Золото будоражило умы человечества еще со времен Древнего Египта, Месопотамии, Индокитая. Со временем его стоимость только росла, и тенденция роста продолжается по сей день. Этот металл всегда был в цене благодаря своей дефицитности, красоте, а также немаловажную роль сыграли физические и химические свойства драгметалла. С момента открытия химии как науки, ученых интересовала формула золота, которую они поспешили изучить.
Химические свойства и формула
Итак, в таблице Менделеева золото находится под 79 номером и называется Aurum, сокращенное обозначение — Аu. Элемент располагается в одиннадцатой группе шестом периоде. Номер группы указывает на последовательность атомов по возрастанию заряда ядра с однотипным строением электронов.
Таблица Менделеева
Эта группа еще называется группой меди. В нее входят: медь, серебро, золото и рентгений (унуний). Чем больше группа элемента, тем больше проявляются его металлические и восстановительные свойства. Период указывает на заполненность электронами внешних оболочек. Это свойство также характеризует возрастание металлических свойств.
Формула золота в электронном виде выглядит так: [Xe] 4f14 5d10 6s1. Как таковой химической формулы металл не имеет, потому что химический состав золота однородный, то есть из одного вида атомов. Зато золоту присвоили международный регистрационный номер, он записывается так: CAS: 7440-57-5.
Золото, как и другие элементы в таблице, обладает химическими свойствами. Металл находят чаще всего в виде изотопов 197 Au. Валентность драгметалла +1 или +3. Поскольку алхимиков всегда интересовал способ искусственного образования золота, они досконально изучили все свойства. И пришли к выводу, что металл оказался не таким прочным и инертным, как считалось раньше.
До этих экспериментов золото ценилось еще и потому, что его нельзя было повредить ни одним химическим веществом, оно не меняет внешний вид со временем. Тем более что такие сильные вещества, как сера, кислород не действуют на золото вообще. Не дают реакций и следующие вещества: водород, азот, фосфор. Только галогены образуют соединения с драгметаллом, и у такого золота появляется химическая формула AuCl3, AuBr3.
Не стоит контактировать золоту с йодно-спиртовым раствором. Золото растворяется в царской водке — это смесь азотной и соляной кислот, которые используются в производстве для аффинажа, то есть очистки золота. Об этом средстве первым догадался арабский алхимик Гебер. При проведении этой операции образуются кристаллы золота, которые потом еще нужно осадить, например, с помощью медного купороса.
Золотой слиток
Также золото растворяется в нагретой селеновой кислоте. А вот в серной кислоте процессы происходят только в присутствии окислителей вроде диоксида марганца, азотной или йодной кислоты. Образовавшиеся дицианоаураты обрабатывают и получают чистое золото из руды.
А подлинность металла проверяют с помощью азотной кислоты. Реактив добавляют в чашку, нагревают её на плите и помешивают, доводя до кипения. Если никаких реакций не происходит, металл остается на месте и не растворяется — значит, он подлинный.
Мелкие частички золота не выпадают в осадок, а образуют вещества, называемые коллоидами. Частицы свободно плавают в толще раствора, придавая ему мутности. Коллоид можно закрасить. Если добавить восстановитель гидразин, раствор приобретет голубой оттенок.
А смесь коллоида, карбоната калия и танина образует красный цвет. Если раствор голубого цвета, считается что частицы большие и он грубодисперсный. А красный оттенок говорит о том, что коллоид мелкодисперсный.
Одно из главных преимуществ золото в естественных условиях, а не в лаборатории, это то, что драгметалл устойчив к коррозии. Изделие из золота не поменяет свой внешний вид спустя даже десять лет, оно только вырастет в цене. Такое свойство дало возможность называть золото благородным металлом.
Физические параметры металла
С точки зрения физики, у золота также немало преимуществ по сравнению с другими металлами. Чистое золото имеет ярко-желтый насыщенный цвет. Если у изделия есть оттенок, поинтересуйтесь, что входит в состав лигатуры. Добавление меди придает красноватый оттенок, серебро или другой белый металл в сплаве образуют белое золото. В природе на месторождении золота можно увидеть драгметалл с зеленым оттенком в зависимости от количества руды, входящей в состав.
По твердости золото считается мягким металлом. Шкала с критериями названа в честь Мооса, и самым твердым веществом на земле считается алмаз. Ему присвоили цифру 10. У золота этот показатель 2,5-3,0. Все потому, что чистое золото легко можно порезать ножом или даже просто поцарапать. Именно из-за этого ювелиры не хотят делать украшение из 999 пробы, поскольку она недолговечна и изделие нужно будет дополнительно покрывать защитными слоями сверху.
Чтоб в полевых условиях определить твердость металла, достаточно царапнуть по нему острым предметом. Если след остался, значит твердость ниже 5. А еще таким способом в старину проверяли подлинность монет. Их просто кусали, и если на деньгах оставались следы, это значит, что монеты настоящие.
Золото способно распыляться и рассеиваться, а также стираться. Поэтому монеты из чистого драгметалла быстро выходили из строя и становились непригодными для торговли. Металл легко полировать и использовать в качестве отражателя света.
Металл имеет высокую ковкость, пластичность и тягучесть. Именно благодаря этим свойствам из золота изготавливаются украшения и изделия разной формы. Есть возможность даже раскатать из металла тоненькие листы. Этот вид золота называют сусальным и им покрывают иконы, изделия интерьера.
Из металла создают очень маленькие чипы в микросхемах. К тому же, кроме ковкости, золото хорошо проводит электричество, и контакты не отходят друг от друга со временем. Расплавить золото можно при температуре 1063 градуса по Цельсию, а прокипятить — при 2947 градусах по Цельсию. Во время этих процессов металл потеряет свой цвет и станет бледно-зеленым.
Помогает золотоискателям такое свойство металла, как плотность. Она у золота в 19,3 раза больше, чем у воды. Поэтому золотые частицы оседают на дне проточных вод, также их легко промыть и очистить от примесей.
Использование золота
Благодаря всем свойствам и особенностям, металл используют в таких сферах, как:
- электроника (чипы, микросхемы);
- медицине (протезирование);
- ювелирное дело (украшения);
- производство деталей для лабораторий.
На производствах золото поддается аффинированию, то есть очистке от примесей. Делают это химическим или электрохимическим способом с помощью гальванизации. Эти процессы можно даже повторить в домашних условиях при наличии всех реактивов.
Особенно интересовались процессом образования золото и его составом алхимики. Эти люди вынашивали идею о производстве золота из воды и добыче его в лабораторных условиях. Процесс образования золота до конца непонятен, поэтому предоставить все условия для выработки золота не получается.
В последних результатах исследования биологи из Канады обнаружили бактерию, которая живет и размножается в водах, в которых есть ионы золота. Таким образом, бактерия вырабатывает вещество, которое называется делфибактином. Именно оно помогает осаждать частицы золота и образовывать самородок.
Несмотря на то что свойства золота давно определены, ученые до сих пор не могут разгадать процесс появления этого металла. Проверенных результатов пока нет. Поэтому драгметалл до сих пор растет в стоимости, многие инвесторы следят за его котировками на бирже.