С какими веществами вступает в реакцию золото?

Промышленный метод

При добыче золота из так называемых золотоносных песков приходится работать со взвесью примерно одинаково мелких частиц золота и песчинок, которые нужно отделить друг от друга. Можно сделать это с помощью промывания, а можно использовать цианид натрия или калия — разницы нет. Дело в том, что золото образует растворимый комплекс с цианид-ионами, а песок не растворяется и остается как есть.

Ключевым моментом в этой реакции является наличие кислорода (того, что содержится в воздухе, достаточно): кислород окисляет золото в присутствии цианид-ионов и получается комплекс. При недостаточном количестве воздуха или сама по себе без цианида реакция не идет.

Сейчас это наиболее распространенный способ промышленного получения золота. Конечно, до получения конечного продукта еще много стадий, но нас интересует конкретно этот этап: растворы цианидов — то, в чем растворяется золото.

Химический метод

Химический метод извлечения золота из радиодеталей является самым распространённым. Всё, что нужно для его осуществления – азотная кислота. Дело в том, что эта кислота растворяет практически все металлы кроме золота. По завершению процесса нужно будет лишь собрать образовавшуюся золотую фольгу.

В конце реакции можно будет наблюдать выделение из кислоты пара. Это говорит о том, что азотная кислота ещё не утеряла свои свойства. Ёмкость, куда будет заливаться азотная кислота, должна быть изготовлена из алюминия, так как он тоже не вступает в реакцию с азотной кислотой. Чтобы ускорить процесс добычи золота, кислоту можно подогреть. Но нужно знать, что её ни в коем случае нельзя нагревать выше 60 градусов.

Скорость протекания реакции зависит и от количества кислоты. Рекомендуется, чтобы объём кислоты был в 3 или более раза больше объёма очищаемых радиодеталей. Также желательно чтобы кастрюля, в которой будет проходить весь процесс, была с высокими бортами, так как при протекании реакции будут образовываться пузыри. В процессе реакции кислота будет распадаться на нитраты, что увеличит её в объёме – это тоже нужно брать во внимание.

Перед тем как добавить в кислоту радиодеталь, покрытую золотом, её нужно подготовить. А именно нужно удалить с её по возможности все лишние элементы, оставив только часть с золотом. Если этого не сделать, то эффективность раствора снизится и его придётся периодически менять на новый.

Продать золото

К химическому способу можно отнести и извлечение золота при помощи «царской водки». Делается такой раствор из азотной и соляной кислот, при смешивании которых получается сильный растворитель, способный растворить любой металл. В конце реакции в ёмкость добавляется гидразин, без которого обнаружить золотые частицы не удастся. После добавления гидразина образуется коричневая масса, которая и представляет собой золото. Однако такое золото имеет очень низкую пробу. Чтобы получить золото более высокой пробы, процесс травли необходимо повторить ещё 3-4 раза.

Амальгама

Процесс амальгамации также применяют в промышленности, только уже при работе с рудами и твердыми породами. Суть его заключается в способности ртути образовывать амальгаму — интерметаллическое соединение. Строго говоря, ртуть в этом процессе не растворяет золото: оно остается в амальгаме в твердом виде.

При амальгамации идет смачивание породы жидкой ртутью. Однако процесс «вытягивания» золота в амальгаму долгий, опасный (пары ртути ядовиты) и малоэффективный, поэтому этот метод уже редко где применяют.

Царская водка

Есть много кислот, способных разъедать живые ткани и оставлять страшные химические ожоги (вплоть до летального исхода). Однако нет такой одиночной кислоты, в какой растворяется золото. Из всех кислот подействовать на него может только знаменитая смесь — царская водка. Это азотная и соляная (хлороводородная) кислоты, взятые в соотношении 3 к 1 по объему. Замечательные свойства этого адского коктейля обусловлены тем, что кислоты берутся в очень больших концентрациях, что сильно повышает их окислительную способность.

