ЗОЛОТО

– элемент группы IА периодической таблицы. Благодаря малой химической активности относится к так называемым благородным металлам. В природе представлен единственным стабильным нуклидом Au. Искусственно получено более десяти радиоактивных изотопов золота, из которых самый долгоживущий – Au с периодом полураспада 183 сут. С древнейших времен блеск золота сопоставлялся с блеском солнца (на латыни – sol), отсюда и русское «золото». Английское и немецкое слово gold, голландское goud, шведское и датское guld (отсюда, кстати, гульдены) в европейских языках связаны с индоевропейским корнем ghel и даже с греческим богом солнца Гелиосом. Латинское название золота aurum означает «желтое» и родственно с Авророй (Aurora) – утренней зарей. У алхимиков золото считалось «царем металлов», его символом было лучезарное солнце, а символом серебра – луна (при этом отношение цены золота и серебра в Древнем Египте соответствовало отношению солнечного года к лунному месяцу). Золота в земной коре очень мало: всего 4,3·10 % по массе, т.е., в среднем, лишь 4 мг в тонне горных пород, это один из самых редких элементов: его втрое меньше редкого металла палладия, в 15 раз меньше серебра , в 300 раз меньше вольфрама , в 600 раз меньше урана, в 10 тысяч раз меньше меди . Если бы все золото было равномерно рассеяно – как в морской воде – его добыча была бы невозможна ( см . ГАБЕР ). Однако золото способно активно мигрировать, например, с подземными водами, в которых растворен кислород. В результате различных миграционных процессов золото концентрируется в месторождениях – в кварцевых золотоносных жилах, в золотоносном песке. Различают рудное и россыпное золото. Рудное золото встречается в виде вкрапленных в кварц мелких (от 0,0001 до 1 мм) золотинок, в таком виде оно встречается в кварцевых породах в форме тонких включений или более мощных жил, пронизывающих сульфидные руды – серный колчедан FeS , медный колчедан CuFeS , сурьмяный блеск Sb и др. Другая форма рудного золота – его довольно редкие минералы, в которых золото находится в виде химических соединений (чаще всего – с теллуром, с которым образует серебристо-белые кристаллы, иногда с желтым оттенком): калаверит AuTe , монтбрейит Au , мутманнит (Ag,Au)Te (скобки указывают, что эти элементы могут содержаться в минерале в разных пропорциях), креннерит (Ag,Au)Te , сильванит (Ag,Au) Te4, монтбрейит (Au,Sb) , петцит Ag , ауростибит AuSb , аурантимонат AuSbO , аурикуприд Cu Au, нагиагит Pb Au(Te,Sb) , тетрааурикуприд AuCu, фишессерит Ag и другие. Часть золота в процессах геологических изменений уносилась из мест первичного залегания и вновь откладывалась в местах вторичного залегания, так образовалось россыпное золото – продукт разрушения коренных месторождений, которые накапливались в долинах рек. В нем изредка находят большие самородки, порой причудливой формы. Некоторые такие месторождения образовались 20 – 30 тысяч лет назад. Самое же богатое на Земле месторождение, которое тянется вдоль горной гряды Витватерсранд (в переводе с голландского «Край белой воды») в Южной Африке, очень старое – ему около 3 млрд. лет. Самородное золото – не химически чистое золото, в нем всегда есть примеси, иногда – в значительном количестве: серебро (от 2 до 50%), медь (до 20%), железо, ртуть, металлы платиновой группы, висмут, свинец, теллур и другие. Природный сплав золота с серебром, содержащий 15 – 30% серебра и немного меди, древние греки называли электроном (римляне – электрумом) за его желтый цвет: по-гречески elektor – лучезарное светило, солнце, отсюда и греч. elektron – янтарь. Сравнительно высокая концентрация золота найдена в воде горячих источников. Так, в Новой Зеландии отложения золота были обнаружены в трубах электростанции, работающей на гидротермальных водах. Мигрируя с почвенными водами, золото попадает и в растения, некоторые из них (хвощи, кукуруза) способны собирать золото. Зола хвощей в золотоносных районах может содержать до 0,065% драгоценного металла. Собирать золото могут и некоторые бактерии, осаждая его из разбавленных растворов. Золото – один из самых тяжелых металлов: его плотность 19,3 г/см . Тяжелее золота только осмий, иридий, платина и рений. На одной из выставок демонстрировался небольшой полированный золотой кубик размером чуть больше 5 см, причем объявление гласило, что тот, кто сможет поднять его двумя пальцами одной руки, может унести его с собой. Организаторы ничем не рисковали: никакой силач не смог бы поднять таким образом скользкий слиток, весящий несколько килограммов. Если плотно заполнить золотыми слитками комнату площадью 20 кв.м и высотой 3 м, их масса составит 1150 т – вес тяжело груженного железнодорожного состава. «Чистое золото отражает желтый свет, а в виде очень тонких листов (листовое золото), в которые оно способно выковываться и вытягиваться, просвечивает синевато-зеленым цветом... При нагревании даже в горнах золото дает пары, отчего пламя, проходящее над ним, окрашивается в зеленоватый цвет» ( Д.И.