Драгоценные металлы: характеристики, свойства и применение

Сам термин «драгоценные металлы» подразумевает вещества, имеющие намного более высокую стоимость в сопоставлении с другими материалами. Их ценность обусловлена в первую очередь особыми химическими характеристиками: эти вещества не поддаются коррозии и разрушению, сохраняют свой внешний вид на протяжении долгого времени. К тому же в природе достаточно мало запасов драгоценных металлов, а их добыча подчас крайне тяжела. Различают восемь видов благородных металлов, каждый из которых нашел применение в своей сфере.

Известные благородные металлы

Благородными металлами являются золото, серебро и платина, которые известны нам в основном по ювелирной отрасли. Имеют несколько производных (родий, иридий, палладий, рутений, осмий), которые также можно отнести к данному разряду. Тем не менее среди ученых нет единства насчет полноты этого списка. Так, ряд исследователей считает, то технеций также дополняет благородные металлы. Особенность его состоит в радиоактивности.

Драгоценности завоевали такой статус благодаря тому, что они практически не подвержены коррозии, а также воздействию большинства химических элементов. Для ювелирного дела важен не только блеск и мерцание, но также и тот факт, что благородные металлы практически не вступают ни в какие реакции с человеческим организмом, а потому со временем не теряют своих свойств и не приводят к воспалениям и аллергическим реакциям. Стоимость их увеличивается еще и ввиду того, что они достаточно редко встречаются в природе.

Родий

Данный элемент имеет голубоватый оттенок. Как и аргентум, он обладает способностью к отражению, кроме того, родий особенно тверд и хрупок. В остальном все его качества совпадают с вышеописанными свойствами, характерными для всех благородных металлов. Родий немного плотнее палладия — двенадцать целых и сорок четыре сотых грамма на кубический сантиметр. Что касается температуры плавления и твердения, то размягчается данный элемент при температуре 1966° С (даже больше, чем у платины!), а принимает твердую форму при 6 по Моосу. Физические и химические свойства родия позволяют использовать его для покрытия серебряных и золотых изделий.

Характеристики платины и ее производных

Группа благородных металлов отличается повышенной прочностью, электро- и теплопроводимостью, а также устойчивостью к разрушениям. Тем не менее каждый из них также имеет некоторые особенности, придающие им особую ценность. Так, говоря о родии, стоит отметить его серебристо-голубой оттенок. Несмотря на то что к химическим реакциям он довольно устойчив, механические воздействия на нем сказываются разрушительно. Тем не менее это самый дорогой металл на планете, а цена его может превышать 200 долларов за грамм.

Вторым по стоимости золотым металлом считается платина. Цена ее составляет 30-40 долларов за грамм. Окислить это вещество не способен ни воздух, ни какие-либо агрессивные химические вещества. Поскольку платина крайне редко встречается в природных условиях, то ее комбинируют с другими металлами.

Осмий — это самый увесистый из всех известных драгоценных металлов. Цвет его приближен к белому с едва заметным серебристым оттенком. Стоит отметить, что в чистом виде его невозможно добыть в природе. В результате стоимость металла повышается в разы, а потому и используется он достаточно редко (только в специфических отраслях). Достоинством осмия можно считать твердость и тугоплавкость, но вот механические воздействия могут стать для него разрушительными.

Иридий по своему внешнему виду очень похож на предыдущий металл, да и в природе он встречается также редко. По характеристикам напоминает осмий, но с одной серьезной оговоркой. Иридий относится к разряду тяжелых металлов, которые представляют опасность для здоровья человека.

Редкие и благородные металлы венчает рутений. Как вы уже поняли, любого из представителей платиновой группы достаточно трудно отыскать в природе, и возможность встретить этот элемент также ничтожно мала. Именно поэтому он практически не используется в промышленности, а тем более в ювелирном производстве. Его предназначение — выступать в роли катализатора в ряде химических реакций.

