Аурум что это за металл

21.06.202320.06.2023 admin 0 Comments

Химический элемент золото (Au): свойства, способы получения и место в периодической таблице Менделеева

Здравствуйте! Золото — химический элемент, унесший много жизней. При строительстве Исаакиевского собора в Петербурге купола золотились с помощью золотой амальгамы. Архитектор Огюст Монферран принял меры, чтобы защитить рабочих от паров ртути, но понимал, что они обречены. Зато купола не придется золотить больше никогда.

Так и случилось: все 60 человек погибли от отравления, а собор с тех пор ни разу не золотили.

Нахождение в природе

Золото везде. Кубический километр морской воды содержит 5 кг вожделенного элемента, а если уколоть палец и выдавить каплю крови, в ней будет 0,00025 мг золота. 10 мг содержится в человеческом скелете: если задаться целью выплавить кольцо из людей, понадобится всего 300 человек. Но это золото находится в окружающей среде в настолько рассеянной форме, что извлекать его оттуда невыгодно, а часто и невозможно.

Месторождения, подходящие для добычи золота, подразделяются на коренные — первичные (постмагматические) и вторичные (россыпные).

Первичные месторождения

Химическим элементом Au богата магма — расплав внутри земного шара. Золото есть в верхних слоях мантии и частично в земной коре (впрочем, в ней содержится почти вся периодическая таблица). Магма выходит на поверхность планеты, остывает и превращается в твердую породу. Места, где она содержит столько драгоценного элемента, чтобы окупилась промышленная разработка, и есть коренные месторождения.

Природное золото находят в виде самородков — цельных зерен химически чистого вещества. Часто оно соединено с другими элементами (магма содержит почти все):

Вторичные месторождения

Вторичные месторождения — итог разрушения первичных, так называемого выветривания, которое бывает:

Россыпь чистого золота выглядит как песок и порой относится водами на много километров от коренного месторождения.

История открытия элемента

В чистом виде золото попало в руки человека в VI веке до нашей эры. Массовые разработки африканских месторождений начались раньше — около 2000 года до н. э., но методик избавления от примесей не было, и золотые изделия того времени имеют низкую пробу.

Во времена поздней античности (начало нашей эры) по миру начала распространяться алхимия с ее стремлением превращать недрагоценные химические элементы в благородные. Она не добилась успеха, но современная цивилизация благодаря ей владеет многими чудесами — например, техникой добычи химическичистого золота из руды.

Латинское название золота — Aurum (читается как аурум) — «желтый». Оно принято как интернациональное. Символ солнца у алхимиков выглядел как круг с точкой внутри, а в современной химии оно обозначается сокращением Au.

Как получают

Основные способы получения золота в промышленных масштабах дополняют друг друга — например, шлих можно очистить от плотных примесей путем амальгамации.

Промывка

Промывка (шлихование) — древний метод добычи золотого песка (шлиха) из вторичных месторождений. Песок отмывается благодаря плотности: менее плотные минералы вымываются водой, а шлих оседает.

Масштабная добыча золота автоматизирована: вместо людей работают промывочные устройства и экскаваторы. Однако принцип их действия за последние 2000 лет почти не изменился.

Шлих — не чистое золото. Существуют элементы плотнее — они оседают с песком на дне промывочной емкости. Для финальной очистки используются другие, в частности химические, способы.

Амальгамация

Этот метод тоже известен с древности, но описан в XVI веке. Он возможен благодаря свойству ртути образовывать сплавы (амальгамы) с другими металлами без дополнительного термического или химического воздействия. После избавления от фрагментов пустой породы химические элементы механически разделяются.

Цианирование

Способ извлечения драгоценного элемента из руды цианированием основывается на способности золота растворяться в синильной кислоте (цианистом водороде, HCN) и ее солях. Руда обрабатывается слабым (0,03–0,3 %) раствором цианида. Благородный металл реагирует раньше других химических элементов, а после химической реакции осаждается из раствора.

Физические и химические свойства

Золото инертно: в чистом виде не образует оксидов, не подвержено коррозии. Еще у него:

Место золота в периодической таблице Менделеева

Элемент располагается в XI группе (подгруппа меди), VI периоде периодической таблицы химических элементов.