Менделеев . Основы химии ). Желтый цвет имеет химически чистое золото, однако примеси могут окрашивать его в другие цвета – от белого до зеленого. Червонный (красный) цвет придает золоту, например, медь при определенном ее содержании в сплаве. Так, в изданной в 1905 энциклопедии под редакцией Ю.Н.Южакова сказано: «Червонное золото – сплав золота с медью в отношении 9:1, употребляется для чеканки монет». О том же говорит и словарь В.И.Даля : «Красное золото – с медным сплавом; белое золото – с серебряным сплавом». Золото – сравнительно легкоплавкий металл, плавится при 1064° С, кипит при 2880° С, по теплопроводности и электропроводности занимает третье место (после серебра и меди). Твердость золота по 10-балльной шкале Мооса составляет всего 2,5, чистое золото слишком мягкое и не годится ни для каких изделий. Для твердости к нему всегда добавляют другие металлы, например, серебро или медь ( см . ). Золото легко сплавляется со многими металлами, которые могут входить в кристаллическую структуру золота, не нарушая ее, а просто замещая атомы золота. В таком случае образуются твердые растворы. Природные твердые растворы с золотом могут образовывать серебро, медь, платина, палладий, родий, иридий, ряд других металлов, размеры атомов которых такие же, как у золота (радиус 0,14 нм) или очень мало от него отличаются. Твердые природные растворы Au–Ag иногда содержат до 10% ртути (например, в месторождении Золотая гора на Урале). В присутствии примеси железа (некоторые находки в Якутии содержат до 4,45% Fe) минерал становится магнитным. За прошедшие столетия химики (а до них алхимики) провели с золотом огромное количество различных экспериментов, и оказалось, что золото вовсе не так инертно, как об этом думают неспециалисты. Правда, сера и кислород (агрессивные по отношению к большинству металлов, особенно при нагревании), 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 или AuO(OH). Такой оксидный слой найден на поверхности крупинок самородного золота. Не реагирует золото и с водородом, азотом, фосфором, углеродом, а галогены с золотом при нагревании реагируют с образованием AuF , AuCl , AuBr и AuI. Особенно легко, уже при комнатной температуре идет реакция с хлорной и бромной водой. С этими реактивами встречаются только химики. В быту опасность для золотых колец представляет иодная настойка – водно-спиртовый раствор иода и иодида калия: 2Au + I ]. Щелочи и большинство минеральных кислот на золото не действуют. Но смесь концентрированных азотной и соляной кислот («царская водка») легко растворяет золото: Au + HNO O. После осторожного выпаривания раствора выделяются желтые кристаллы комплексной золотохлористоводородной кислоты HAuCl O. Царскую водку, способную растворять золото, знал еще арабский алхимик Гебер, живший в 9–10 вв. Менее известно, что золото растворяется в горячей концентрированной селеновой кислоте: 2Au + 6H O. В концентрированной серной кислоте золото растворяется в присутствии окислителей: иодной кислоты, азотной кислоты, диоксида марганца. В водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется с образованием очень прочных дицианоауратов: 4Au + 8NaCN + 2H ] + 4NaOH; эта реакция лежит в основе важного промышленного способа извлечения золота из руд. Действуют на золото и расплавы из смеси щелочей и нитратов щелочных металлов: 2Au + 2NaOH + 3NaNO O, пероксиды натрия или бария: 2Au + 3BaO + 3BaO, водные или эфирные растворы высших хлоридов марганца, кобальта и никеля: 3Au + 3MnCl , тионилхлорид: 2Au + 4SOCl , некоторые другие реагенты. Итак, золото далеко не так «благородно», как это принято считать. 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%-ному раствору H[AuCl ] восстановителя (например, 0,005%-ного раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-ному раствору H[AuCl ] добавить 0,005%-ный раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь. Таким образом, в зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь). При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510–520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620–630 нм (раствор голубой). Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота. При восстановлении растворов соединений золота хлоридом олова(II) 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.). Это очень чувствительная реакция. Когда золотой золь теряет устойчивость (коагулирует), образуется черный осадок, т.к. что именно такой цвет имеет порошок любого металла в тонкодисперсном состоянии. 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. Известны и органические соединения золота. Так, действием хлорида золота(III) на ароматические соединения получают соединения, устойчивые к воде, кислороду и кислотам, например: AuCl + HCl. Органические производные золота(I) стабильны только в присутствии координационно связанных с золотом лигандов, например, триэтилфосфина: CH . В результате природного концентрирования примерно лишь 0,1% всего золота, содержащегося в земной коре, доступна, 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. Основы химии ). «Дикари» встряхивали золотоносный песок в потоке воды на наклонном лотке

Hosted by uCoz