Какими свойствами обладает химический элемент золото? Золото – химический элемент: полная характеристика Степени окисления и связь с галогенами.
Прежде чем говорить о свойствах любого драгоценного металла, нужно понять и определить его химический состав, а также разобраться с физическими свойствами. Поэтому ответ на вопрос «из чего состоит золото» следует искать прежде всего на школьных уроках химии или в интернете, а уже потом можно судить о соответствующей цене уникального по свойствам металла. Ведь высокая стоимость этого вещества появилась не просто так.
Состав драгметалла в природе
Все дело в том, что причины и процессы появления золота на Земле неизвестны науке. Есть отдельные предположения о попадании частиц драгметалла вследствие действия метеоритов и ядерных реакций во время нейтронных взрывов, но это лишь гипотезы. Фактом остается то, что золота на Земле совсем немного, каждый день люди добывают такое количество железа, которое приравнивается ко всему добытому золоту за время существования цивилизации.
Золотые самородки
Поэтому у ученых и алхимиков возникал вопрос о структуре этого металла, а также интересовала . Если знать точную структуру, можно выдвинуть предположения о появлении золота, а уже потом попытаться провести эксперимент и получить золото в лабораторных условиях.
Итак, в природе этот элемент встречается в виде золотых частиц. По подсчетам ученых в литосфере содержится около 5% золота. А вот в ядре Земли по гипотезам его намного больше. Золото можно обнаружить в составе магматических пород, а также на местах разлома тектонических плит или в старых горных хребтах.
Такое месторасположение практически не объясняют геологи, а астрофизики считают это явление следствием наибольших метеоритных атак именно на определенные участки земли. Но, благодаря температурным перепадам, золото из более глубоких шаров выходит на поверхность. И тогда обнаружить его можно в составе железных руд.
В рудах золото присутствует вкраплениями или жилками размерами 0,1-1000 мкм. Редко можно встретить весом в несколько килограммов. А извлечь драгметалл можно из таких видов руд:
- золотые руды, которые встречаются очень редко;
- железные руды, в которых наиболее низкое в сравнении с остальными рудниками;
- медные руды;
- свинцово-цинковые руды;
- урановые рудники.
Интересно то, что вместе с золотом можно найти примеси таких элементов, как:
- висмут;
- сурьма;
- селен.
А вот серебро никогда не встречается рядом с залежами золота. Иногда залежи находят даже под обычной землей на разных материках.
Физические и химические возможности элемента
С точки зрения химиков, золото - это один из элементов таблицы Менделеева. Химическая формула состоит из сокращения Au от слова aurum. Вся суть заключается в том, что этот драгметалл состоит из изотопов одного вещества и формулы в привычном понимании просто нет. Атомная масса золота 196,9 г/ммоль. К группе благородных металлов его зачислили после проверки взаимодействия с другими элементами, а также с обычным кислородом.
Выяснилось, что золото абсолютно не реагирует ни на серу, ни на кислород, как и на большинство других элементов. Даже если и золото вступает в реакцию, это означает, что только внешний слой металла будет поврежден, но не все вещество.
Кроме того, золото имеет привлекательный внешний вид, а еще оно пластичное, что позволяет изготавливать из золота разные украшения и хорошо проводит ток. Даже минеральные кислоты не могут изменить внешний вид и состав золота. Благодаря этому определяют подлинность металла.
Свидетельствуют о том, что по составу - это уникальный элемент в таблице Менделеева. Чтоб посмотреть на частицы золота, которые входят в состав украшения, нужно выпарить изделие в царской водке. Именно таким образом проводится аффинирование, то есть процесс извлечения золота из примесей.
Физические характеристики золота
Из самого металла нельзя ничего извлечь, золото - это целостный элемент. А вот у производителей возникает вопрос о том, как в промышленных масштабах извлечь золото из руды и очистить его от примесей. Решение этого вопроса можно найти, используя такие процессы, как:
- обогатительная флотация, гравитация;
- выщелачивание;
- сорбция;
- цианирование;
- амальгамирование.
Все эти процессы проводятся поэтапно и сейчас они механизированны. Еще несколько столетий назад добыча золота происходила вручную без малейшего намека на автоматизацию процесса. Это было возможно из-за еще одной особенности золота - его высокой плотности. Поэтому на смывах с рек золото оседало на самое дно, где его можно было разглядеть. Также следует помнить, что соединения золота с другими металлами или элементами неустойчивы, поэтому драгметалл можно извлечь химическим путем. Последние этапы заключаются в растворении получившегося золота в царской водке и последующем осаждении драгметалла.