Царская водка начинает действовать с того, что азотная кислота начинает окислять сперва соляную, и в ходе этой реакции образуется атомарный хлор — очень реакционноспособная частица. Именно она идет на атаку золота и образует с ним комплекс — золотохлористоводородную кислоту.

Это очень полезный реактив. Очень часто золото хранят в лаборатории именно в виде кристаллогидрата такой кислоты. Нам же оно служит лишь подтверждением того, что золото растворяется в царской водке.

Стоит еще раз обратить внимание на то, что окисляет металл в этой реакции не одна из двух кислот, а продукт их взаимной реакции. Так что если взять, например, одну лишь «азотку» — известную кислоту-окислитель — ничего не выйдет. Ни концентрация, ни температура не смогут сделать так, чтобы золото растворилось в азотной кислоте.

Как по шагам растворить золотое изделие?

Первым делом, если в качестве материала выступает лом драг металла, либо изделия с примесями, следует провести очистку посредством феромагнитного вмешательства.

Начинать следует с точных замеров пропорций. То есть, если в потенциальном материале масса равняется 1 грамму, следует приготовить 3.75 миллилитров концентрированной соляной кислоты, после чего все смешать в таре.

Практически сразу после смешивания должны наступить растворяемые процессы. Как только реакция завершится, раствор сливается и повторяется как в первом случае.

После добавления 2 порции соляной кислоты, колбу необходимо подвергнуть нагреву. В процессе нагрева не спеша вносится следующая составляющая в виде азотной кислоты.

Если изначальное соотношение кислот равняется 3 к 1, то на 1 грамм металла понадобится 1.25 мл азотной кислоты и ни в коем случае не больше, так как в следующем этапе ее будет сложно выделить.

В течение короткого времени драгоценный металл полностью растворится, но следует заметить, под определением полностью имеется ввиду исключительно золотая составляющая. Другие составляющие, например, серебряные имеют свойство пассивироваться.

Как только весь процесс подошел к стадии завершения, следует выждать 20-30 минут, поддерживая температуру нагрева на прежнем уровне.

Одно маленькое, но важное замечание! Мало знать в чём растворяют золото, необходимо следовать чётким рекомендациям и обязательно соблюдать технику безопасности.

Ни в коем случае при нагреве не следует допускать процесса кипения. Если это произойдет, драг металл начнет выпадать в осадок раньше времени, а это значительно осложнит дальнейший этап осаждения аурума в чистом виде.

Вас может заинтересовать: Как узнать курс золота в Сбербанке России?

Хлорка

В отличие от кислот, в частности хлороводородной кислоты, отдельные вещества могут стать тем, в чем растворяется золото. Широко известная бытовая хлорка — раствор газообразного хлора в воде. Конечно, обычным магазинным раствором ничего не сделаешь, нужны концентрации повыше.

Хлорная вода действует следующим образом: хлор диссоциирует на соляную и на хлорноватистую кислоты. Хлорноватистая кислота под светом разлагается на кислород и соляную кислоту. В таком разложении выделяется атомарный кислород: как и атомарный хлор в реакции с царской водкой, он очень активен и окисляет золото за милую душу. В итоге опять получается комплекс золота с хлором, как и в предыдущем способе.

Кислоты применяемые в ювелирном деле

Азотная кислота (HN03) — бесцветная жидкость, слегка дымящаяся на воздухе. Плотность 1,5; температура кипения °3,8 °С. При температуре — 42 °С застывает в прозрачную кристаллическую массу. Смешивается с водой в любом соотношении. ‘1°Д влиянием света разлагается на воду, кислород и диоксид азота. Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот. Действует почти на все металлы (за исключением золота, платины и некоторых редких металлов), превращая их в азотнокислые соли. Применяется для приготовления пробирных реактивов, для Равления примесей драгоценных металлов (кроме серебра).

Серная кислота (H2S04) — бесцветная маслянистая жидкость. Плотность 1,84; температура кипения 338 °С. При температуре 10,4 °С образует твердую кристаллическую массу. Растворяясь в воде, выделяет большое количество теплоты. Во избежание ожогов при смешивании кислоты с водой следует лить кислоту в воду, а не наоборот. Концентрированная серная кислота при нагревании растворяет почти все металлы, кроме платины, золота и некоторых металлов платиновой группы. Применяется при извлечении золота из руд, для приготовления отбеливающих растворов.