Атомный номер (зарядовое число) золота — 79. Это количество протонов в ядре атома, равное количеству электронов, вращающихся вокруг ядра. Атомная масса — суммарная масса протонов и нейтронов (ядра атома) — у золота равна 196,9665 а.е.м. (атомных единиц массы). Природное золото существует в виде химически устойчивого изотопа 197 Au. Все остальные нестабильны и возможны только в условиях ядерного реактора.

Формула

Своей химической формулы золото не имеет, поскольку существует в виде одноатомных молекул. Электронная конфигурация атома Au записывается как [Xe] 4f14 5d10 6s1 и обозначает точное распределение электронов по орбиталям.

Взаимодействие с кислотами

В силу своей инертности (не абсолютной, но значительной) золото не растворяется в кислотах. Это позволяет использовать их для аффинажа (химической очистки элемента от примесей): сплав обрабатывается кислотой, например азотной, и так избавляется от лигатуры.

Но есть исключения. Чистое золото растворяют кислоты:

Степени окисления и связь с галогенами

В естественных условиях Au не окисляется под воздействием кислорода — это одно из свойств, делающих элемент драгоценным. При нагревании золото взаимодействует с галогенами (элементами XVII группы): йодом, фтором, бромом и хлором, образуя соответственно йодид, фторид, бромид и хлорид.

Стандартные степени окисления — 1 и 3. В лабораторных условиях выведен фторид со степенью окисления +5.

Меры чистоты золота

Государства контролируют оборот драгметалла. Век назад почти в каждой стране работала своя система пробирования, но сейчас большинство приведено к общему знаменателю.

Британская каратная система

В каратной системе (США, Канада, Швейцария) за 100 % принято число 24. Клеймо «18 K» говорит о том, что украшение состоит на 75 % из драгоценного металла, а на 25 % из чего-то ещё — например меди и палладия.

Метрическая система

В России, СНГ, Германии число на клейме — это количество промилле (тысячных долей) золота в сплаве. 500 ‰ — проба 500, 375 ‰ —375. Не существует только пробы 1000 — вместо нее 999,9. Она содержит микроскопическое количество примесей и условно считается чистой.

Золотниковая система

Золотниковая система проб действовала в Российской империи, РСФСР и СССР в 1798–1927 годах. Она основана на русском фунте, равном 96 золотникам, аналогична каратной математически, но делит целое не на 24, а на 96 долей.

Таблица соответствия проб

Посмотрим на три системы в сравнении. Существует также лотовая проба — она по сути повторяет каратную, но берет за сто процентов 16 единиц (лот). Лотовая проба использовалась для пробирования серебра в Европе до введения метрической системы и не имеет отношения к золоту.

Метрическая система проб	999	958	916	900	750	585	500	375
Каратная система проб	24	23	22	21,6	18	14	12	9
Золотниковая система проб	96	92	88	86,4	72	56	48	36

Сплавы с другими металлами

В промышленности применяются сплавы золота с медью, серебром, платиной, палладием, никелем и другими металлами. Лигатура меняет свойства сплава. Платина и палладий придают ему белый цвет, цинк и кадмий понижают температуру плавления (но цинк делает сплав хрупким, а кадмий — нет), медь окрашивает в красный и делает тверже.

Применение

Без золота нельзя представить себе:

До сих пор золото не утратило и первоначального предназначения — оно используется для сбережения и приумножения средств.

Как отличить подделку

Чтобы навариться, выдав изделия из неблагородных сплавов за ценные, мошенники прибегают к уловкам: обжигают серебро на огне, соединяют медь с цинком и оловом. Обращайте внимание на:

Встречаются советы попробовать вещь на зуб при продавце или испытать химически, капнув на нее йодом. Это действенные для определения подлинности высоких проб способы, но они не всегда приемлемы в обществе. Если продавец вызывает у вас сомнения настолько, что вы готовы кусать его товар, стоит отказаться от покупки.

Заключение

Не кладите золото в ртуть и не проливайте на него синильную кислоту — так оно прослужит дольше. А еще подписывайтесь на мои статьи и делитесь ими с друзьями!

Источник

Золото

Золото — минерал, являющийся природным твёрдым раствором серебра (следы, до 43%) в золоте; обычны примеси (следы, до 0,9%) меди, железа, свинца, реже — висмута, ртути, платины, марганца и др. Известны разновидности с повышенным содержанием меди — до 20% (медистое золото, купроаурит), висмута — до 4% (висмутистое золото, висмутаурит), платиноидов (платинистое и иридистое золото; порпецит — Au, Pd, родит — Au, Rh), природные амальгамы (Au, Hg).