Палладий отличается легкостью, которая не присуща более ни одному драгоценному металлу. Его добывают в местах скопления медных и никелевых руд. Из своей группы это вещество считается самым дешевым. Но по таким характеристикам, как плавкость и прочность, он ничем не уступает другим металлам.

Добыча

Как же добываются благородные металлы? Существует для этого целая технология. В первую очередь, нужно знать, что драгметаллы встречаются, как в чистом виде, самородками, так и с разнообразными примесями. Самородки собрать нетрудно — они, как правило, рассыпаны по земле, остается лишь нагибаться да собирать. Если их уносит водой — случается и такое, в дело вступает иной способ: намывание. Поскольку драгметаллы тяжелее песка, который смывается вместе с водой, нетрудно добыть остающиеся на дне емкости, где совершался процесс, драгоценные россыпи.

С примесями благородные металлы встречаются в руде. Извлечь их оттуда — наиболее затратно и тяжело. Сама руда располагается на довольно большой глубине, так что первая трудность — вытащить ее на поверхность. А уже затем из состава руды (в котором, помимо благородных металлов, присутствуют всевозможные примеси) необходимо добыть искомое. Этот процесс происходит как химическим, так и механическим путем.

Характеристики золота

Такой благородный металл, как золото, наиболее часто используется в ювелирном искусстве. Первое, что бросается в глаза, — это невероятный блеск и теплый желтоватый оттенок, который выгодно отличает выполненные из аурума украшения. По эффектности золото может потеснить разве что платина. Цена ее в разы выше, а потому лидером на рынке остается именно желтый металл.

Если говорить о характеристиках золота, то стоит отметить, что оно является прекрасным тепловым и электрическим проводником. Что же касается химической устойчивости данного металла, заметим, что он не отличается выдающимися показателями, а потому в промышленности используется не так уж и часто. А поскольку золото вязкое и ковкое, да еще и обладает большим весом, идеальным применением для него является именно ювелирная сфера.

Интересное и удивительное

1. Считается, что аурум настолько редко встречающийся элемент, что можно за шестьдесят минут отыскать больше железа, нежели данного желтого металла, найденного за всю историю его добывания. Между тем, это более ста шестидесяти тысяч тонн! Самое примечательное, кстати, что подавляющее большинство из этого количества было обнаружено в ЮАР.
2. Золото можно растворить в соединении азотной и соляной кислот. Такой «союз» называется «царской водкой».
3. Слово «серебро», точно так же, как и его британский и немецкий синонимы, происходит от древнеиндийского слова «сарпа», значение которого – Луна и серп.
4. В конце двадцатых годов девятнадцатого столетия в России платина стоила в два раза дешевле, чем серебро (сейчас она дороже его приблизительно в сто раз).
5. Наиболее крупный серебряный самородок весил практически полторы тысячи килограммов.
6. Древние египтяне полагали, что золото – это божественные частицы. Владеть ими имел право исключительно фараон.
7. Раньше олимпийские медали делали из чистого золота (в начале двадцатого века), сейчас же их лишь покрывают данным благородным металлом – на одну медаль приходится не более шести граммов (а в медалях, врученных на Олимпиаде 2012 года в Лондоне, содержание золота не превышает одного процента).

8. Наша страна является мировым лидером по добыче и поставке одного из металлов платиновой группы – палладия.
9. Серебро в чистом виде попадается реже, чем золото. Тем не менее на всем земном шаре золота существует в разы меньше, чем его серебряного «коллеги».
10. В чистом виде золото очень мягкое. Настолько, что легко и без усилий царапается даже ногтями.

Теперь пролит свет на вопрос, какие металлы – благородные, и ясно, за какие свойства и по какой причине они так называются.

Характеристики серебра

Наиболее распространенным можно считать серебро. Металл достаточно часто встречается в природе, а потому и стоимость его по сравнению с другими благородными «собратьями» достаточно низкая. По структуре серебро очень мягкое и гибкое, отлично проводит тепло и электричество. Стоит отметить также активное участие Ag во всевозможных химических реакциях.