Присутствие драгметалла в составе изделия обнаруживают с помощью образования окрашенных осадков и растворов. Для этого используют соединения золота с разными веществами, а также такие процессы, как электрофорез, хроматография, люминесценция. Чтоб определить количество золота в составе какого-то вещества используют методы титрирования, фотометрии, гравиметрии.
В само золото также иногда добавляют примеси. Делается это для того, чтоб удешевить изделие, а также придать ему необходимую форму. Все дело в том, что золото является мягким металлом. Это не критично при изготовлении слитков, которые за счет своей формы не сильно деформируются со временем. А вот золотые украшения вполне могут прогнуться под собственным весом или поменять дизайн в худшую сторону.
Поэтому для того чтоб серьги или цепь оставалась в неизменном виде, в состав добавляют другие металлы, которые называют лигатурой. Лигатура - это примесь к золоту, поэтому от ее свойств будет зависеть не только стоимость изделия, но еще и его характеристики. Например, от вида металла меняется оттенок украшения. Если золото в чистом виде имеет ярко-желтый цвет, то с добавлением меди изделие приобретет красный оттенок. Золото так и называется: красным, желтым, белым, розовым. В качестве лигатур чаще всего используют:
- Медь. Она добавляет прочность составу украшения.
- Серебро. Драгметалл приобретает благородный оттенок.
- Платина - еще более дорогой металл, чем золото.
- Никель. Повышает литейные качества изделия, но для изготовления украшений сплав с никелем не подходит.
- Цинк понижает температуру плавления, но добавляет хрупкость сплаву.
- Кадмий и палладий на практике редко добавляют в сплавы с золотом.
Такое золото с примесями других металлов в составе имеет пробу или каратность. Зная пробу изделия, можно определить содержания чистого золота в нем. Это несложно, поскольку сертифицированные и изготовленные по правилам золотые вещи должны иметь клеймо, на котором и будет указана проба. Составы проб определяются по ГОСТу. Все пропорции должны строго соблюдаться, ведь от этого зависит стоимость изделия.
По стандартам ГОСТ существует около 40 сплавов разных проб. Процентное содержание золота зависит от цели использования драгметалла. Разумеется, что для изготовления украшений берут высокопробное золото, которое выглядит презентабельно. А вот в промышленности можно применять и низкопробные сплавы, которые обладают необходимыми физическими свойствами.
Формулу золота никто не может разгадать по сей день, но многие восхищаются этим металлом и продолжают делать из него культ своей жизни. Но формула драгметалла, а значит и его истинный состав, до сих пор остается одним из вопросов, на который пока нет точного ответа у человечества.
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.
История
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/см 3 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·мм 2 /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), Аu 3+ 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 и не образует оксидов, поэтому его относят к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, разрушающихся под действием и . 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), Na 3 Au (аурид натрия).
Из чистых кислот золото растворяется только в концентрированной селеновой кислоте при 200 °C:
2Au + 6H 2 SeO 4 → Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
Концентрированная HClO 4 реагирует с золотом и при комнатной температуре, при этом образуя различные нестойкие оксиды хлора. Жёлтый раствор растворимого в воде перхлората золота (III).
2Au + 8HClO 4 → Cl 2 + 2Au(ClO 4) 3 + 2O 2 + 4H 2 O
Реакция обусловлена сильной окислительной способностью Cl 2 O 7 .
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 - + 2H 2 O + O 2 → 4 - + 4OH -
Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:
2Na + Zn → Na 2 + 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 + 3Cl 2 + 2Cl - → 2 -
Кроме того, золото растворяется в хлорной воде. Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических , образуя трибромид AuBr 3 .
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.
Геохимия
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 AuTe 2 , креннерит AuTe 2 , сильванит AuAgTe 4 , петцит Ag 3 AuTe 2 , мутманит (Ag, Au)Te, монтбрейит Au 2 Te 3 , нагиагит Pb 5 AuSbTe 3 S 6 . 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.
Добыча
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, 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.
Получение
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.
Применение
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
В России
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 Ag 2 S). Золото 375 пробы имеет цветовую гамму от жёлтого до красного.
- 500 проба. Основные компоненты - серебро и медь, золота - 50,5 %. Отрицательные свойства - низкая литейность, зависимость цвета от содержания серебра.
- 585 проба. Основные компоненты - серебро, медь, палладий, никель, золота - 59 %. Проба достаточно высока, это обусловлено многочисленными положительными качествами сплава: твёрдость, прочность, устойчивость на воздухе. Широко применяется для изготовления ювелирных украшений.
