Золото (лат. Aurum)

      

 

 

         Реферат по теме:

     «Золото (лат. Aurum)»

 

 

 

 

Выполнил

Беликов А.

 

 

 

 

 

 

г. Балаково

     2012

 

Золото - элемент побочной подгруппы первой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 79. Обозначается символом Au (лат. Aurum). Простое вещество, благородный металл жёлтого цвета, ковкий. Плотность 19,32 г/см3, tпл = 1064,4° C. Химически весьма инертен, на воздухе не изменяется даже при нагревании.

История открытия элемента

Золото (англ. Gold, франц. Оr, нем. Gold) - один из семи металлов древности. Обычно считают, что золото было первым металлом, с которым познакомился человек еще в эпоху каменного века благодаря его распространению в самородном состоянии. Особые свойства золота - тяжесть, блеск,неокисляемость, ковкость, тягучесть - объясняют, почему его стали использовать с самых древнейших времен главным образом для изготовления украшений и отчасти - оружия. Золотые предметы различного назначения найдены археологами в культурных слоях, относящихся к IV и даже V тысячелетию до н.э., т.е. к эпохе неолита. В III и II тысячелетиях до н. э. золото уже было широко распространено в Египте, Месопотамии, Индии, Китае, с глубокой древности оно было известно в качестве драгоценного металла народам американского и европейского континентов. Лишь в VI в. до н. э. в Египте появилось практически чистое золото (99,8%). С древнейших времен золото сопоставлялось с солнцем, называлось солнечным металлом или просто солнцем (Sol). В египетской эллинистической литературе и у алхимиков символ золота - кружок с точкой посредине, т.е. такой же, как и символ солнца. Иногда в греческой алхимической литературе встречается символ в виде кружка с изображением связанного с ним луча. Золото как наиболее драгоценный металл служило издавна меновым эквивалентом в торговле, в связи с чем возникли способы изготовления золотоподобных сплавов на основе меди. Эти способы получили широкое развитие и распространение и послужили основой возникновения алхимии. Главной целью алхимиков было найти способы превращения (трансмутации) неблагородных металлов в золото и серебро. Европейские алхимики, идя по следам арабских, разработали теорию "совершенного" или даже "сверхсовершенного" золота, добавка которого к неблагородному металлу превращает последний в золото. В алхимической литературе встречается множество названий золота, обычно зашифрованных: зарас (zaras), трикор (tricor), соль (Sol), солнце (Sonir), секур (secur), сениор (senior) и т. д. Часть из них имеет арабское происхождение, например al-bahag (радость), hiti (кошачий помет), ras (голова, принцип), su'a (луч), diya (свет), alam (мир).

Латинское (этрусское) название золота аурум (Aurum, древнее ausom) означает "желтое". Слово это хорошо сопоставляется с древнеримским aurora или ausosa (утренняя заря, восточная страна, восток). По мнению Шредера, слово золото у народов Средней Европы тоже означает желтый: на древнегерманском языке - gulth, gelo, gelva, на литовском - geltas, на славянском - золото, на финском - kulda. У некоторых сибирских народов золото называется алтун, у древних персов - zarania (или zar), что сопоставляется с древнеиндийским hyrania (чаще, правда, относящимся к серебру) и древнегреческим (небеса). Особняком стоит армянское название золота - оски. Славянское золото, или злато, употребляемое с древнейших времен, несомненно, связано (вопреки Шредеру) с древнейшим индоевропейским Sol (солнце), вероятно, так же как среднеевропейское Gold (gelb) с греческим (солнце).

Такое разнообразие названий золота свидетельствует о повсеместном знакомстве с ним различных древних  на родов и племен и о перекрещивании разноплеменных названий. Производные названия соединений золота, применяемые в настоящее время, происходят от латинского aurum, русского "золото" и греческого.