В ювелирном деле второе место после золота занимает серебро. Металл дает огромные возможности для создания самых замысловатых художественных форм, а стоимость таких изделий является весьма доступной. Кроме того, мастера часто маскируют серебро под золото или платину при помощи специального напыления. Тем не менее опытный глаз эксперта сразу же заметит подмену, чего нельзя сказать о простых обывателях, которые по доступной цене смогут получить изысканные украшения.

Драгоценные металлы в экономике

Благородные и драгоценные металлы с давних времен служили средством платежа. Из них даже изготавливали деньги, но позже эта практика изжила себя. Тем не менее в современной финансовой системе эти материалы продолжают играть ведущую роль. Это мощный финансовый инструмент, который является основой экономики. Подобное состояние дел объясняется несколькими факторами:

• Золото и серебро были первой мировой валютой, которая позволяла осуществлять товарно-денежные отношения. Стоимость самых первых монет не зависела от того, где и кем они были отчеканены. Главную роль играло качество металла, а также его весовые параметры, которые и определяли ценность валюты.
• Даже в то время, когда серебряные монеты давно канули в Лету, этот и другие металлы по прежнему считаются основой благосостояния государства. Количество наличных денег строго регламентируется тем, в каких количествах в резерве имеется золото. Металл также является отличным объектом для инвестирования, так как он постоянно растет в цене.

Однако драгоценные металлы имеют такой неоспоримый минус, как способность изнашиваться с годами, хоть и незначительно. Но трейдеры и здесь нашли выход. Торговля происходит не с использованием реальных металлических слитков, а путем продаж специальных ценных бумаг.

Платина

Прежде всего следует сказать, что все платиновые металлы подразделяются на две группы: легкие (это родий, рутений и палладий — наиболее невесомый из так называемых платиноидов) и тяжелые (сама платина, осмий и иридий). И вот здесь платина может посоперничать с золотом за право называться тяжелым металлом: ее плотность составляет 21,5 грамма на кубический сантиметр (напомним, у золота — девятнадцать с небольшим). Теперь о каждом металле чуть более подробно.

Платина — драгоценный благородный металл белого блестящего цвета, которому присущи все самые яркие черты данной категории. Как уже говорилось ранее, этот металл тверже золота и серебра, мало того, больше и температура его плавления — целых 1773,5 градуса по Цельсию. Чтобы платина затвердела, необходимо 4,5 по Моосу.

Ранее упоминалось также, что до восемнадцатого века платину не то чтобы очень ценили. Это действительно так — лишь в 1751 году она вошла в список благородных металлов. А уже после открытия других металлов платиновой группы сама она неожиданно вознеслась так, что стала дороже золота, демонстрацией роскоши, шика.

Применение благородных металлов

Одна из самых главных функций благородных металлов — экономическая, поскольку они длительное время выполняли роль денежных средств. Несмотря на то что на сегодняшний день они выступают всего лишь обеспечением государственной казны, это не значит, что золото и платина утратили свою актуальность. Они находят свое применение во многих отраслях промышленности.

Сплавы благородных металлов огромную роль приобретают в такой сфере, как электротехника. Поскольку все они отлично проводят ток, то из таких веществ изготавливают мельчайшие детали для контактов микросхем. Если дело касается невысокого уровня напряжения, то такие металлы и их сплавы показывают высокую прочность.

Поскольку драгоценные металлы характеризуются стойкостью к химическим воздействиям, то их довольно широко используют в производстве лабораторных приспособлений и техники. Также они нашли свое применение в машиностроении, связанном с добывающей промышленностью. Из золота, серебра и платины изготавливают те детали агрегатов, которые непосредственно соприкасаются с теми или иными химическими веществами. Это могут быть нагревательные, измерительные и прочие элементы. Также металлы благородного происхождения нередко используются в изготовлении высокопрочной посуды для лабораторных исследований.

Драгоценные металлы довольно широко применяются в медицине. Так, например, серебро, ввиду своих бактерицидных свойств, довольно часто включается в состав сплавов для производства хирургических принадлежностей. Также небольшое количество данного металла присутствует в рентгеновской пленке.

