Распростронение золота в природе.
Золото встречается преимущественно в виде самородков. В 1872 году, в Австралии был найден кусок самородного золота, весом 250 кг. Рудное или жильное золото находится в первичных месторождениях, а россыпное или промывное золото – во вторичных месторождениях (речной песок). В воде мирового океана концентрация золота исчисляется 4-10 мг./т. воды, т.е. запас золота во всей массе воды океанов составляет примерно 10.000.000.000 т. металла. Промышленная добыча золота из морской воды не выгодна. Отднако в экспериментальных работах, из морской воды удалось получить металлическое золото, путем его осаждения на ионообменных смолах, с последующим вымыванием и осаждением.
Золото содержится не только в виде самородного металла, но и в различных рудах, а также в виде растворимых комплексных соединений с сероводородом, содержащихся в глубинных геотермальных водах. Известны случаи, когда на обсадных трубах геотермальных электростанций, обнаруживали тонкий слой золота, которое осаждается в результате разложения комплексных соединений золота при подъеме на поверхность.
Получение золота.
1. Промывка породы содержащей золото.
2. Извлечение из породы амальгамным способом. Процесс основан на свойстве ртути растворять золото с образованием амальгамы. После растворения золота, амальгаму фильтруют от различных нерастворимых примесей (песок, оксиды и др.). При нагревании, ртуть легко отгоняется, а золото остается. Полученное золото может содержать примеси меди, серебра и других металлов, способных образовывать амальгамы с ртутью. Кроме того, этот способ получения золота, является крайне опастным для здоровья, в связи с высокой токсичностью паров ртури.
3. Извлечение из породы цианидным способом. Породу обрабатывают раствором цианида натрия при продувке кислородом (воздухом), при этом золото переходит в раствор в виде комплексной соли:
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Из раствора золото осаждают с помощью цинковой пыли
2[Au(CN)2]– + Zn = [Zn(CN)4]2- + 2Au
затем обрабатывают разбавленной серной кислотой, для отделения цинка, промывают, высушивают и очищают электролитическим методом, электролитом служит H[AuCl4] + HCl.
Физические свойства золота.
Температура плавления золота: 1063*С;
Плотность золота при 20*С: 19.32 г/см3.
Желтый мягкий блестящий металл с очень хорошей электрической и тепловой проводимостью. Самый ковкий и пластичный металл: 1 г. золота можно вытянуть в нить длиной 3240 м. а золотую пластинку размером 1 х 1 см. и толщиной 0,5 мм. можно расплющить до размера площадью в 4 квадратных метра.
Химические свойства золота.
На воздухе золото абсолютно устойчиво. Реагирует с хлором, бромом, с царсокй водкой (алхимики называли золото – царем металлов, поэтому, смеси кислот, которая растворила золото дали название “Царская водка”) образует комплексное соединение растворимое в воде – золотохлористоводородную кислоту:
Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O
Применение.
Золото – ювелирный металл. Слитки золота обеспечивают бумажные деньги. Используется также в зубопротезной практике, для крашения фарфора и стекла, тиснения на книгах, изготовления электрических контактов в микроэлектронике, получения соединений золота и золочения. Золочение – покрытие изделий тонким слоем золота; осуществляется накатыванием фольги или гальваническим методом с использованием электролита, содержащего дицианоаурат(I)калия и цианид калия, а также золочение можно осуществить с помощью автокаталитической химической реакции. Проводятся эксперименты и разработка безопасной технологии Химическое золочение, которая позволит при н.у., химическим способом наносить тонкий декоративный слой золота на подготовленную поверхность пластиковых, керамических, стеклянных и др. изделий.
В последнее время, с развитием нанотехнологий, золото используется в качестве катализатора различных химических процессов, например: Каталитическое окисление спиртов и альдегидов в сложные эфиры.
В ювелирном деле чаще всего используются сплавы золота с серебром и медью, что обусловлено мягкостью чистого золота и малой износостойкостью. Проба золота оценивается, исходя из 1000 единиц – чистое, “червоное” золото, что отвечает 24 каратам (карат – ранее применяемая мера массы драгоценных камней); так, проба золота 333 соответствует 8 каратам.