- 750 проба. Основные компоненты - серебро, платина, медь, палладий, никель, золота - 75,5 %. Положительные свойства: подверженность полировке, твёрдость, прочность, хорошо обрабатывается. Цветовая гамма - от зелёного через ярко-жёлтый до розового и красного. Используется в ювелирном искусстве, особенно для филигранных работ.
- 958 проба. Содержит до 96,3 % чистого золота. Редко используется, так как сплав этой пробы является весьма мягким материалом, который не держит полировку и характеризуется ненасыщенностью цвета.
- 999 проба. Чистое золото.
Золото… Желтый металл, простой химический элемент с атомным номером 79. Предмет вожделения людей во все времена, мерило ценности, символ богатства и власти. Кровавый металл, порождение дьявола. Сколько человеческих жизней было погублено ради обладания этим металлом!? И сколько еще будет погублено?
В отличие от железа или, например, от алюминия, золота на Земле очень мало. За всю свою историю человечество добыло золота столько, сколько оно добывает железа за один день. Но откуда же этот металл появился на Земле?
Считается, что Солнечная система образовалась из остатков взорвавшейся когда-то в глубокой древности сверхновой. В недрах той древней звезды происходил синтез химических элементов тяжелее водорода и гелия. Но в недрах звезд не могут синтезироваться элементы тяжелее железа, и стало быть, золото не могло образоваться в результате термоядерных реакций в звездах. Так, откуда же этот металл вообще появился во Вселенной?
Похоже, астрономы теперь могут ответить на этот вопрос. Золото не может рождаться в недрах звезд. Но оно может образоваться в результате грандиозных космических катастроф, которые ученые буднично называют гамма-всплесками (ГВ).
Астрономы пристально наблюдали за одним из таких гамма-всплесков. Данные наблюдений дают достаточно серьезные основания считать, что эта мощная вспышка гамма-излучения произведена столкновением двух нейтронных звезд – мертвых ядер звезд, погибших в сверхновом взрыве. Кроме того, уникальное свечение, сохранявшееся на месте ГВ в течение нескольких дней, указывает на то, что во время этой катастрофы образовалось значительное количество тяжелых элементов, в том числе – золото.
«По нашим оценкам, количество золота, образовавшегося и выброшенного в пространство во время слияния двух нейтронных звезд, может сотавить более 10 лунных масс»,– сказал ведущий автор исследования Эдо Бергер из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра (CfA) во время пресс-конференции CfA в Кембридже, штат Массачусетс.
Гамма-всплеск (ГВ) – это вспышка гамма-излучения от чрезвычайно энергичного взрыва. Большинство ГВ обнаруживаются в очень отдаленных областях Вселенной. Бергер и его коллеги изучали объект GRB 130603B, находящийся на расстоянии 3,9 миллиардов световых лет. Это один из самых близких ГВ из замеченных до настоящего времени.
ГВ бывают двух видов – длинные и короткие, в зависимости от того, сколько длится вспышка гамма-лучей. Длительность вспышки GRB 130603B, зафиксированной спутником НАСА «Свифт», составила менее двух десятых секунды.
Хотя само гамма-излучение исчезло быстро, GRB 130603B продолжал светить в инфракрасных лучах. Яркость и поведение этого света не соответствовали типичному послесвечению, которое возникает при бомбардировке ускоренными частицами окружающего вещества. Свечение GRB 130603B вело себя так, как будто оно исходит из распадающихся радиоактивных элементов. Вещество, богатое нейтронами, выброшенное при столкновении нейтронных звезд, может превратиться в тяжелые радиоактивные элементы. Радиоактивный распад таких элементов порождает инфракрасное излучение, характерное для GRB 130603B. Именно это и наблюдали астрономы.
По вычислениям группы, во время взрыва было выброшено вещества с массой около одной сотой солнечной. И часть этого вещества была золотой. Примерно оценив количество золота, образовавшегося во время этого ГВ, и число таких взрывов, произошедших за всю историю Вселенной, астрономы пришли к предположению, что все золото во Вселенной, в том числе и на Земле, возможно, было образовано во время таких гамма-всплесков.
Вот еще одна интересная, но ужасно спорная версия:
В процессе формирования Земли расплавленное железо спускалось вниз к её центру, чтобы составить её ядро, увлекая с собой большинство драгоценных металлов планеты, таких как золото и платина. Вообще, драгметаллов в ядре хватит на то, чтобы покрыть их слоем четырёхметровой толщины всю поверхность Земли.
