблется: в полярных морях - 0,05 мг/т, у берегов Европы - 1-3 мг/т. Наиболее высокая концентрация золота отмечается в прибрежной зоне США - до 16 мг/т., в водах Карибского моря - 15-18 мг/т., в водах Мертвого моря - до 50 мг/т.

Океаны насыщаются золотом вследствие приноса его грунтовыми, поземными и поверхностными водами, за счет распыления метеоритов, выбросов вулканических веществ и ряда других естественных источников. Французскими исследователями было выяснено, что сицилийский вулкан Этна каждый день выбрасывает в виде мелких частиц более 2,5 кг и большая часть этого уходит в океан. По подсчетам каждый год в атмосфере Земли распыляется примерно 3,5 тыс. метеоритного вещества, содержащие примерно 18 кг золота, что составляет за миллион лет где-то 18 тыс.т. Поступление золота в океаны происходит также с речными и морскими взвесями, а также в виде растворимых металлоорганических комплексов. Циркулирующие на золотоносных площадях поверхностные и подземные водотоки содержат, как правило, золото, находящееся во взвешенном состоянии, или растворенное золото, которое может достигнуть океана. Особенно велик перенос золота речными системами. Специалисты посчитали, что только Амур в своих водах за год выносит в океан около 8,5 т золота.

Общее количество золота в водах Мирового океана оценивается в 25-27 млн.т. Это чрезвычайно много. Человечеством за все время добыто около 150 тыс.т. Ведутся изыскания технологий извлечения золота из воды океанов, запатентованы технические решения, но приемлемых экономических показателей добычи золота из воды пока не достигнуто.

В земной коре золото может находиться в сплошных горных массах - рудах или в разрушенных горных породах - россыпях. В первом случае оно называется рудным, а во втором - россыпным золотом. Россыпи обычно встречаются в долинах рек, ручейков или сухих логов и образуют более или менее мощные пласты, прикрытые слоем пустой породы, так называемыми торфами. Золото находится в россыпях в виде кусочков, чешуек, зерен и пыли.

Золото в рудных и россыпных месторождениях встречается главным образом в сплавах с серебром, медью, железом и другими металлами. Кроме этих природных сплавов золота известны также платинистое и родистое золото, в состав которых соответственно входят платина и родий. Чаще всего в состав самородного золота входит от 5 до 30 % серебра. Относительно редко, но все же встречается в природе сплав золота с 30--40% серебра, который называется электрумом. Довольно распространено в природе самородное медистое золото, состоящее из 74--80% золота, 2--16% серебра, 9--20% меди.

Больше всего в природе частиц золота размером от доли микрона до десятков микронов. Такие частицы называются дисперсными. Условно они делятся на грубодисперсные и тонкодисперсные (высокодисперсные). В грубодисперсных системах частицы имеют размеры от 1 мкм и выше, в тонкодисперсных -- от 1 нм до 1 мкм (0,001 мм).

Дисперсные частицы золота есть в породах, в воде и в растениях. Такие частицы видны только в электронный микроскоп, их не удастся взвесить на лучших микроаналитических весах. Расчетная масса частицы размером 0,001 мм составляет всего 0,00000001 мг, а предел взвешивания лучших микроаналитических весов -- 0,0001 мг. Количество мельчайших частиц золота несметное. В каждом грамме золота заключено больше 100 миллиардов таких частиц. При огромном количестве дисперсных частиц их извлечение представляет наибольшую трудность и обходится дороже всего.

Чрезвычайно много в природе также золотин размером порядка 0,01 мм. Самая крупная золотина этого класса (0,01 мм) имеет массу порядка 0,00001 мг и ее также невозможно взвесить на микроаналитических весах. В каждом грамме золота количество таких частиц превышает 100 миллионов. Несмотря на то, что золота мельче 0,01 мм в природе больше, чем любого другого, оно находится преимущественно в рассеянном состоянии. Иногда оно концентрируются в виде включений в некоторые минералы (пирит, арсенопирит и т.п.), но если свободное золото крупностью 0,01-0,1 мм попадает в речной поток, то оно преимущественно рассеивается. Мелкие легкие золотинки свободно переносятся во взвешенном состоянии даже при небольшой скорости течения.

