Химические свойства золота: кратко о главном

• Физические свойства
• Химические свойства
• Нахождение в природе

Физические свойства золота

Золото — мягкий ярко-жёлтый тяжёлый металл. Кристаллическая решётка золота кубическая гранецентрированная, параметр а=0,40783 нм (4,0783 Е), физические свойства: плотность (при 20°С) 19320 кг/м3; t плавления 1046,5°С; t кипения 2947°С, удельная теплопроводность (при 0°С) 311,48 Вт/(м•К), удельная теплоёмкость (при 0°С и давлении 1 атм) 132,3 Дж/(кг•К); удельное сопротивление (при 0°С) 2,065•10-8Ом•см, при 100°С 2,8873•10-8Ом•м; температурный коэффициент электросопротивления 0,0039°С-1 (0-100°С); электропроводность по отношению к меди (при 0°С) 75,0%; коэффициент линейного расширения (0-100 °С) 14,6•10-6 К-1; для отожжённого золота предел прочности при растяжении 100-140 МПа; твердость по Бринеллю 18,9•10 МПа.

Золото обладает самыми высокими по сравнению со всеми остальными металлами пластичностью и ковкостью. Легко расплющивается в тончайшие листочки, так 1 г золота можно расплющить в лист площадью 1 м2. Легко полируется. Отражательная способность — высокая. Степени окисления золота +1, +2, +3, +5. В соединениях золота наиболее часто проявляет валентность + 1 и +3. Двухвалентное золото устойчиво лишь в форме сульфида, остальные соединения Au2+ разлагаются водой.

Химические свойства золота

Золото обладает исключительной химической инертностью, это единственный металл, на который не действуют разбавленные и концентрированные кислоты. При нормальных условиях золото не взаимодействует ни с кислородом, ни с серой. Золото стойко к действию атмосферной коррозии и различных типов природных вод.

Золото обычно растворяется в водных растворах, содержащих лиганд (образующий с золотом комплексы) и окислитель, но каждый из этих реагентов, взятый в отдельности, не способен растворить золото. Так, например, золото не растворяется в соляной или азотной кислоте, но легко растворяется в так называемой царской водке (смеси 3:1 HCl + HNO3) с образованием золотохлористоводородной кислоты НAuCl4, в хромовой кислоте в присутствии хлоридов и бромидов щелочных металлов, в цианидных растворах в присутствии воздуха или пероксида водорода с образованием цианоауратиона.

Золото растворяется также в растворах тиосульфата, тиомочевины, в смеси Kl + I2, при повышенной температуре оно взаимодействует с теллуром с образованием AuTe2, реагирует со всеми галогенами. Наиболее реакционноспособен по отношению к золоту бром: с порошком золота он вступает в экзотермическую реакцию при комнатной температуре, давая Au2Br6. Реакция золота с хлором проходит чрезвычайно медленно благодаря образованию поверхностных соединений. Только при температураx выше 200°С достигается высокая скорость реакции, поскольку при этих температураx хлориды золота сублимируют, в результате чего постоянно обнажается чистая поверхность. Продукт реакции — AuCl3. При восстановлении солей золота дихлоридом олова образуется стойкий коллоидный раствор ярко-красного цвета («кассиев пурпур»).

Оксиды золота (AuO2 и Au2О3) можно получить только испаряя металл при высокой температуре в вакууме. Красно-бурый гидроксид Au(OH)3 выпадает в осадок при действии сильных щелочей на раствор AuCl3. Соли Au(OH)3 с основаниями — аураты — образуются при его растворении в сильных щелочах. Золото реагирует с водородом, образуя гидрид, при давлении от 28 до 65•108 Па и температуре более 350°С. Сульфоаураты MeAuS образуются при реакции золота с гидросульфидами щелочных металлов при высокой температуре. Известны сульфиды золота Au2S3 и Au2S, однако последние метастабильны и распадаются с выделением металлической фазы. Характерная особенность золота — резко выраженная склонность к образованию комплексных соединений.