Таким образом, как вы могли заметить, ювелирная отрасль — это далеко не предел использования благородных металлов. Практически в каждом электрическом приборе присутствует небольшое количество того или иного драгоценного вещества. Кроме того, если вы хотите обезопасить себя от микробов, возьмите за правило пользоваться серебряными столовыми приборами.

Иридий

Цвет этого металла — серовато-белый. Свойства иридия точно такие же, как у родия или рутения, а плотность равна 22,41, что превышает даже плотность самой платины. Температура плавления иридия немногим выше, чем у рутения, и составляет 2454° С. Иридий является наиболее стойким металлом к химическим воздействиям: он не подвержен повреждениям ни от кислот, ни от солей, ни от каких бы то ни было любых других химических элементов. Свойства иридия дают возможность успешно применять его в производстве часов.

Как формируется стоимость благородных металлов

Все виды благородных металлов отличает то, что запасы их в природе крайне ограничены. Кроме того, по сравнению с другими веществами, они отличаются достаточно высокой ценой. При формировании стоимости на благородные металлы обязательно учитывается ряд факторов:

• Спрос и предложение на рынке. В соответствии с экономическими законами, чем выше спрос на тот или иной товар (в данном случае — драгоценный металл), тем сильнее возрастет на него цена. Если говорить о предложении, то оно действует диаметрально противоположным образом. Так, если добыча металла резко увеличится, то стоимость его сразу же обвалится.
• Государственные фонды. Поскольку практически все страны в качестве резерва используют металлы благородного происхождения, то они могут определенным образом регулировать рыночную ситуацию. Так, выставив на торги часть своих запасов (преднамеренно или вынужденно), правительство поспособствует резкому снижению цены на данный товар. Если же будет принято решение о пополнении резервов, то сложится противоположная ситуация.
• Способ и масштабы добычи. Стоит отметить, что стоимость драгоценных металлов во многом зависит от того, каким образом и в каком месте оно добывается. Так, если говорить о странах третьего мира, где рабочая сила очень дешевая, то стоимость сырья будет просто ничтожная по сравнению с ценой, которую заплатит конечный покупатель.

Сплавы благородных металлов

Характерными особенностями металлов благородного происхождения считаются ковкость и тягучесть. Порой эти характеристики настолько сильно выражены, что использование того или иного вещества в чистом виде становится невозможным. Тогда на производстве прибегают к созданию сплавов. Вспомогательные вещества выбираются в соответствии с тем, какие благородные металлы берутся за основу.

Говоря о золоте, стоит отметить, что оно практически всегда применяется именно в форме сплава. Тем не менее, если говорить о ювелирном деле, то возможности в области примесей здесь весьма ограничены. Так, если речь идет о создании украшений, то золото может переплавляться с серебром, медью или же платиной и палладием.

Даже такой недорогой и простой в использовании материал, как серебро, также требует некоторых посторонних веществ для обеспечения более высокого качества изделий. Таким компонентом чаще всего выступает медь. Причем чем точнее и изысканнее работа, тем меньше примесей вводится в основу.

Поскольку платина — достаточно редкий металл, к ней очень часто добавляют определенные примеси. И даже в самых дорогих изделиях без посторонних веществ не обойтись. Так, ряд дополнительных элементов требуется в том случае, когда нужно обеспечить прочность креплений или оправы драгоценных камней. Если говорить о производных платины, то они и сами могут выступать в качестве дополнительных примесей, которые обеспечивают прочность некоторых элементов ювелирных изделий.

История

Название «благородные металлы» они получили благодаря высокой химической стойкости (практически не окисляются на воздухе) и блеску в изделиях. Золото, серебро, чистая платина и палладий обладают высокой пластичностью, а остальные благородные металлы, к тому же — очень высокой тугоплавкостью.