Соединения золота
Соединения золота (III) значительно более устойчивы, чем соединения золота (I). Золото образует два оксида – оксид золота (I), или закись золота, Au2O и оксид золота (III) или окись золота, Au2O3. В водном растворе, золото всегда образует комплексные соединения. Из золотосодержащий растворов действием хлорида олова (II) можно получить интенсивно окрашенный в темно-красный цвет коллоидный раствор золота (кассиев золотой пурпур); подобную окраску принимают соединения золота при нагревании.
Дицианоаурат(I) калия K[Au(CN)2] – бесцветные кристаллы с гексагoнальной кристаллической решеткой. Плотность 3,45 г./см3. Устойчив на воздухе, при нагревании разлагается. Растворимость в воде – 14,3 г в 100 г при 20*С, малорастворим в этаноле, ацетоне и эфире. Из водного раствора кристаллизуется при добавлении спирта или кислот. При действии Zn, Al, Mn, Mg, и других восстановителей на водные растворы дицианоаурат(I) калия выделяется Аu, при нагревании с разбавленными кислотами образуется AuCN. Дицианоаурат(I) калия легко окисляется галогенами с образованием K[Au(CN)2X2], где Х – Сl, Вr или I. Получают дицианоаурат(I) калия взаимодействием Au с раствором KCN в присутствии Н2О2 или О2, реакцией AuCN с раствором KCN, анодным растворением Аu в растворе KCN. Более подробно, о том, как синтезировать дицианоаурат(I) калия чинайте на нашем химическом форуме. Дицианоаурат(I) калия – промежуточный продукт при извлечении золота из руд. Его применяют при электролитическом золочении металлических поверхностей и элементов микроэлектронных схем, как реагент для анализа белков и ферментов. Токсичен. Вызывает дерматит и стоматит, повреждает почки и головной мозг (!).
Тетрахлораурат(III) водорода (тетрахлорозолотая, или золотохлористоводородная кислота) H[AuCl4] – светло-желтые, гигроскопичные кристаллы в форме игл, соответствующие химическому составу H[AuCl4]*4H2O. Если осторожно нагревать тетрахлорзолотую кислоту, то она разлагается с выделением HCl и красновато коричневых кристаллов хлорида золота (III) AuCl3. В растворе хлорид золота (III) имеет желтую окраску (см. фото). Самая известная соль этой кислоты – “Золотая соль” тетрахлораурат(III) натрия Na[AuCl4], представляющий собой желтые кристаллы.
Щелочи осаждают из растворов тетрахлорзолотой кислоты бурый гидроксид золота (III) Au(OH)3, называемый также “Золотая кислотой“, т.к. это вещество обладает слабо выраженными кислотными свойствами и образует соли. При 100*С золотая кислота теряет воду, превращаясь в бурый оксид золота (III) Au2O3.
Резинат золота – продукт реакции между серосодержащим эфирно-хвойным маслом (“Серный бальзам“) и тетрахлораурат(III) калия; этот продукт, нанесенный на фарфоровые изделия, после обжига оставляет слой золота с отличной адгезией к фарфору.
Хлорид золота (I) AuCl – белое, малорастворимое в воде вещество. Получают при нагревании хлорида золота (III) в струе диоксида углерода до 180*С. Из растворов хлорида золота (I) щелочи осаждают фиолетовый оксид золота (I) Au2O.
Все соединения золота легко разлагаются при нагревании с выделением металлического золота. Многие органические вещества (альдегиды, некоторые спирты, глюкоза), а также ионы металлов в низших степенях окисленности (Sn2+, Fe2+ и др.) восстанавливают золото до металла из растворов его солей.
Более подробную информацию о золоте и его соединениях можно прочитать в книге Аффинаж золота, серебра и металлов платиновой группы. О.Е. Звягинцев, 1945 г.