Соляная кислота (НО) — растворенный в воде хлористый водород — бесцветная жидкость с резким запахом. На воздухе слегка дымится. Плотность обычной концентрированной кислоты 1,19; она содержит 37 % НС1. Кислота, служащая для технических целей, обычно окрашена в желтый цвет и содержит 27,5 % НС1. Соляная кислота хорошо растворяется в воде, легко вступает в реакции со многими металлами, образуя соли и выделяя водород. Применяется для приготовления отбелов и пробирных реактивов.

Царская водка — смесь соляной и азотной кислот в соотношении 2:1 и 3:1, красновато-коричневого цвета. Растворяет все металлы, кроме родия, иридия, осмия. Платина растворяется только в горячей царской водке. Применяется при приготовлении пробирных реактивов.

Ортофосфорная кислота (Н3Р04) — бесцветные кристаллы. Плотность 1,8; температура плавления 42,35 °С. Очень хорошо растворяется в воде. Считается неядовитой. При нагревании до 215 °С переходит в пирофосфорную (Н4Р2О7) кислоту. Применяется ортофосфорная кислота для приготовления электролитов при родировании ювелирных изделий.

Борная кислота (Н3В03) — белое кристаллическое вещество, принадлежит к числу очень слабых кислот. Плотность 1,4… 1,5. Легко растворяется в горячей воде, но при остывании выкрис­таллизовывается, так как в холодной воде малорастворима. При нагревании борная кислота теряет воду, переходя в мета-борную кислоту (НВ02), затем тетраборную (Н2В407) и, наконец, в борный ангидрид (В203). Применяется в качестве флюса при плавке и пайке драго­ценных металлов, а также в качестве составляющего компо­нента флюсов.

Другие галогены

Кроме хлора, золото также неплохо окисляют и другие элементы седьмой группы таблицы Менделеева. В полной мере сказать о них: «то, в чем растворяется золото» — трудно.

С фтором золото может реагировать по-разному: при прямом синтезе (с температурой 300-400°С) образуется фторид золота III, который в воде немедленно гидролизуется. Он настолько неустойчив, что разлагается даже при воздействии плавиковой (фтороводородной) кислоты, хотя среди фторид-ионов ему должно быть комфортно.

Также действием сильнейших окислителей: фторидов благородных газов (криптона, ксенона) можно получить и фторид золота V. Такой фторид вообще взрывается при контакте с водой.

С бромом дела обстоят несколько проще. Бром в обычных условиях — жидкость, и золото неплохо рассеивается в его растворах, образуя растворимый бромид золота III.

С йодом золото также реагирует при нагревании (до 400°С), образуя йодид золота I (такая степень окисления объясняется меньшей активностью йода по сравнению с другими галогенами).

Таким образом, золото, несомненно, реагирует с галогенами, однако растворяется ли золото в них — спорное утверждение.

Золото (Au)

• Обозначение — Au (Aurum);
• Период — VI;
• Группа — 11 (Ib);
• Атомная масса — 196,96655;
• Атомный номер — 79;
• Радиус атома = 144 пм;
• Ковалентный радиус = 134 пм;
• Распределение электронов — 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1;
• t плавления = 1064,18°C;
• t кипения = 2856°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 2,54/1,42;
• Степень окисления: +5, +3, +1, -1;
• Плотность (н. у.) = 19,3 г/см3;
• Молярный объем = 10,2 см3/моль.

Золото является одним из самых «необычных» металлов, известных человеку с давних пор — наши предки использовали золото по большей части в культурно-религиозных целях, а также в качестве одного из самых надежных платежных средств.
Золото в природе встречается в подавляющем большинстве случаев в виде самородков. С некоторыми металлами золото может образовывать природные твердые растворы:

• электрум — серебристое золото;
• аурокуприд — меднистое золото;
• платинистое золото.