Золото крупнее 0,1 мм относится к «гравитационному», то есть к такому, которое осаждается в воде под действием силы тяжести и образует скопления, выгодные для отработки - россыпные месторождения. Извлеченное из россыпей золото часто называют «золотой песок». Фактически так оно и есть, частицы золота легко пересыпаются и их можно насыпать в кожаный мешочек (раньше так носили в кармане или сумке), золотой песок можно ссыпать в бутылку (в ней удобно прятать золото) или в любую емкость.

Золотины размером 8 мм и более обычно имеют массу свыше 1 г и называются самородками. Различают самородки мелкие (1-10 г), средние (10-100 г), крупные (100-1000 г), весьма крупные (1-10 кг) и гигантские (более 10 кг). Однако иногда самородками называют также золотины «резко выделяющиеся по размерам среди других частиц металла», и нижний предел массы самородка принимают 0,1 грамма.

Самый крупный самородок золота найден в Австралии - “Плита Холтермана” (285 кг вместе с кварцем, чистого золота 83,3 кг); на Урале найден самородок золота “Большой треугольник” (36,2 кг). Большинство крупных самородков имеют свои имена (Табл.4).

В последние десятилетия самородки начали искать с помощью металлодетекторов (разновидность миноискателей). Крупнейший самородок найденный металлодетектором весит 27,2 кг. Его нашел в Австралии в штате Виктория Кевин Хиллер (Kevin Hillier) 26 сентября 1980 года. Самородок назван «Рука Судьбы». Его размеры: 47 см в длину, 20 см в ширину и 9 см толщиной, проба 926. Кевин продал свой самородок в 1981 году за 1 000 000 долларов в казино «Золотой Самородок» в Лас-Вегасе.

Табл. 4. Крупнейшие самородки мира

Трудно назвать другой металл, который в истории человечества сыграл бы большую роль, чем золото. Во все времена люди старались завладеть золотом хотя бы путем преступлений, насилий и войн. Начиная с первобытного человека, украшавшего себя золотыми блестками, намытыми в песках рек, и кончая современным промышленником, обладающим огромным производством, человек в упорной борьбе завладел частью природного богатства. Но эта часть золота ничтожна по сравнению с количеством распыленного в природе металла и с потребностями и желаниями самого человечества. Сегодня поиски золота и его месторождений идут все усиливающимся темпом, по добыче золота во всем мире работает не менее пяти миллионов человек, а добывается его около трех тысяч тонн ежегодно. Природа очень бережно хранит свои сокровища и упорно не отдает человеку этот металл. В наши дни создано большое количество золотодобывающей, самой современной техники, но наибольший эффект в золотодобыче дают все возрастающие знания человека о свойствах золота.

5. Способы получения

5.1 Получение золота из руды

Извлечение золота из руд и песков россыпных месторождений производится гравитационным и флотационным обогащением.В случае добычи из руд их предварительно подвергают дроблению и измельчению. Золото из измельченного материала извлекают либо непосредственно, либо после его обогащения.

Одним из методов химического извлечения золота является амальгамация, известная с начала промышленной добычи драгметаллов, но в настоящее время практически не используемая. по данному способу измельченную руду обрабатывают ртутью, которая избирательно смачивает золото, образуя амальгаму, или же извлекают золото вследствие только поверхностного амальгамирования его частичек. Амальгамацию иногда совмещают с измельчением. Очищенную и промытую амальгаму отжимают для удаления избытка ртути; ее жидкую часть возвращают на извлечение Au, а отжатую подвергают отпарке - отгонке ртути путем нагревания. В результате получают черновое золото, которое отправляют на переплавку.

Наиболее широко распространенным способом извлечения золота является растворение его в водном растворе цианида натрия или калия (после механического извлечения крупных частиц) в присутствии кислорода. Поскольку извлечение золота резко возрастает при повышении концентрации растворенного кислорода, чаще используют чистый кислород, а не воздух. Получающийся комплекс затем разлагают цинковой пылью или стружкой согласно реакции:

2NaAu(CN) 2 + Zn = NaZn(CN) 4 + Auv.

Образовавшийся шлам золота в смеси с избытком цинковой пыли обрабатывают затем серной кислотой, промывают, отфильтровывают и плавят с добавкой флюсов. Полученное таким образом золото содержит много примесей, для очистки от которых его подвергают аффинажу.

Извлечение золота из песков россыпных месторождений сводится к предварительному разрыхлению с последующей промывкой на шлюзе, представляющем собой наклонный желоб, покрытый перфорированными стальными листами, деревянными трафаретами или пеньковыми коврами, на которых задерживаются частички золота при промывке водой золотоносных песков.