Древнейшее время

Самородное золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий; об этом свидетельствуют изделия, найденные в древних захоронениях, и примитивные горные выработки, сохранившиеся до наших дней. В древности основными центрами добычи благородных металлов были Верхний Египет, Нубия, Испания, Колхида (Кавказ); имеются сведения о добыче и в Центральной, в Южной Америке, в Азии (Индия, Алтай, Казахстан, Китай). На территории России золото добывали уже во 2-3-м тысячелетии до н. э. Из россыпей металлы извлекали промывкой песка на шкурах животных с подстриженной шерстью (для улавливания крупинок золота), а также при помощи примитивных желобов, лотков и ковшей. Из руд металлы добывали нагреванием породы до растрескивания с последующими дроблением глыб в каменных ступах, истиранием жерновами и промывкой. Разделение по крупности проводили на ситах. В Древнем Египте был известен способ разделения сплавов золота и серебра кислотами, выделение золота и серебра из свинцового сплава купелированием, извлечение золота путём амальгамирования ртутью или сбор частиц с помощью жировой поверхности (Древняя Греция). Купелирование осуществляли в глиняных тиглях, куда добавляли свинец, поваренную соль, олово[источник не указан 233 дня

] и отруби.

В —VI веках до н. э. серебро добывали в Испании в долинах рек Тахо, Дуэро, Миньо и Гуадьяро. В —IV веках до н. э. начались разработки коренных и россыпных месторождений золота в Трансильвании и Западных Карпатах.

Добыча в Средние века

В Средние века (вплоть до XVIII века) добывали преимущественно серебро, добыча золота снизилась из-за исчерпания доступных месторождений. С XVI века испанцы начинают разработку благородных металлов на территории Южной Америки: с 1532 года — в Перу и Чили, а с 1537 года — в Новой Гранаде (современная Колумбия). В Боливии в 1545 году началась разработка «серебряной горы» Потоси. В 1577 году были обнаружены золотоносные россыпи в Бразилии. К середине XVI века в Америке добывали золота и серебра в 5 раз больше, чем в Европе до открытия Нового Света.

Открытие платины

В первой половине XVI века испанские колонизаторы обратили внимание на неплавкий тяжёлый белый металл, встречающийся попутно с золотом в россыпях Новой Гранады. По внешнему сходству с серебром (исп. plata

) они дали ему уменьшительное название «платина» (исп.
platina
), буквально — «серебришко». Платина была известна ещё в древности, самородки этого металла находили вместе с золотом и называли их «белым золотом» (Древний Египет, Испания, Абиссиния), «лягушачьим золотом» (остров Борнео). Из-за того, что платину использовали для махинаций (подмена золота в монетах и ювелирных изделиях), был издан[
кем?
] правительственный декрет, предписывающий выбрасывать её в море[
источник не указан 1952 дня
]. Первое научное описание платины сделал Уильям Уотсон в 1741 году в связи с началом её добычи в промышленных масштабах в Колумбии (1735 год).

Открытие палладия, родия, иридия, осмия и рутения

В 1803 году английский учёный Уильям Волластон открыл палладий и родий, а в 1804 году английский учёный С. Теннант открыл иридий и осмий. В 1808 году польский учёный Анджей Снядецкий, исследуя платиновую руду из Южной Америки, извлёк новый химический элемент, названный им вестием

. В 1844 году профессор Казанского университета Карл Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь Руси рутением.

Обработка драгоценных металлов

Любуясь красивыми ювелирными изделиями, мало кто задумывается над тем, через какие процедуры прошел металл, чтобы превратиться в изящную вещицу. Существует целый ряд техник и приемов, при помощи которых происходит обработка драгоценных веществ:

• ковка — заключается в вытяжении и придании определенной формы металлу при помощи специальных инструментов;
• литье — подразумевает изготовление определенных изделий путем наполнения форм расплавленным сырьем;
• резьба — подразумевает удаление части металла с поверхности изделия для создания узора или рельефа;
• чеканка — это придание металлу объемных форм путем сильного удара твердым предметом;
• басма — изображение определенных мотивов или узоров на сверхтонком листе того или иного драгоценного металла;
• скань — представляет собой узор, образованный путем напаивания тонкой проволоки на лист основы;
• припой — используется для прочного соединения между собой отдельных элементов изделия (важная особенность данной техники заключается в том, чтобы места соединения были абсолютно незаметными);
• чернь — придание отдельным элементам изделия более темного оттенка путем соединения основы со сплавом серебра, серы, меди и свинца, который имеет выраженный темный оттенок;
• эмаль — покрытие элементов вещества цветным составом, по своей жидкой структуре напоминающим стекло (прочность и непрозрачность эмаль приобретает после обработки высокой температурой).

Современные технологии обработки

Существует два способа обработки драгоценных металлов.

Литье

Этот способ является относительно простым. И действительно, все что потребуется, это залить расплавленный металл в заранее заготовленную форму, которая изготовлена из меди, свинца, дерева или воска. После полного остывания, изделие извлекается из формы, полируется.

Для размягчения металла используются специальные плавильные печи. Они бывают индукционные и муфельные.

Индукционная печь считается наиболее популярным и функциональным видом плавления. В ней нагрев происходит благодаря воздействию вихревых токов. Муфельная печь позволяет нагревать определенные материалы до заданной температуры.

Муфельные печи делятся на различные виды в зависимости от типа нагревательного элемента (электрические, газовые), от защитного режима обработки (воздушные, с газовой атмосферой, вакуумные), от типа конструкции (вертикальная загрузка, колпаковые, горизонтальная загрузка, трубчатые).

Чеканка

Этот способ считается более сложным. Здесь металл не плавят, а разогревают до необходимого для дальнейшей работы состояния. Далее, при помощи молотков, на свинцовой подложке размягченное сырье превращают в тонкий пласт. Далее, будущему изделию придают необходимую форму.

Как добываются драгоценные металлы

Золото стало одним из первых металлов, которые открыл для себя человек. Историки утверждают, что древние люди, находя самородки, просто проделывали в них отверстия и носили на шее. А поскольку металл был достаточно чистым, ему без труда можно было придать абсолютно любую форму. Позже золото стали искать целенаправленно, просеивая песок в реках.

Сейчас оно добывается абсолютно иным способом. Золото извлекают из подземных залежей. Для начала руду обрабатывают специальными веществами, получая раствор. Далее он проходит процедуру фильтрации, в результате которой золото отделяется от посторонних примесей. Также в отделении металла от других веществ может быть использована ртуть. Далее золото отправляется на аффинажные заводы, где происходит его полное очищение.

Несмотря на то что серебро — это сравнительно дешевый материал, его самородки в природе практически не встречаются. Именно поэтому человечеству оно стало известно на несколько веков позже. В подземной руде содержится всего 20 % примесей. Тем не менее серебро не добывают целенаправленно. Его можно считать побочным продуктом переработки меди и свинца. Подобно золоту, Ag также очищается на аффинажных заводах.

Драгоценные металлы не стоит недооценивать, относя их сферу применения только лишь к ювелирной. На самом деле их использование охватывает множество отраслей промышленности, где требуется прочность и точность.

Argentum

Благородному металлу серебру присущ белый цвет. Все вышеназванные свойства металлов подобной группы характерны для него в полном объеме, кроме того, у серебра имеется замечательная отражательная способность. Серебро легче золота, его плотность составляет всего лишь десять с половиной; впрочем, золото является одним из наиболее тяжелых и плотных металлов.

В отличие от последнего, про серебро нельзя сказать, что оно не реагирует ни на какие кислоты: не вступает в реакцию оно лишь с плавиковой и соляной кислотой. Однако, как и золото, этот благородный металл устойчив к воздействию влаги, а температура плавления его не намного ниже: девятьсот шестьдесят с половиной градусов (температура твердения — три по Моосу). Еще одна отличительная черта серебра — способность темнеть под влиянием сероводорода (он находится в составе воздуха).