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура золота

Кристаллизуется в кубической сингонии, в виде октаэдров, ромбододекаэдров, кубов и более сложных по форме кристаллов; нередко они искажены, сильно вытянуты, образуя «проволочки», «волоски», или уплощены параллельно грани октаэдра. Для самородного золота особенно низкопробного, характерно многообразие форм роста, оно обычно в виде скелетных кристаллов, дендритов, нитевидных и скрученно-нитевидных кристаллов. Широко распространены прожилковидные и неправильные комковидные, «крючковатые» выделения; на их поверхности нередко сохраняются отпечатки кристаллов других минералов, агрегаты которых включали скопления самородного золота. Травление выявляет кристаллически-зернистое строение золотых частиц.

СВОЙСТВА

Золотые слитки и самородки

Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Диамагнетик, то есть, магнитное поле в золоте ослабевает. Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, рения, платины, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25). Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы — например, промывка на шлюзах, — могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы.
Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса

2,5, по Бринеллю 220—250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя).
Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до

0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м.
Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см 3 при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, и активно испаряется задолго до температуры кипения.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Самородное золото — главная форма нахождения золота в природе. Оно концентрируется в гидротермальных месторождениях образуя золотые руды, неравномерно распределяясь в трещиноватом жильном кварце и в сульфидах — пирите, арсенопирите, пирротине и др. В существенно сульфидных рудах самородное золото тонкодисперсное. При окислении руд на земной поверхности мелкое самородное золото частично растворяется и переотлагается; в ряде случаев оно обогащает верхние части рудных тел. Процессы их разрушения приводят к освобождению частиц самородного золота и их накоплению в россыпях; перемещаясь водными потоками вместе с другим кластическим материалом, частицы окатываются, округляются, деформируются, частично перекристаллизовываются; в результате электрохимической коррозии на них образуется тонкая оболочка высокопробного золота, что приводит к общему повышению пробы самородного золота в россыпях.

ПРИМЕНЕНИЕ

По своей химической стойкости и механической прочности золото уступает большинству платиноидов, но незаменимо как материал для электрических контактов. Поэтому в микроэлектронике золотые проводники и гальванические покрытия золотом контактных поверхностей, разъёмов, печатных плат используются очень широко.
Золото используется в качестве мишени в ядерных исследованиях, в качестве покрытия зеркал, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне, в качестве специальной оболочки в нейтронной бомбе. Тонкий слой золота (20 нм) на внутренней поверхности оконных и витражных стекол существенно уменьшает нежелательные тепловые потери зимой, а летом предохраняет внутренние помещения зданий и транспортных средств от нагревания инфракрасными лучами.
Золотые припои очень хорошо смачивают различные металлические поверхности и применяются при пайке металлов. Тонкие прокладки, изготовленные из мягких сплавов золота, используются в технике сверхвысокого вакуума.
Традиционным и самым крупным потребителем золота является ювелирная промышленность. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, а из его сплавов с другими металлами, значительно превосходящими золото по механической прочности и стойкости. В настоящее время для этого служат сплавы Au-Ag-Cu, которые могут содержать добавки цинка, никеля, кобальта, палладия. Стойкость к коррозии таких сплавов определяются, в основном, содержанием в них золота, а цветовые оттенки и механические свойства — соотношением серебра и меди.
Значительные количества золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготовляют из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком. Такие сплавы сочетают коррозионную стойкость с высокими механическими свойствами.
Соединения золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний (туберкулёза, ревматоидных артритов и т. д.). Радиоактивный изотоп 198 Au (период полураспада 2,967 сут.) используется при лечении злокачественных опухолей в радиотерапии.

Источник

Aurum – золото (Au) в таблице Менделеева в химии: происхождение названия и металла, физико-химические свойства 79 элемента, добыча и широта его использования

Золото Au – aurum (аурум): этимология слова

Название металла aurum читается на латинском языке как «аурум» (пишется так же, как и слышится/произносится). Распространено сокращенное обозначение (используются буквы – Au). Именно такой вариант применяется в химии при составлении формул веществ, соединений. Это элемент периодической таблицы Менделеева, относится к 6 периоду.