Более совершенными методами являются: отсадка, производимая с помощью отсадочных машин, и добыча при помощи драг - сложных агрегатов, в которых совмещается добыча и извлечение золота.

Золото в настоящее время добывают с помощью драг, достигающих высоты четырехэтажного дома, оснащенных автоматическими устройствами, приборами дистанционного управления, промышленными телевизионными установками. Мощная драга, которую обслуживают всего несколько операторов, заменяет труд 12 тысяч старателей.

5.2 Получение слитков

При производстве полуфабрикатов (полосы, проволока и др.) из чистого золота используют слитки, выпускаемые аффинажным заводом.

Наиболее эффективным способом получения слитков из сплавов золота, обеспечивающим высокую производительность труда, качество металла и рентабельность производства, является метод непрерывного литья в водоохлаждаемые кристаллизаторы или бесслитковая прокатка - совмещенный метод непрерывного литья с последующей деформацией.

Выбор технологического процесса и металлургического оборудования для него определяется свойствами сплава, номенклатурой и сортаментом полуфабрикатов. Одним из решающих факторов являются литейные свойства сплавов, определяющую роль в которых играют склонность к зональной ликвации, температурный интервал кристаллизации и прочностные свойства в интервале температур затвердевания слитка.

Значительная обратная ликвация способна привести к браку по химическому составу, к неравномерности свойств в готовых полуфабрикатах и наблюдается в сплавах, склонных к образованию широких двухфазных областей в процессе кристаллизации слитка.

Экспериментальные исследования и опыт промышленного использования метода непрерывного литья позволяют разделить сплавы золота на три группы в соответствии с их литейными свойствами.

1. малолегированные сплавы золота и сплавы с узкими температурными и концентрационными интервалами кристаллизации, при затвердевании которых не образуются или образуются незначительные по ширине двухфазные области. В этих сплавах практически отсутствует склонность к ликвации. К этой группе относятся сплавы следующих составов, %: 75Au + 25Ag; 72,7Au + 27,3Ag; 60Au + 40Ag; 58,3Au _ 41,7Ag; 98Au + 2Cu; 91,6Au + 8,4Ag; 58,3Au + 41,7Ag; 37,5Au + 62,5Ag; Au-Pt с содержанием платины 15,7, 10 и 25%; сплавы Au-Pd c 2-40%Pd; Au-Ni c 2-20% Ni; 98Au + 2Co; Au + 0,2Pd и др.

2. сплавы со средним температурным и концентрационным интервалами кристаллизации, затвердевающие с образованием двухфазных областей и имеющие относительно небольшую склонность к зональной ликвации. Ко второй группе сплавов относится большинство трехкомпонентных ювелирных сплавов системы Au-Ag-Cu типа ЗлСрМ 75-12,5; ЗлСрМ 58,3 - 8,0; ЗлСрм 33,5 - 33,5 и др.

3. сплавы с широким температурным и концентрационным интервалами кристаллизации, затвердевающие с образованием значительных двухфазных областей, обладающие высокой склонностью к зональной ликвации и широким диапазоном прочностных характеристик в интервале температур затвердевания. К этой группе относятся золотые припои (58,3Au + 19Ag + 18Cu + 3Cd + 2Zn; 60Au + 10Ag + 20Cu + 10Cd) и ряд многокомпонентных сплавов типа Au-Ag-Pd-Cu.

Каждой группе сплавов должна соответствовать наиболее рациональная технологическая схема полунепрерывного литья.

Анализ современных методов литья слитков позволяет выделить три основных направления, по которым будут развиваться способы непрерывного литья:

1) полунепрерывное или непрерывное литье на вертикальных, не зависящих от плавильных печей установках с водоохлаждаемыми кристаллизаторами скольжения;

2) бесслитковая прокатка (непрерывное литье с совмещением процесса прокатки);

3) непрерывное литье заготовки и готовых полуфабрикатов на установках с вертикально или горизонтально вмонтированными в плавильную печь кристаллизаторами.

Для сплавов золота всех перечисленных групп наивысшие технико-экономические показатели в сочетании с высоким качеством металла дает метод полунепрерывного литья на вертикальных установках.

Этот метод предназначен для литья слитков, деформируемых в горячем и холодном состояниях. Благодаря его применению полностью решается проблема массового производства высококачественных полуфабрикатов из сплавов золота.