Распространенность  золота в природе

В земной коре содержится золота в 20 раз меньше, чем серебра, и  в 200 раз меньше, чем ртути. Неравномерное  распределение золота в различных  частях земной коры затрудняет изучение его геохимических особенностей. В морях и океанах содержится около 10 млрд. т золота. Примерно столько  же содержится золота в речных и  подземных водах.

Повышенное содержание золота обнаруживают в водах источников и рек, протекающих в золотоносных районах. В природе золото находится  главным образом в самородном виде и представляет собой минерал, являющийся твердым раствором серебра  в золоте, содержащим до 43% Ag, с примесями меди, железа, свинца, реже висмута, ртути, платины, марганца и других элементов. Кроме того золото встречается в виде природных амальгам, а также химических соединений – соленидов и теллуридов. По размеру частиц самородное золото делится на тонкодисперсное (1 – 5 мкм) , пылевидное (5 – 50 мкм) , мелкое (0,05 – 2 мм) и крупное (более 2 мм) . Частицы массой более 5 г относятся к самородкам. Крупнейшие самородки – ''Плита Холтермана'' (285 кг) и ''Желанный Незнакомец'' (71 кг) найдены в Австралии. Находки самородков известны во многих районах Урала, Сибири, Якутии и Колымы. Самородное золото концентрируется в гидротермальных месторождениях.

Месторождения золота делятся  на коренные и рассыпные. Месторождения  золота формировались в разные геологические  эпохи на разных глубинах – от десятков метров до 4 – 5 км от поверхности земли. Коренные месторождения представлены жилами, системами жил, залежами и  зонами прожилково - вкрапленных руд протяженностью от десятков до тысяч метров. В течение длительного периода истории земли горы разрушались и вода уносила все, что не растворялось в реках. Одновременно отделялись тяжелые минералы от легких и скапливались в местах, где скорость течения мала. Так образовались россыпные месторождения с концентрацией относительно крупного золота. Как правило, промышленные россыпи образуются относительно недалеко от коренных месторождений. Определенная часть микроскопических частиц золота остается в россыпях, однако вследствие невозможности его извлечения оно практического значения не имеет. Часть микроскопических и коллоидных частиц золота уносится водными истоками в моря, океаны и озера, где оно рассеянно в виде тончайших суспензий или находится в илистых осадках. Таким образом в результате действия эрозионных процессов большая часть золота безвозвратно утрачивается.

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 исключительно  высокой теплопроводностью и  низким электрическим сопротивлением.

Золото — очень тяжёлый  металл: плотность чистого золота равна 19321 кг/м³ (шар из чистого золота диаметром 46 мм имеет массу 1 кг). Среди  металлов по плотности занимает шестое место: после осмия, иридия, рения, платины  и плутония. Высокая плотность  золота облегчает его добычу. Самые  простые технологические процессы, такие, как, например, промывка на шлюзах, могут обеспечить весьма высокую  степень извлечения золота из промываемой  породы.

Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2.5, по Бринеллю 220—250 МПа.

Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (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 500 м/г.

Химические свойства

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

Наиболее устойчивая степень  окисления золота в соединениях +3, в этой степени окисления оно  легко образует с однозарядными  анионами (F−, Cl−. CN−) устойчивые плоские квадратные комплексы [AuX4]−. Относительно устойчивы также соединения со степенью окисления +1, дающие линейные комплексы [AuX2]−. Долгое время считалось, что +3 — высшая из возможных степеней окисления золота, однако, используя дифторид криптона, удалось получить соединения Au+5 (фторид AuF5, соли комплекса [AuF6]−). Соединения золота(V) стабильны лишь со фтором и являются сильнейшими окислителями.