Главные отличительные признаки: желтый цвет, нехарактерный для других драгоценных металлов звук при ударе, мягкость. Если интересно, как обозначается золото в таблице Менделеева, нужно искать элемент под номером 79.

Этимология слова, которым называется драгметалл, включает в себя разные расшифровки значения:

Aurum – золото (Au)
Кроме того, аурум ассоциируется с солнцем, поэтому в древние времена использовался соответствующий знак/символ для обозначения такого металла. В продолжение логической цепочки отмечается взаимосвязь между цветом Au и солнца. По этой причине во многих странах среди фактов о золоте можно найти и единственно возможное значение его названия. Это цвет – желтый. Еще одно объяснение этого – праиндоевропейский корень «желтый, зеленый, яркий».

Строение атома и физические свойства

В таблице золото располагается в шестом периоде в подгруппе меди 11 группы. Его обозначение буквами — Au. Элемент имеет порядковый номер — 79. В ядре атома металла находится 79 протонов и 117 нейтронов. На шести энергетических уровнях атома располагаются 79 электронов. Природный элемент существует в виде химически устойчивого изотопа 197Au. Остальные нестабильны и возможны только в условиях ядерного реактора.

Распределение электронов по орбиталям в электронной формуле золота — 1s22s22p63s23p63d104s24p64f145s25p65d106s1. В своих соединениях металл проявляет валентность I. Это обусловлено наличием одного неспаренного электрона. Но для элемента также характерна валентность II.

Золото относится к группе переходных металлов. Абсолютно чистое вещество характеризуется ярко-жёлтым цветом. Если в минерале есть примеси меди, тогда он может обладать красноватым оттенком. Химическому элементу характерна гранецентрированная кубическая кристаллическая решётка.

Основные физические характеристики золота:

Вещество характеризуется пластичностью и гибкостью. Золото — самый мягкий среди всех металлов, оно отлично поддаётся обработке. Изделия из этого вещества высокой пробы возможно погнуть и повредить, поэтому их нужно беречь от любых механических повреждений. При изготовлении столовых приборов производители добавляют в золото дополнительные сплавы, которые повышают прочность предметов. Жидкое вещество летучее и способно испаряться ещё до температуры плавления.

Минерал отличается высокой стойкостью к химическим реакциям и процессам. Это отличный проводник, который быстро транспортирует электрический ток и тепловую энергию. Металл легко полируется, после обработки приобретает мягкий блеск. Тонкая пластина, изготовленная из золота, способна пропускать свет. Поскольку температура вещества падает, его можно применять для тонировки окон.

История появления металла

Существует немало теорий, объясняющих, что такое золото, где образовалось, почему оказалось в земной коре и ядре планеты. Ранее было принято считать, что Au во вселенной – это следствие процессов в структуре звезд (нуклеосинтеза). Однако позднее появились новые предположения, откуда берет начало история золота. Так, существует теория, что частицы металла – следствие разрушения нейтронных звезд.

Aurum отличается существенным весом. Даже после распада частицы будут стремительно падать. Они проходят через атмосферу вместе с астероидами (как при поздней тяжелой бомбардировке, во времена, соответствующие периоду 3,8 млрд лет назад). Это вероятный путь попадания драгметалла в кору планеты. Можно предположить, откуда на Земле появилось золото. Пыль, оставшаяся после взрыва звезды, постепенно конденсируется. В таком виде попадает на планету.

Если интересно, откуда берется золото в природе, следует учитывать, что существенная его доля содержится в земном ядре. Туда металл попал, опять же, благодаря значительному весу. Это один из главных признаков, позволяющих определить, является ли изделие из аурума оригинальным (они всегда тяжелее многих прочих: из серебра, латуни). Кроме того, строятся и другие теории, как появилось золото на Земле, а оказалось в ядре. Считается, что это результат воздействия высоких температур, когда планета находилась в расплавленном состоянии.

Драгоценный металл — золото
Однако теории, на основании которых делаются предположения, откуда появилось золото, не всегда имеют под собой основания. Например, версия о том, что звездная пыль (золотая) попадает в открытый космос, а затем оседает на Земле, поразила несоответствием фактов, например, нет информации, что подобные процессы действительно развиваются. Ученые пока не дают конкретных данных, но делают заявления, что такие предположения (касательно падающей золотой пыли) – косвенные. Нет достаточной информации, а подтвердить теорию невозможно из-за особенностей работы спутниковых спектроскопов.