Плавку золота и его сплавов производят в графитно-шамотных тиглях на высококачественных индукционных установках различной мощности. Сплавы золота с высоким содержанием платины или палладия плавят в алундовых тиглях, так как оба металла склонны поглощать углерод из материала тигля.

Защитные флюсы и защитно-рафинировочные флюсы для сплавов золота - это прокаленный березовый уголь, борнокислый натрий, получаемый при нагреве до плавления буры (Ba 2 B 4 O 7 5H 2 O). При плавлении бура полностью теряет кристаллизационную воду. Применяют также безводный углекислый натрий (Na 2 CO 3) в смеси с борнокислым натрием, кальцинированную соду, CaO, CaCl 2 , NaCl 2 , BaCl 2 или смеси указанных солей с прокаленным березовым углем в зависимости от компонентов сплава.

При подготовке шихтовых материалов для плавки сплавов золота необходимо обращать особое внимание на чистоту материалов от вредных примесей. Одной их наиболее вредных примесей во всех ювелирных сплавах (системы Au-Ag-Cu) является свинец: он нерастворим в золоте в жидком состоянии, не образует интерметаллиды Au 2 Pd и AuPd 2 . допустимое количество Pd ограничивают, поэтому 0,005%. При более высоком содержании свинца пластичность сплавов резко падает, а при более 0,06% Pd золото становится хрупким. Такое же вредное влияние и по такому же механизму (выделение хрупких интерметаллидов по границам зерен) оказывает теллур, его содержание в сплавах не должно превышать 0,01%. Резко пластичность золота понижает висмут; хотя его предельная растворимость в золоте в пределах нескольких процентов, допустимое содержание 0,01%.

6. Интересные факты

· Чтобы получить одну-единственную унцию золота - примерно столько содержится в обычном обручальном кольце, - нужно выработать более 250 тонн грунта и руды.

· Наукой доказано, что в крови каждого человека содержится золото. И хотя концентрация его в организме чрезвычайно мала, но врачи-гомеопаты утверждают, что и в таких количествах этот металл физиологически активен.

· Для сохранения молодости золото применяется в пластической хирургии. Для этого тончайшие нити из этого металла толщиной всего несколько микрон с помощью специального проводника вводятся под кожу. Через несколько недель вокруг каждой из них формируется эластичная коллагеновая ткань, которая становится «каркасом» для кожи.

· В медицине широкое применение получили препараты, содержащие соединения солнечного металла, для лечения ревматоидного артрита и полиартрита.

Заключение

Золото - металл красивого желтого цвета с сильным блеском, вязкий, мягкий, ковкий, тягучий (из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км); химически очень стойкий - растворяется в “царской водке” (смеси соляной и азотной кислот), а также в ртути, растворах цианистых щелочей, хлорной и бромной воде. Редко в чистом виде, чаще в виде сплава с другими металлами золото применяется для изготовления всех без исключения ювелирных украшений и как материал декоративного покрытия при золочении недрагоценных металлов. В ювелирном деле (за счет введения в сплавы специальных легирующих добавок) широко используется золото белого, желтого, красного, зеленого, розового и даже черного и голубого цвета, причем такая многоцветность нередко присуща одному изделию. Ювелиры охотно применяют золото в сочетании с платиной, серебром, коррозионностойкой сталью, титаном, черным деревом.

Список литературы

1.журнал «National Geographic Россия», февраль 2009год

2. Меретуков М.А, Золото: химия, минералогия, металлургия- Москва, Издательский дом «Руда и металлы»,2008 - 528с.

3. http://zolotodb.ru/

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование химических соединений золота в природе. Изучение его физических и химических свойств. Использование золота в промышленности, стоматологии и фармакологии. Анализ цианидного способа извлечения золота из руд. Очищение и осаждение из раствора.

презентация , добавлен 10.03.2015


Комплексное изучение элементов периодической системы Менделеева, истории открытия и форм нахождения золота в природе. Исследование коренных месторождений, физических и химических свойств золота и его соединений, способов получения и областей применения.

курсовая работа , добавлен 17.11.2011


Ознакомление с атомным весом, температурой плавления и плотностью золота - металла желтого цвета з ярко выраженным блеском. Принятие законодательством Российской Федерации перечня проб золотых сплавов. Методы получения белого, розового и красного золота.

презентация , добавлен 28.08.2014


Понятие сплавов, их типы и классификация. Описание физико-химических, механических, технологических и литейных свойств металлов и сплавов. Процесс получения чугуна и стали. Химические элементы, применяемые для легирования. Разновидности сплавов золота.