Перемещение золота в ядро должно было лишить внешнюю часть Земли этого сокровища. Однако распространённость благородных металлов в силикатной мантии Земли превышает расчётные величины в десятки и тысячи раз. Уже обсуждалась идея о том, что это свалившееся на голову сверхизобилие имеет своей причиной катастрофический метеоритный ливень, который настиг Землю после образования её ядра. Вся масса метеоритного золота, таким образом, вошла в мантию обособленно и не пропала глубоко внутри.
Для проверки этой теории доктор Маттиас Виллболд и профессор Тим Эллиот из Бристольской изотопной группы Школы наук о Земле подвергли анализу собранные в Гренландии профессором Оксфордского университета Стивеном Мурбатом породы, возраст которых насчитывает около 4 миллиардов лет. Эти древние камни дают уникальную картину состава нашей планеты вскоре после формирования ядра, но до предполагаемой метеоритной бомбардировки.
Затем ученые начали исследовать содержание вольфрама-182 и в метеоритах, которые называют хондритами, – это один из главных строительных материалов твердой части Солнечной системы. На Земле нестабильный гафний-182 распадается cобразованием вольфрама-182. А вот в космосе из-за космических лучей этот процесс не происходит. В результате стало ясно, что образцы древних горных пород содержат на 13% больше вольфрама-182 по сравнению с более молодыми горными породами. Это дает геологам основание утверждать, что когда Земля уже имела твердую кору, на нее обрушилось около 1 миллиона триллионов (10 в 18-й степени) тонн астероидного и метеоритного вещества, которое имело более низкое содержаниевольфрама-182, но при этом гораздо большее, чем в земной коре, содержание тяжелых элементов, в частности золота.
Будучи весьма редким элементом (на килограмм породы приходится всего около 0,1 миллиграмма вольфрама), подобно золоту и другим драгоценным металлам он должен был войти в ядро в момент его формирования. Как и большинство других элементов, вольфрам подразделяется на несколько изотопов – атомов со сходными химическими свойствами, но слегка различающимися массами. По изотопам можно с уверенностью судить о происхождении вещества, а смешивание метеоритов с Землей должно было оставить характерные следы в составе её изотопов вольфрама.
Доктор Виллболд заметил в современной породе сокращение количества изотопа вольфрама-182 на 15 миллионных долей по сравнению с гренландской.
Это небольшое, но многозначительное изменение превосходно согласуется с тем, что и требовалось доказать – что избыток доступного золота на Земле является положительным побочным эффектом метеоритной бомбардировки.
Доктор Виллболд говорит: «Извлечение вольфрама из каменных образцов и анализ с необходимой точностью его изотопного состава были крайне сложной задачей, принимая во внимание небольшое количество имеющегося в камнях вольфрама. Фактически, мы стали первой в мире лабораторией, которая успешно выполнила измерения такого уровня».
Упавшие метеориты смешались с земной мантией в ходе гигантских конвекционных процессов. Задачей-максимум на будущее является выяснение продолжительности этого перемешивания. Впоследствии геологические процессы сформировали континенты и привели к концентрации драгоценных металлов (а также вольфрама) в залежах руды, которая добывается в наши дни.
Доктор Виллболд продолжает: «Результаты нашей работы показывают, что большая часть драгоценных металлов, на которых основывается наша экономика и многие ключевые производственные процессы, была занесена на нашу планету по счастливой случайности, когда Землю накрыло где-то 20 квинтиллионами тонн астероидного вещества».
Таким образом, мы обязаны своими золотыми запасами настоящему потоку ценных элементов, которые оказались на поверхности планеты благодаря массированной астероидной «бомбардировке». Потом в ходе развития Земли в течение последних миллиардов лет золото вступило в круговорот пород, появляясь на ее поверхности и вновь скрываясь в глубинах верхней мантии.
Но теперь ему путь к ядру закрыт, и большое количество этого золота просто обречено оказаться в наших руках.
Слияние нейтронных звезд
И еще мнение другого ученого:
Происхождение золота оставалось до конца невыясненным, поскольку, в отличие от более легких элементов, таких как углерод или железо, оно не может образовываться непосредственно внутри звезды, — признался один из исследователей центра Эдо Бергер.