Известны комплексные соединения золота с различными лигандами: хлоридные AuCl2-, AuCl4-; гидрооксокомплексы Au(OH)-, Au(OH)2-, Au(OH)4-; смешанные гидрооксохлоридные типа AuCl2(OH)2-; бромидные AuBr2-, AuBr4-; йодидные AuI2-; фторидные AuF4-, AuF6-; сульфидные и гидросульфидные AuS-, Au(HS)-; тиосульфатные Au(S2О3)2-; цианидные Au(CN)2-; комплексы золота с различными органическими соединениями. Все растворимые соединения золота токсичны. Распространённость золота во Вселенной 5,34•10-8%. Относительное содержание золота на Солнце составляет 4,0•10-6%, что на порядок выше, чем в породах Земли.

Причины потемнения золота

Несколько лет назад экс-миллионер Стерлигов утверждал, что монеты Центробанка из золота 999 пробы после пребывания в земле поржавели. Однако ржавчина на золоте – дело сомнительное. А вот окислиться, то есть потускнеть или потемнеть изделия из золотых сплавов могут, и причин у этого несколько:

1. Состав. Ювелирные изделия не производят из чистого золота. В сплав для прочности вводят различные по объему и составу лигатуры, от чего меняются физико-химические особенности металла. Чем ниже проба, тем выше вероятность быстрого изнашивания. Темнеют украшения в данном случае из-за того, что металл окисляется.
2. Йод. В качестве реактива этот безобидный антисептик разрушает молекулярную структуру внешнего слоя изделий. В результате на украшениях появляются серые пятна. Именно поэтому при посещении бассейнов и SPA процедур золотые украшения рекомендуется снимать. После повреждения верхнего слоя изделия начинают окисляться.
3. Продукция химической промышленности. Косметика, моющие средства, а также некоторые лекарственные препараты в своем составе имеют вещества, способные неблаготворно отразиться на внешнем виде украшений из драгоценных сплавов.

Сторонники эзотерических теорий утверждают, что благородные металлы «чувствуют» своего хозяина. Золото тускнеет, если у человека меняется аура или на него навели порчу.

Кроме того, на внешнем слое остаются потожировые частицы, на которые со временем оседает грязь из окружающей среды. Если окисляющиеся украшения своевременно не чистить, создастся впечатление, что золото почернело.

Нахождения золота в природе

Среднее содержание его в земной коре 4,3•10-7 (по А. П. Виноградову). По возрастающей концентрации золото выстраивается в следующий ряд природных образований: морская вода, осадочные породы, кислые изверженные породы, средние изверженные породы, основные и ультраосновные изверженные породы, хромиты базальтоидных пород, гидротермальные руды.

В гидросфере содержание золота 1,0•10-9%, т.е. более чем на два порядка ниже среднего для земной коры. Однако общее количество в гидросфере огромно и составляет около 5-6 млн. т. Среднее содержание золота для всех видов пресных вод около 3,0•10-9%. Содержание золота в морской воде непостоянно: в полярных морях 5,0•10-9%, у берегов Европы 1-3,0•10-7%, в прибрежных зонах Австралии до 5,0•10-6%. Содержание золота в осадочных породах относительно низкое (1,79-4,57•10-7%). Вместе с тем с осадочными образованиями связано формирование промышленных концентраций (золотоносные россыпи). В изверженных породах среднее содержание золота отвечает величине 3,57• 10-7%, при этом имеется тенденция к повышению среднего содержания золота от кислых пород к основным.

Подвижность золота в геологических процессах главным образом связана с воздействием водных растворов. Наиболее реально нахождение золота в гидротермальных растворах в форме различных простых и смешанных моноядерных комплексов Au+1. К ним относятся гидроксильные, гидроксохлоридные и гидросульфидные комплексы. При повышенных содержаниях сурьмы и мышьяка возможно образование гетероядерных комплексов золота с этими элементами. Возможен перенос золота в атомарном виде. В низкотемпературных гидротермальных условиях, а также в поверхностных водах возможна миграция золота в виде растворимых металлоорганических комплексов, среди которых наиболее вероятны фульватные и гуматные комплексы. В гипергенных условиях миграция золота осуществляется в виде коллоидных растворов и механической взвеси. Для золота характерно разнообразие факторов, приводящих к его концентрированию и фиксации. Наряду с изменением температуры, давления и величины pH большую роль в концентрировании золота играет изменение окислительно-восстановительного потенциала среды. В процессах концентрирования золота значительна роль соосаждения и сорбции.