реферат , добавлен 09.05.2012


Сущность циклических процессов превращения и перемещения соединений и отдельных химических элементов. Разнообразие химических форм нахождения золота в природных условиях. Малый, большой и связанный с человеческой жизнедеятельностью круговороты золота.

реферат , добавлен 17.10.2010


Распространенность золота в природе: минерал (твердый раствор серебра в золоте), природный амальгам и химические соединения – солениды и теллуриды. Классификация месторождений золота: коренные и рассыпные. Химические и физико-механические свойства золота.

реферат , добавлен 21.04.2009


История открытия кислорода. Нахождение элемента в таблице Менделеева, его вхождение в состав других веществ и живых организмов, распространенность в природе. Физические и химические свойства кислорода. Способы получения и области применения элемента.

презентация , добавлен 07.02.2012


История и происхождение названия меди, ее нахождение в природе. Физические и химические свойства элемента, его основные соединения. Применение в промышленности, биологические свойства. Нахождение серебра в природе и его свойства. Сведения о золоте.

курсовая работа , добавлен 08.06.2011


Электронное строение и степени окисления олова. Нахождение элемента в природе и способ получения. Химические и физические свойства металла и его соединений. Оловянные кислоты. Влияние олова на здоровье человека. Область применения металла и его сплавов.

курсовая работа , добавлен 24.05.2015


Поли-3,4-этилендиокситиофен: синтез и электрохимические свойства. Структура и электрохимические свойства композитных пленок с включениями частиц золота. Получение композитных материалов на основе пленок PEDOT с включениями частиц дисперсного золота.

Рутений, родий, палладий, осмий, иридий и иногда рений. Это название вышеперечисленные металлы получили благодаря высокой химической стойкости. Золото очень ценится во всем мире ещё с самых древних времен. О его особой ценности говорит тот факт, что любой средневековый алхимик считал целью своей жизни получить золото из других веществ, чаще всего в качестве исходного использовалась . Существуют легенды, что некоторым, таким как Николя Фламель , это даже удалось.

Золото и его история

Невероятно, но золото - самый первый металл который узнало человечество! Его открытие датируется эпохой неолита, т.е. примерно 11000 лет назад! Золото широко использовалось во всех древнейших цивилизациях, его называли «царем металлов» и обозначали тем же иероглифом, что и солнце. Существуют археологические находки золотых украшений, которые были изготовлены в третьем тысячелетии до н. э.
Вся история человечества находится в тесной связи с золотом. Подавляющее большинство войн до начала применения нефти велось именно из-за этого благородного металла. Как метко подметил Гёте в своем «Фаусте»: «Люди гибнут за металл!». Золото явилось одной из предпосылок Великих географических открытий, т.е. периода в истории, во время которого европейцы открывали новые материки и морские маршруты в Африку, Америку, Азию и Океанию. В XV веке из-за кризиса экономики и постоянных войн имела место острая нехватка драгоценных металлов для изготовления денег, поэтому королевские дворы искали новые торговые рынки, а, главное, места, где много дешевого золота. Именно так мы узнали о существовании Америки и Австралии!

Золотая маска (Таиланд)

Первоначально человечество использовало золото только для изготовления украшений и предметов роскоши, но постепенно стало служить средством обмена, т.е. начало выполнять функцию денег. В таком качестве золото применялось еще за 1500 лет до н. э. в Китае и Египте. В государстве Лидия (территория современной Турции), которое обладало огромными месторождениями золота, впервые начали чеканить золотые монеты. Количество золота в этом государстве превосходило все имевшиеся на тот момент запасы этого металла в других государствах настолько, что имя лидийского царя Креза вошло в поговорку и стало синонимом несметного богатства. Говорят «Богат, как Крез».
В Средние века и позднее основным источником золота была Южная Америка. Но вначале XIX века были открыты большие месторождения золота на Урале и в Сибири, поэтому в течение нескольких десятилетий Россия занимала первое место по его добыче. Позже были открыты богатые месторождения в Австралии и ЮАР. Таким образом произошло резкое увеличение добычи золота. До этого времени наряду с золотом из драгоценных металлов для производства монет использовалось серебро. Но прилив золота из вышеупомянутых стран обеспечил вытеснение серебра. Поэтому уже к началу XX века золото утвердилось в качестве стандарта. Само по себе золото редко используется в качестве материала для монет, т.к. оно очень мягкое и пластичное (1 грамм золота можно растянуть на 1 км), а поэтому быстро истиралось, в основном его используют в виде сплавов, повышающих твердость материала. Но поначалу монеты чеканились из чистого золота и одним из способов проверки монеты было попробовать её «на зубок», монету зажимали зубами, если оставался приличный след, считалось, что монета не фальшивая.