Ученый пришел к этому выводу, наблюдая за гамма-всплесками — масштабными космическими выбросами радиоактивной энергии, вызванными столкновением двух нейтронных звезд. Гамма-всплеск был замечен космическим аппаратом НАСА Swift и длился всего двух десятых секунды. А после взрыва осталось свечение, которое постепенно исчезало. Свечение же при столкновении таких небесных тел свидетельствует о выбросе большого количества тяжелых элементов, утверждают специалисты. А доказательством того, что после взрыва образовались тяжёлые элементы, можно считать инфракрасный свет в их спектре.
Дело в том, что нейтронно-богатые вещества, выброшенные при коллапсе нейтронных звезд, могут генерировать элементы, претерпевающие радиоактивный распад, при этом испуская свечение преимущественно в инфракрасном диапазоне, — объяснял Бергер. — И мы полагаем, что при гамма-всплеске выбрасывается примерно одна сотая доля материала солнечной массы, в том числе золото. Причем, количество золота, произведенного и выброшенного во время слияния двух нейтронных звезд, может быть сравнимо с массой 10 Лун. А стоимость такого количества драгоценного металла равнялась бы 10 октильонам долларов — это 100 трлн в квадрате .
Для справки, октильон — это миллион септиллионов или миллион в седьмой степени; число, равное 1042 и записываемое в десятичной системе как единица с 42 нулями.
Также сегодня учеными установлен тот факт, что практически все золото (и прочие тяжелые элементы) на Земле — космического происхождения. Золото, оказывается, попало на Землю в результате астероидной бомбардировки, которая произошла в далекие времена после застывания коры нашей планеты.
Практически все тяжелые металлов «утонули» в мантии Земли на самом раннем этапе формирования нашей планеты, именно они образовали твердое металлическое ядро в центре Земли.
Алхимики XX века
Еще в 1940 году американские физики А. Шерр и К. Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета начали облучать нейтронами соседние с золотом элементы – ртуть и платину. И вполне ожидаемо, облучив ртуть, получили изотопы золота с массовыми числами 198, 199 и 200. Их отличие от естественного природного Au-197 в том, что изотопы неустойчивы и, испуская бета-лучи, максимум за несколько дней опять превращаются в ртуть с массовыми числами 198,199 и200.
Но все равно это было здорово: впервые человек смог самостоятельно создавать нужные элементы. Вскоре стало понятно, как вообще можно получить настоящее, стабильное золото-197. Это можно сделать, используя только изотоп ртути-196. Этот изотоп достаточно редок – его содержание в обычной ртути с массовым числом 200 составляет около 0,15%. Его надо бомбардировать нейтронами, чтобы получить малоустойчивую ртуть-197, которая, захватив электрон, и превратится в стабильное золото.
Однако расчеты показали, что если взять 50 кг природной ртути, то в ней будет всего 74 грамма ртути-196. Для трансмутации в золото реактор может дать поток нейтронов 10 в 15-й степени нейтронов на кв. см в секунду. С учетом того, что в 74 г ртути-196 содержится около 2,7 на 10 в 23-й степени атомов, для полной трансмутации ртути в золото потребовалось бы четыре с половиной года. Это синтетические золото стоит бесконечно дороже золота из земли. Но это означало, что для образования золота в космосе тоже нужны гигантские потоки нейтронов. И взрыв двух нейтронных звезд как раз все объяснял.
И еще подробности про золото:
Немецкие ученые подсчитали, что для того, чтобы на Землю был занесен присутствующий сегодня объем драгметаллов, понадобились всего 160 металлических астероидов, диаметром около 20км каждый. Специалисты отмечают, что геологический анализ различных благородных металлов показывает, что все они появились на нашей планете примерно в одно и то же время, однако на самой Земле не было и нет условий для их естественного происхождения. Именно это натолкнуло специалистов на космическую теорию появления благородных металлов на планете.
Слово «gold», по мнению лингвистов, произошло от индо-европейского термина «желтый» как отражение наиболее заметной характеристики этого металла. Этот факт находит свое подтверждение в том, что произношение слова «gold» на разных языках похоже, например Gold (по-английски), Gold (по-немецки), Guld (по-датски), Gulden (по-голландски), Gull (по-норвежски), Kulta (по-фински).
Золото в земных недрах
В ядре нашей планеты содержится в 5 раз больше золота, чем во всех остальных породах, доступных для разработки, вместе взятых. Если бы все золото ядра Земли вылилось на поверхность, то покрыло бы всю планету слоем толщиной полметра. Интересно, что в каждом литре воды всех рек, морей и океанов растворено около 0,02 миллиграмма золота.