При взаимодействии атомарного фтора с пентафторидом золота были получены летучие фториды золота (VI) и (VII): AuF6 и AuF7. Они крайне неустойчивы, особенно AuF6, который дисмутирует с образованием AuF5 и AuF7.[3]

Степень окисления +2 для  золота нехарактерна, в веществах, в  которых она формально равна 2, половина золота, как правило, окислена до +1, а половина — до +3, например, правильной ионной формулой сульфата золота(II) AuSO4 будет не Au2+(SO4)2−, а Au1+Au3+(SO4)2−2, однако обнаружены комплексы, в которых  золото всё-таки имеет степень окисления +2.

Есть соединения золота, называемые ауридами, со степенью окисления −1. Например, CsAu (аурид цезия), Na3Au (аурид натрия).

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

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

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

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

Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:

2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au

В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °C с образованием хлорида золота(III), то в концентрированном водном растворе соляной и азотной кислот (царская водка) золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:

2Au + 3Cl2 + 2Cl− → 2[AuCl4]−

Золото легко реагирует  с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, давая трибромид AuBr3[5].

Со фтором золото реагирует в интервале температур 300−400 °C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.

Золото также растворяется во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав (амальгаму), содержащий интерметаллиды.

Существуют золотоорганические соединения (например, бромид диэтилзолота).

Применение золота в науке и технике

Тысячелетиями золото использовалось для производства ювелирных украшений  и монет, а применение золота для  зубопротезирования известно еще древним  египтянам. Применение золота в стекольной промышленности известно с конца XVII в. Золотую фольгу, а позднее гальванопокрытия золотом широко применяли для  золочения куполов церковных  храмов. Лишь последние 40 – 45 лет можно отнести к периоду чисто технического применения золота. Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни какой другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро – и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, ядро золота имеет большое сечение захвата нейтронов, способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%, в сплавах оно обладает каталитическими свойствами. Золото очень технологично, из него легко изготавливают сверхтонкую фольгу и микронную проволоку. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику. Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойств послужила причиной широкого использования золота в важнейших современных отраслях техники: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, химии.

Следует отметить, что в  электронике на 90% золото используют в виде покрытий. Электроника и  связанные с ней отрасли машиностроения являются основными потребителями  золота в технике. В этой области  золото широко используют для соединения интегральных схем сваркой давлением  или ультразвуковой сваркой, контактов  штепсельных разъемов, в качестве тонких проволочных проводников, для  пайки элементов транзисторов и  других целей. В последнем случае особенно важно то, что золото образует легкоплавкие эвтектики с индием, галлием, кремнием и другими элементами, которые обладают проводимостью  определенного типа. Помимо технологических  усовершенствований в электронике, для ряда деталей и узлов вместо золота стали использовать палладий, покрытия оловом, сплавами олова со свинцом и сплавом 65% Sn + 35% Ni с золотым подслоем. Сплав олова с никелем обладает высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, приемлемой величиной контактного сопротивления и электропроводностью. Несмотря на то что в настоящее время расход золота в электронике непрерывно возрастает, считается, что он мог быть на 30% выше, если бы не меры, направленные на экономию золота.

В микроэлектронике широко применяют пасты на основе на основе золота с различным электросопротивлением. Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратуры обусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро, платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующих микротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшие результаты. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризует органические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы. Золотые припои с низким давлением пара используют для пайки вакуумноплотных швов деталей электронных ламп, а также для пайки узлов в аэрокосмической промышленности.

В измерительной технике  для контроля температуры и особенно для измерений низких температур используют сплавы золота с кобальтом или хромом. В химической промышленности золото главным образом используют для плакирования стальных труб, предназначенных для транспортировки агрессивных веществ.

Золотые сплавы применяют  в производстве часовых корпусов и перьев для авторучек. В медицине используют не только зубопротезные  золотые сплавы, но и медицинские  препараты, содержащие соли золота, для  различных целей, например при лечении  туберкулеза. Радиоактивное золото используют при лечении злокачественных  опухолей. В научных исследованиях  золото используют для захвата медленных  нейтронов. С помощью радиоактивных  изотопов золота изучают диффузионные процессы в металлах и сплавах.