Распространение золота в природе

Золото не очень сильно распространено на нашей планете, но и не является редкостью, содержание его в литосфере около 4,3·10 -7 %, а в одном литре морской воды его содержится около 4·10 -9 г. Некоторое количество золота находится в почве, оттуда его получают растения. Кукуруза является отличным источником природного золота для питания человека, это растение имеет способность концентрировать его в себе. Добыча золота крайне сложное занятие, именно за счет этого оно и имеет такую высокую цену. Как говорят геологи, «золото любит одиночество», т.к. чаще всего его находят в виде самородков, т.е. оно находится в руде в чистом виде. Лишь в крайне редких случаях встречаются соединения золота с висмутом и селеном. Очень небольшое его количество имеется в магматических горных породах, в застывшей лаве. Но из них добыть золото стоит еще большего труда, а содержание его очень низкое. Поэтому способ добычи из магматических пород не находит применения ввиду своей нерентабельности.
Основные запасы золота сосредоточены в России, ЮАР и Канаде.

Химические свойства золота

Чаще всего золото имеет валентность равную +1 или +3. Это очень стойкий к агрессивному воздействию металл. Золото совершенно не подвержено окислению, т.е. кислород при нормальных условиях не оказывает на него никакого влияния. Однако, если нагреть золото выше 100° C на его поверхности образуется очень тонкая окисная пленка, которая не исчезает даже при охлаждении. При температуре 20 °C толщина пленки равна примерно 0,000001 мм. Сера , фосфор, водород и азот не реагируют с золотом.
Золото не подвержено действию кислот. Но только в том случае если они действуют на него по отдельности. Единственной чистой кислотой, в которой можно растворить золото, является горячая концентрированная селеновая кислота H 2 SeO 4 . При комнатной температуре благородный металл растворяется в так называемой «царской водке», т.е. смеси «азотная кислота + соляная кислота». Также при нормальных условиях золото очень подвержено воздействию растворов иодида калия и йода.

Применение золота

С древнейших времен золото используется в ювелирном искусстве, в качестве предметов роскоши и власти. Благодаря своей исключительной пластичности и ковкости ювелиры могут создавать из этого металла настоящие произведения искусства. В промышленности золото используется в виде сплавов с другими металлами. Во-первых, это повышает прочность сплава, а во-вторых, удешевляет производство. Содержание золота в сплаве называют «пробой», которая выражается каким то целым стандартным числом. Например, в килограмме сплава 750 пробы содержится 750 граммов золота. Остальные 250 - это другие примеси. Следовательно, чем выше проба, тем выше содержание золота в сплаве. Существует стандарт на это содержание: используются 375, 500, 585, 750, 900, 916, 958 пробы.

Знаете ли вы что?

Для того чтобы изготовить одно золотое кольцо, требуется переработать тонну золотосодержащей руды!

В других отраслях промышленности золото применяется для различных целей в химическом и нефтехимическом производствах, в энергетике и электронике, в авиации и космической технике. Этот благородный металл используется везде, где ни в коем случае нежелательно появление коррозии. Также оно широко применяется в медицине с незапамятных времен из-за стойкости к окислению. В египетских гробницах были найдены мумии с золотыми коронками зубов. В настоящее время для зубных протезов и коронок используются золотые сплавы повышенной прочности. Помимо этого золото используется в фармакологии. Здесь используют различные соединения драгметалла, которые входят как в состав препаратов, так и применяются отдельно. Золотые нити используют в косметологии, тут они помогают омоложению кожи.

Знаете ли вы что?

В японском городе Сува работает завод, на котором из пепла оставшегося после сжигания промышленных отходов добывают золото! Причем в этом пепле его содержание больше, чем в любой золотоносной шахте. Этот факт объясняется тем, что в городе очень много заводов производящих электронику, в которой широко применяется этот благородный металл.

Подведем итог. Золото сохраняет свое инвестиционное, промышленное, ювелирное и медицинское назначение на протяжении уже нескольких тысячелетий и подобная тенденция вряд ли прервется в обозримом будущем. Золото всегда будет олицетворением роскоши и богатства!