Определено, что за все время добычи благородного металла из недр было извлечено около 145 тысяч тонн (по данным других источников – около 200 тысяч тонн). Производство золота растет из года в год, но основной рост пришелся на конец 1970-х годов.
Чистота золота определяется различными путями. Carat (в США и Германии пишется «Karat») первоначально был единицей массы на основе семян рожкового дерева «carob tree» (созвучно со словом «карат»), используемого древними торговцами Среднего Востока. Карат сегодня в основном используется при измерении веса драгоценных камней (1 карат = 0,2 грамма). Чистоту золота также можно измерить в каратах. Эта традиция восходит к древним временам, когда карат на Ближнем Востоке стал мерилом чистоты золотых сплавов. Британский карат золота – неметрическая единица оценки содержания золота в сплавах, равная 1/24 массы сплава. Чистое золото соответствует 24 каратам. Чистота золота сегодня измеряется также и понятием химической чистоты, то есть тысячных долях чистого металла в массе сплава. Так, 18 карат – это 18/24 и в пересчете на тысячные доли соответствует 750-й пробе.
Добыча золота
В результате природного концентрирования примерно лишь 0,1% всего золота, содержащегося в земной коре, доступно, хотя бы теоретически, для добычи, однако благодаря тому, что золото встречается в самородном виде, ярко блестит и легко заметно, оно стало первым металлом, с которым познакомился человек. Но природные самородки редки, поэтому самый древний способ добычи редкого металла, основанный на большой плотности золота, – промывание золотоносных песков. «Добыча промывного золота требует только механических средств, а потому немудрено, что золото известно было даже дикарям и в самые древние исторические времена» (Д.И.Менделеев).
Но богатых золотых россыпей почти не осталось, и уже в начале XX века 90% всего золота добывали из руд. Сейчас многие золотые россыпи практически исчерпаны, поэтому добывают, в основном, рудное золото, добыча которого во многом механизирована, но производство остается трудным, так как часто находится глубоко под землей. В последние десятилетия постоянно росла доля более рентабельных открытых разработок. Месторождение экономически выгодно разрабатывать, если в тонне руды содержится всего 2-3г золота, а при содержании более 10 г/т оно считается богатым. Существенно, что затраты на поиск и разведку новых золотых месторождений составляют от 50 до 80% всех затрат на геологоразведочные работы.
Сейчас крупнейшим поставщиком золота на мировой рынок является Южная Африка, где шахты достигли уже 4-километровой глубины. В ЮАР находится самый большой в мире рудник Вааль-Рифс в Клексдорпе. ЮАР – единственное государство, где золото – главный продукт производства. Там его добывают на 36 крупных рудниках, на которых трудятся сотни тысяч человек.
В России добыча золота ведется из рудных и россыпных месторождений. О начале его добычи мнения исследователей расходятся. По-видимому, первое отечественное золото было добыто в 1704 году из Нерчинских руд вместе с серебром. В последующие десятилетия на Московском монетном дворе золото выделяли из серебра, которое содержало немного золота в виде примеси (около 0,4%). Так, в 1743-1744гг. «из золота, обретающегося в серебре, выплавленном на Нерчинских заводах», было изготовлено 2820 червонцев с изображением Елизаветы Петровны.
Первую в России золотую россыпь обнаружил весной 1724 года крестьянин Ерофей Марков в районе Екатеринбурга. Ее эксплуатация началась только в 1748 года. Добыча уральского золота медленно, но неуклонно расширялась. В начале XIX века были открыты новые месторождения золота в Сибири. Открытие (в 1840-е гг.) Енисейского месторождения вывело Россию на первое место в мире по добыче золота, но еще до этого местные охотники-эвенки делали из золотых самородков пули для охоты. В концу XIX века Россия добывала в год около 40т золота, из них 93% – россыпного. Всего же в России до 1917 год было добыто, по официальным данным, 2754т золота, но по оценкам специалистов – около 3000т, причем максимум пришелся на 1913 год (49т), когда золотой запас достиг 1684т.
С открытием богатых золотоносных районов в США (Калифорния, 1848г.; Колорадо, 1858г.; Невада, 1859г.), Австралии (1851г.), Южной Африке (1884г.), Россия утратила свое первенство в добыче золота, несмотря на то, что были введены в эксплуатацию новые месторождения, главным образом в Восточной Сибири.
