Золото

Общие сведения и методы получения

Золото (Аu) — благородный металл желтого цвета с приятным блеском. Известно с древних времен (за 12 тыс лет до н. э).

Среднее содержание золота в земной коре (1:6)*10^-7 % (по массе).

Золото наряду с его ближайшими аналогами по группе медью и се­ребром относится к самородным металлам. Кроме того, известно до 20 минералов, содержащих, помимо золота, некоторые другие элементы, в том числе медь, железо, теллур, селен. Самородное золото чаще всего содержит до 10—15 % Ag При более высоком содержании серебра (35—45 °/о) минерал становится серебристо-белым с зеленоватым оттен­ком; ои носит название электрум. Практически ~97 % всего добывае­мого золота получают из самородного золота и лишь остальные ~3 % из его теллуридов, образующих минералы калаверит ( AuTe₂ ), кренмерит ( Au , Ag ) Te , сильванит ( AuAgTaTe₄ ) и петунит ( AgAuTe₂ ). ГОСТ 6835— 80 регламентирует химический состав золота и его сплавов с серебром, медью, платиной, палладием, а также примерные области применения золота и его сплавов.

Характеристикой степени чистоты золота является его проба, которая отражает содержание этого металла в 1000 ч сплава Так, проба'560 ука­зывает, что данный образец содержит 56 % золота и 44 % примесей, которыми могут быть серебро, медь и другие металлы.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 79, атомная масса 196,967 а. е м., атомный объем 10,2*10^-6 м³/моль. Атомный радиус (металлический) 0,144 нм, ионный радиус Аu+ 0,137 нм, ковалентный радиус 0,134 нм. Конфигурация внешних электронных оболочек, атома золота 5d¹⁰ 6s¹ . Природное золото состоит из стабильного изотопа  ¹⁹⁷Au . Получено 20 радиоактивных изотопов с массовыми числами 184— 196, 198—204 и периодами полураспада от нескольких секунд до 185 сут.

Золото — мономорфный металл, имеет г. ц. к. решетку с периодом а=0,40785 нм. Энергия кристаллической решетки 345 мкДж/кмоль. Электроотрицательность 2,4.

Механические свойства

Золото — малопрочный, легко деформируемый металл.

В процессе пластической деформации золото упрочняется очень сла­бо из-за большой склонности к рекристаллизации в процессе деформи­рования. Температура рекристаллизации близка к комнатной. Небольшие добавки (0,1—0,25 °/о) меди, серебра значительно повышают темпера­туру рекристаллизации. Сжимаемость золота х = 0,617-10^-11Па^¹.

Химические свойства

Наиболее характерная степень окисления золота +3; известны соедине­ния золота со степенями окисления +1 и +2.

Золото — малоактивный в химическом отношении металл, нормальный электродный потенциал реакции Au ³ + + 3_ e —"-Аu при 298 К фо= = 1,498 В. Для одновалентного золота Au ++ e —"-Аи, при нормальных условиях этот потенциал составляет 1,962 В. В ряду напряжений метал­лов золото располагается правее водорода, причем дальше всех осталь­ных металлов. Поэтому в растворе соляной, серной и других кислот при отсутствии окислителей золото ие растворяется. Хорошо растворяет зо­лото смесь кислот, состоящая из 1 объема азотной кислоты и 3 —4 объе­мов соляной («царская водка»). На воздухе золото не изменяет своего цвета и не взаимодействует с кислородом даже при нагревании до 400 "С. При обычных условиях поверхность золота покрыта тончайшим адсорби­рованным слоем кислорода, однако непосредственно, даже при нагреве, золото не соединяется не только с кислородом, ио и с серой, и селеном.

Оксид Au ₂ 0 и оксид Au ₂ 0₃ могут быть получены только косвенным путем.

С водородом золото ие реагирует даже при высоких температурах. Однако летучие гидриды типа АиН образуются в небольших количест­вах и при обдувке золота струей водорода при температурах выше 1425 °С. Воздействуя на золото атомарным водородом, удается получить бес­цветный твердый гидрид, который очень неустойчив. Водород крайне незначительно растворяется в твердом золоте. Максимальная раствори­мость при 900°С составляет — 8• 10—⁴%.

При воздействии аммиака на водную суспензию Au ₂ 0 образуется соединение Au ₃ N - NH ₃ , которое после промывки разбавленной азотной кислотой переходит в Au ₃ N - H ₂ 0. В сухом состоянии оба соединения взрывоопасны.

Золото не реагирует с углеродом даже при высоких температурах. Соединение золота с этим элементом может быть получено косвенным путем — воздействием ацетилена на раствор тиосульфатного комплекса золота, при этом образуется желтый карбид Аи₂С₂, точнее ацетилид зо­лота, который крайне взрывоопасен.

Золото реагирует с хлором, бромом и иодом. Реакция с бромом про­текает при комнатной температуре с образованием бромида AuBr ₃ С су­хим хлором и иодом золото вступает в реакцию только при нагревании, при этом образуется хлорное золото АиС1₃. Теплоты образования АиС1₃ и АиВг₃ соответственно равны 117,08 и 54,15 кДж/моль. В водном растворе хлора (хлорной воде) золото легко растворяется.

Еще более активно, чем ионы хлора, действуют на золото ионы CN ~. В их присутствии золото окисляется даже кислородом воздуха. Этот процесс лежит в основе получения золота цианидным выщелачиванием из золотоносной руды. Со своими ближайшими аналогами — серебром и медью — золото образует непрерывные твердые растворы, аналогичный характер взаимодействия наблюдается при сплавлении золота с некото­рыми элементами VIII группы — платиной и палладием. В системах зо­лото— медь и золото — платина непрерывные твердые растворы суще­ствуют лишь при высоких температурах, при понижении температуры наблюдается их распад с образованием упорядоченных металлических соединений, так называемых фаз Курнакова. Золото образует ряд метал­лических соединений (ауридов) с электроположительными и переход­ными металлами IIA , ША, IVA , VIIA и VIIIA подгрупп. Ограниченные твердые растворы и металлические соединения золото образует со мно­гими элементами, более электроотрицательными по сравнению с ним. Так, золото образует широкие области ограниченных твердых растворов с металлами ПА подгруппы (цинком, кадмием, ртутью), ША подгруп­пы (алюминием, галлием, индием), IVA подгруппы (германием, оловом, свинцом) и VA подгруппы (мышьяком, сурьмой). За пределами раство­римости в этих системах образуются соединения, имеющие во многих случаях переменные составы.

Характерная черта золота — большое разнообразие во взаимодействии с другими элементами Периодической системы, связанное с образованием твердых растворов и большого числа металлических соединений различ­ного состава, с различной кристаллической структурой и различной при­родой химической связи. Все это обусловливает возможность создания на основе золота большого числа сплавов различного назначения.