В природе золото главным образом встречается в виде золота самородного, а также в виде твёрдых растворов с серебром (электрум), медью (купроаурид), висмутом (бисмутоаурид), родием (родит), иридием (ирааурид) и платиной (платинистое золото). Известны теллуриды золота AuTe2 (калаверит) и AuTe3 (монтбрейит). Природные сульфиды золота не обнаружены, однако в ряде мест встречен сульфид золота и серебра утенбогардит (Ag3AuS2). Известен также ряд золотосодержащих теллуридов и сульфидов. Основные генетические типы месторождений золота смотреть в статье Золотые руды. Наиболее древний метод выделения золота — гравитационный — является ведущим процессом получения золотосодержащего концентрата. Начиная с 1-го тысячелетия до н.э. при извлечении золота из концентратов использовалось амальгамирование (растворение металлической ртутью с последующей отгонкой ртути). В конце 18 в. и в течение большей части 19 в. распространился метод хлорирования. Хлор пропускался через измельчённый рудный концентрат, и образующийся при этом хлорид золота вымывался водой. В 1843 П. Р. Багратионом предложен цианидный способ выделения золота, который широко используется и позволяет практически полностью выделить золото даже из самых бедных руд. Для извлечения золота рудный концентрат обрабатывается при доступе воздуха разбавленным раствором NaCN. При этом золото переходит в раствор, из которого затем выделяется действием металлического цинка. Очистка полученного тем или иным путём золота от примесей производится обработкой его горячей серной кислотой. Экономическое значение золота определяется его ролью основного валютного металла. В технике его используют в виде сплавов с другими металлами. Покрытие золотом применяют в авиационной и космической технике, для изготовления некоторых отражателей, электрических контактов и деталей проводников, а также в радиоаппаратуре. В электронике из золота, легированного Ge, In, Ga, Si, Sn и другими, изготовляют контакты. Значительная часть золота идёт на ювелирные изделия. Золото применяется также в медицине; радиоактивное золото (обычно 198Au) помогает диагностировать опухоли.

Советы по чистке и выбору золотых украшений

Очищая изделия из драгоценных металлов, нужно обращать внимание не только на состав, но и на инкрустацию, а также стиль исполнения. Например, жемчуг, бирюзу, кораллы нельзя чистить с применением аммиака. А вот бриллианты от нашатырного спирта, напротив, засияют с новой силой.

Всеволод Козловский6 лет в ювелирном деле. Знает все о пробах и может определить подделку за 12 секундВоздушные плетения и слишком замысловатый узор не стоит протирать или полировать самостоятельно. Даже с использованием лигатур золото остается достаточно мягким и быстро ломается.

Не используйте щетки, если речь идет о белом золоте или позолоченных предметах. Даже самая мягкая щетина может повредить напыление и привести к тому, что вещица начнет окисляться. Но лучше всего изначально выбирать украшения, отвечающие вашему стилю жизни.

Если вы привыкли вести активный образ жизни и не слишком любите тратить время на очистку и натирание драгоценностей, то выбор нужно остановить исключительно на золоте 750 пробы. Пусть это будут простые формы с незамысловатой инкрустацией или даже без нее. Такие изделия практически не требуют ухода, мало окисляются и легко чистятся в случае необходимости.

На 750 пробу стоит обратить внимание и людям со сбитым обменом веществ и обильным потоотделением. Чем меньше в сплаве будет примесей, тем дольше украшение сохранит привлекательный вид.

Изделия под золото, которые не тускнеют

Любые недрагоценные сплавы, бижутерия или позолота со временем теряют привлекательность и окисляются под действием окружающей среды. Однако при правильном уходе такие изделия могут радовать владельца ни один год.

Кроме того, стоит обратить внимание на украшения из таких металлов, как титан. Под действием высокой температуры и различных реактивов он окисляется, приобретая всевозможные оттенки, в том числе и желтый. Изделия из него смотрятся очень изящно, а служат дольше украшений с напылением.

Не менее привлекательно смотрятся изделия из латуни и бронзы. Они просты в эксплуатации и стильно смотрятся в сочетании с повседневным гардеробом. Главное правило ухода за такими украшениями – своевременная чистка загрязнений.