В виде соединений золото в природе встречается гораздо реже (калагерит AuTe2, ауростибит AuSb2). Достаточно много золота содержится в морской воде, но добыча такого золота нерентабельна.

Золото в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева, стоит под номером «79», относится к переходным металлам (См. Атомы переходных элементов).

Рис. Строение атома золота.

Электронная конфигурация атома золота — 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1 (см. Электронная структура атомов). Золото является одним из самых малоактивных химических элементов — оно не окисляется на воздухе даже в присутствии влаги, не взаимодействует непосредственно с кислородом, водородом, азотом, углеродом, фосфором.

Физические свойства золота:

• золотисто-желтый металл;
• очень пластичный и мягкий — можно раскатать в прозрачную фольгу толщиной несколько микрон (сусальное золото), которой покрывать разнообразные художественные и религиозные изделия (производить золочение), придавая им эстетический привлекательный вид, который сохраняется длительное время;
• обладает хорошей электро- и теплопроводностью.

Химические свойства золота:

• реагирует с галогенами при нагревании: 2Au + 3Cl2 = 2AuCl3;
• не растворяется в щелочных и кислотных растворах;
• растворяется в смесях кислот: HCl+HNO3 (царской водке) и H2SO4+HNO3: Au + 3HNO3 + 3HCl = AuCl3 + 3NO2 + 3H2O;
• металлическое золото переходит в раствор в виде комплексной соли в водных растворах цианида калия и натрия в присутствии окислителей: 4Au + 8KCN + 2H2O + O2 = 4K[Au(CN)2] + 4KOH;
• легко растворяется в ртути с образованием сплава (амальгамы).

Кислородные соединения золота при незначительном нагревании легко разлагаются со взрывом, например, гремучее золото взрывается при 145°C.

Соединения золота достаточно легко гидролизуются и восстанавливаются до свободного металла в водных растворах, поскольку являются неустойчивыми соединениями: при нагревании гидроксид золота (III) дегидратируется образуя оксид золота (III), который, в свою очередь, распадается с образованием свободного золота при 160°C: 4Au(OH)3 → 2Au2O3 → 4Au + 3O2.

Гидроксид и оксид золота (III) — амфотерные соединения, реагируют с кислотами и основаниями, образуя комплексные соединения:

• Au(OH)3 + KOH = K[Au(OH)4]
• Au(OH)3 + 4HCl = H[AuCl4] + 3H2O

Применение золота:

• в ювелирном деле;
• как международное платежное средство;
• в электротехнике для золочения контактов;
• для нанесения покрытий на металлические поверхности;
• в медицине для изготовления инструментов и протезов;
• как катализатор при проведении некоторых реакций в химической промышленности;
• радиоактивный изотоп золота применяют в онкологии для лечения новообразований.

В начало страницы

Раствор Люголя

На самом деле, йод (обычный йод I2) в воде нерастворим. А растворим его комплекс с йодидом калия. Это соединение называется раствором Люголя — и он умеет растворять золото. Между прочим, им же часто смазывают горло болеющим ангиной, так что не все так однозначно.

Эта реакция также идет через образование комплексов. Золото образует с йодом комплексные анионы. Используется, как правило, для травления золота — процесс, при котором взаимодействие идет только с поверхностью металла. Раствор Люголя удобен в этом случае, потому что в отличие от царской водки и цианидов, реакция идет заметно медленнее (и реактивы доступнее).

Бонус

Говоря о том, что одиночные кислоты — это то, в чем золото не растворяется, мы немного соврали — на самом деле такие кислоты есть.

Хлорная кислота — одна из самых сильных кислот. Ее окислительные свойства чрезвычайно высоки. В разбавленном растворе они проявляются плохо, однако в больших концентрациях творят чудеса. При реакции образуется ее соль перхлорат золота — желтый и неустойчивый.

Из кислот, в каких растворяется золото, есть еще горячая концентрированная селеновая кислота. В результате также образуется соль — селенат золота красно-желтого цвета.