Добыча золота велась в России полукустарным способом, разрабатывались преимущественно россыпные месторождения. Свыше половины золотых приисков находилось в руках иностранных монополий. В настоящее время доля добычи из россыпей постепенно снижается, составляя к 2007 году немного более 50 тонн. Менее 100 тонн добывается из рудных месторождений. Окончательная переработка золота ведется на аффинажных заводах, ведущим из которых является Красноярский завод цветных металлов. На его долю приходится аффинаж (очистка от примесей, получение металла пробы 99,99%) около 50% добываемого золота и большая часть платины и палладия, добываемых в России.
Золото известно человечеству с древнейших времен. Но в античности его ценили исключительно за внешний вид: сверкающие, словно солнце, украшения, были символом богатства. Только с развитием химии, люди поняли настоящую ценность этого мягкого металла, и на данный момент активно используют его в таких отраслях как:
- космическая промышленность;
- самолето- и судостроение;
- медицина;
- компьютерные технологии;
- и другие.
Эти отрасли обладают очень высокими требованиями к свойствам используемым в них материала. Важность и престижность этих сфер позволяет цене золота не только оставаться на прежнем уровне, но и медленно ползти вверх. Причиной этих свойств является электронная формула золота, которая, как и в случае с любыми другими элементами, определяет его параметры и возможности.
Какие можно выделить ? В детище русского гения драгоценный металл занимает 79 номер, и обозначается как Au. Au — сокращенно от его латинского названия Aurum, которое переводится как «сияющий». Оно находится в 6 периоде 11 группы, в 9 ряду.
Электронная формула золота, которая является причиной ценных — 4f14 5d10 6s1, все это говорит о том, что атомы золота имеют существенную молярную массу, большой вес и сами по себе инертны. Ко внешним электронам такой структуры относятся только 5d106s1 .
И именно инертность золота является его самым ценным свойством. Из-за нее золото очень хорошо сопротивляется воздействию кислот, почти никогда не окисляется, и окислителем выступает невероятно редко.
Следовательно, оно относится к т.н. «благородным» металлам. «Благородными» металлами и газами в химии называют элементы, которые почти ни с чем не реагируют в нормальных условиях.
Золото смело можно назвать самым благородным металлом, так как оно стоит правее всех своих собратьев в ряду напряжений.
Химические свойства золота и его взаимодействие с кислотами
Во-первых, соединения золота с чем-либо еще, кроме ртути, чаще всего распадаются. Ртуть, являющаяся в данном случае исключением, образует с золотом амальгаму, которая раньше использовалась для изготовления зеркал.
В остальных случаях связи недолговечны. Инертность золота в Средние Века заставила думать алхимиков, что этот металл находится в неком «идеальном равновесии», они считали, что оно не взаимодействует абсолютно ни с чем.
В 17-м веке это представление было разрушено, так как обнаружили, что царская водка, смесь соляной и азотной кислот, способна разъедать золото. Список взаимодействующих с золотом кислот следующий:
- (смесь 30-35% HCl и 65-70% HNO3), с образованием золотохлористоводородной кислоты Н[АuСl4].
- Селеновая кислота (H2SeO4) при 200 градусах.
- Хлорная кислота (HClO4) при комнатной температуре, с образованием нестойких оксидов хлора и перхлората золота III.
Кроме того, золото взаимодействует с галогенами. Проще всего удается проводить реакцию со фтором и хлором. Существует HAuCl4·3H2O — золотохлористоводородная кислота, которую получают при упаривании раствора золота в хлорной кислоте после пропускания через него паров хлора.
Кроме того, золото растворяется в хлорной и бромной воде, а также в спиртовом растворе йода. До сих пор неизвестно, окисляется ли золото под действием кислорода, потому что существование оксидов золота еще не доказано.
Степени окисления золота, его связь с галогенами и его участие в соединениях
Стандартными степенями окисления золота являются 1, 3, 5. Гораздо реже встречается -1, это ауриды — обычно соединения с активными металлами. Например, аурид натрия NaAu или цезия CsAu, который является полупроводником. Они очень многообразны по составу. Существуют аурид рубидия Rb3Au, тетраметиламмония (CH3)4NAu, и ауриды состава М3OAu, где М — металл.
Особенно легко их получать с помощью соединений, где золото выполняет роль аниона, и при нагревании с щелочными металлами. Наибольший потенциал электронных связей этого элемента раскрывается в реакциях с галогенами. Вообще, за исключением галогенов, золото как химический элемент, имеет исключительно разнообразные, но редкие связи.
Наиболее устойчивой степенью окисления является +3, при данной степени окисления золото образует наиболее прочную связь с анионом, кроме того, этой степени окисления очень просто добиться посредством использования однозарядных анионов, таких как:
- и так далее.