Интересно: Аурум находится в земной коре, мантии, ядре планеты, а также в воде. Считается, что 1 км2 содержит 1 кг драгметалла.

Меры чистоты золота

Британская каратная система

Метрическая система

Золотниковая система

Таблица соответствия проб

Метрическая система проб	999	958	916	900	750	585	500	375
Каратная система проб	24	23	22	21,6	18	14	12	9
Золотниковая система проб	96	92	88	86,4	72	56	48	36

Золото в природе: первичные и вторичные месторождения

Если интересно, как образуется золото в природе, необходимо рассмотреть 2 способа:

Первый из вариантов – самородное золото. Это результат магматических процессов, что подтверждает содержание наибольшего количества золота в ядре Земли. Появляется драгметалл на поверхности вследствие извержения вулканов.

Причем состав золота необычный – чаще всего это чистое вещество.

Его образование обусловлено процессом плавления, когда при смешении легкоплавких соединений в составе жидкой лавы происходит их постепенное остывание (при выходе массы на поверхность). Как результат, разрушаются сторонние соединения (включая соль), остается чистый аурум – подобие камня, но с другими свойствами. Преимуществом металла является однородность структуры.

Золото в природе
Разработка вторичных месторождений – основной способ добычи драгметалла. Такое золото входит в состав различных минералов. Не весь объем Au, содержащийся в магме, образует самородки, немалое количество остается смешанным. С учетом этого свойства золота могут отличаться. Минералы и соединения, из которых состоит драгоценная смесь:

Чаще всего аурум обнаруживается вместе с кварцем, серебром и медью. Еще один популярный вариант – смесь с платиной. Появляясь из земного ядра или коры, драгметаллы сплавляются, поэтому чаще всего Au обнаруживается при разработке месторождений минералов, других металлов и веществ.

Сферы применения

Золото давно используется различными странами в виде монет. Однако в качестве монопольного денежного средства их утвердили только к XIX веку.

Сегодня драгметалл используется во многих сферах жизни общества:

Во все времена золото служило важным элементом финансовой системы. Этот металл не подвержен коррозии, поэтому ему стараются найти применение в различных областях. Периодически роль металла снижалась в качестве международной валюты, однако банки в любых странах хранят его как самый важный источник ликвидности.

Технологии добычи драгоценного металла

Стародавняя и современная история золота разнообразна, раскрывает несколько методов добычи Au. Чтобы он смог появиться из земной коры, выполняются разные манипуляции. Из крупных водоемов аурум не добывают – это неоправданно дорого, а результат слабый. Основные источники – поверхностные и более глубокие слои грунта. Чтобы поднять драгметалл с глубины, очистить от примесей, используют несколько основных технологий.

Шлихование (промывка) – древний способ отмывания золотого песка

Такой метод лучший, если необходимо вести поисковые работы, чтобы обнаружить аурум. Основан на опробовании мелких водоемов (речек, ручьев). Частицы драгметалла начинают распространяться вследствие разрушения горных пород, частью которых стали. Этому способствуют мелкие водоемы – речки, ручьи. Аурум выглядит, как блестящие частицы желтого цвета. Это шлих, обозначающий, что здесь есть драгметалл. Такая особенность объясняет, почему Au обнаруживается преимущественно на Урале и других северных регионах России.

Шлиховой метод добычи золота

Амальгамация с помощью ртути

Метод основан на способности аурума реагировать на воздействие ртути. Чтобы из пустой породы получить драгметалл, нужно браться за процесс основательно. Для этого требуется смачивать жидким металлом aurum, результат будет интересным – образуется амальгама, что позволяет диспергировать Au, а позднее – восстановить его первоначальную форму.

Цианирование – добыча золота из руды

Процесс называется выщелачиванием. Нужно вспомнить, что аурум устойчив к окислению при обычной температуре. Учитывая эти свойства золота, можно получить драгметалл из породы, воздействуя на него растворами цианида. Свободный от примесей металл восстанавливают до первоначальных свойств.

Недостатком метода является возможность получить меньше драгметалла, чем изначально содержала порода. Кроме того, цианид используют для работы с низкокачественной рудой.