Нужно понимать, что чем активнее анион в данном случае, тем легче он будет вступать в связь с золотом. Кроме того, существуют устойчивые плоско-квадратные комплексы −, которые являются окислителями. Линейные комплексы c содержанием золота Au Х2, которые в меньшей мере устойчивы, также являются окислителями, а золото в них имеет степень окисления +1.
Продолжительное время химики считали, что самая высокая степень окисления золота — +3, но при использовании дифторида криптона, относительно недавно в лабораторных условиях удалось получить фторид золота. Этот очень мощный окислитель содержит золото в степени окисления +5, а формула его молекулы выглядит как AuF6-.
При этом, было замечено, что соединения золота +5 стабильны только со фтором. Резюмируя вышенаписанное, можно уверенно выделить интересную тенденцию тяги благородного металла к галогенам:
- золото +1 отлично себя чувствует во многих соединениях;
- золото +3 также можно получить через некоторое количество реакций, большая часть которых как-то включает в себя галогены;
- золото +5 нестабильно, если с ним не соединен самый агрессивный галоген — фтор.
Более того, связь золота и фтора позволяет добиться очень неожиданных результатов: пентафторид золота при взаимодействии со свободным, атомарным фтором, приводит к образованию крайне неустойчивых AuF VI и VII, то есть молекуле, состоящей из атома золота и шести, а то и семи атомов окислителя.
Для металла, который когда-то считался крайне инертным, это очень нетипичный результат. AuF6 дисмутирует с образованием AuF5 и AuF7 соответственно.
Для провоцирования реакции галогенов с золотом рекомендуется использовать порошок золота и дигалогениды ксенона в условиях повышенной влажности. Кроме того, химики советуют избегать в быту контактов золота с йодом и ртутью.
При восстановлении из окисленного состояния оно имеет тенденцию образовывать коллоидные растворы, чья окраска варьируется в зависимости от процента содержания тех или иных элементов.
Золото играет немаловажную роль в белковых организмах, а соответственно, встречается в органических соединениях. Примерами могут послужить этилдибромид золота и ауротилоглюкоза. Первое соединение представляет собой молекулы золота, окисленного совместными усилиями обычного этилового спирта и брома, а во втором случае золото принимает участие в структуре одного из видов сахара.
Кроме того, криназол и ауранофин, также содержащие в своих молекулах золото, применяются в лечении аутоимунных заболеваний. Многие соединения золота токсичны и при накоплении их в определенных органах, могут приводить к патологиям.
Каким образом химические особенности золота обеспечивают его физические свойства?
Большая молярная масса делает блистательный металл одним из самых тяжелых элементов. По весу его обгоняют только плутоний, платина, иридий, осмий, рений и несколько других радиоактивных элементов. Но радиоактивные элементы в вопросе массы являются вообще особенными — их атомы в сравнении с атомами обычных элементов гигантские и очень тяжелые.
Большой радиус, способность формировать до 5 ковалентных связей и расположение электронов на последних осях электронной структуры обеспечивают следующие качества металла:
Пластичность и тягучесть — связи атомов этого металла легко разрываются на молекулярном уровне, но в то же время они медленно восстанавливаются. То есть атомы перемещаются с разрывом связей в одном месте и возникновением в другом. Благодаря этому проволоку из золота можно делать огромной длины, и именно поэтому существует сусальное золото.
Выходит, что тот или иной элемент все же перегоняет золото по одному из его полезных особенностей. Но золото держит марку именно потому, что оно имеет комбинацию из важных атрибутов.
Связь химических свойств золота с его редкостью и особенностями добычи
Этот элемент почти всегда встречается в природе в двух видах: самородки или почти микроскопические крупицы в руде другого металла. При этом, распространенный штамп о том, что самородок блестит и вообще хоть как-то похож на слиток, следует забыть. Самородки встречаются нескольких видов: электрум, палладиевое золото, медистое, висмутовые.
И во всех случаях имеется существенный процент примесей, будь то серебро, медь, висмут или палладий. Месторождения с крупицами называются рассыпными. Получение золота — сложный технический и химический процесс, суть которого заключается в отделении драгоценного металла из руды, руды или породы посредством амальгамирования, или применения ряда реагентов.
При этом, оно относится к рассеянным элементам, то есть тем, которые не встречаются особо крупными месторождениями и не попадаются крупными кусками чистого элемента. Это — результат его низкой активности и стабильности некоторых соединений с ним.
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.
Золотые монеты мира
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!
Золотые часы - признак богатства
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!
