Все о золоте: химический состав, плотность, свойства металла

Золото – это металл, обладающий красивым цветом и блеском, а также высокой устойчивостью к воздействию факторов внешней среды. Именно поэтому оно очень широко применяется для изготовления различных ювелирных украшений.

Где используется чистое золото

Золото в чистом виде можно встретить только в виде слитков. Очень редко оно может использоваться и для изготовления экзотических украшений. Обычно такие ювелирные изделия делают японские мастера. В большинстве случаев, ювелиры используют сплав золота с другими металлами, которые придают изделиям необходимую прочность. Ведь, само по себе, золото - очень хрупкий и мягкий металл.

Что входит в состав золота

В ювелирные сплавы золота обычно добавляют такие металлы, как серебро, медь или платину. Они не только повышают прочность золота, но и оказывают влияние на его цвет. Например, серебро осветляет природный цвет золота, придает ему красивый лимонный оттенок. А добавление в сплав золота меди, делает его красноватого оттенка. При этом, чем больше меди, тем краснее цвет.

Химический состав золота

Как мы уже говорили, ювелирами используется не чистое золото, а его сплавы с различными металлами. Содержание в каждом таком сплаве золота можно узнать из пробы. В настоящее время, в России используются следующие пробы золотых сплавов:

Золото 375 пробы. В его состав входят: 38% золота, а остальные 62% представлены медью и серебром. Цвет этого сплава варьирует от ярко-желтого до красного. Главным недостатком является то, что изделия из такого золота очень быстро тускнеют.
Золото 500 пробы. В состав данного сплава входит 50,5% чистого золота и 49,5% смеси меди и серебра. Цвет сплава определяется процентным содержанием серебра, чем оно выше, тем светлее цвет золота.
Следующая проба - это золото 585. Состав этого сплава включает в себя 59% золота и 41% смеси никеля, палладия, меди и серебра. Этот золотой сплав наиболее широко используется в ювелирной промышленности, т.к. обладает достаточной прочностью, твердостью и низкой окисляемостью.
Золото 750 пробы. Содержание чистого золота в этом сплаве достаточно высоко и составляет 75,5%. В качестве примесей используют никель, палладий, медь, платину и серебро. Цвет этого сплава может быть ярко-желтым, розовым, красным и даже зеленым. Используется, в основном, для филигранных ювелирных украшений.
Золото 958 пробы. Характеризуется высоким содержанием чистого золота – 96,3%. Это достаточно мягкий сплав, с ненасыщенным цветом. Он очень легко царапается и поэтому, для изготовления ювелирных изделий практически никогда не применяется.
Золото 999 пробы. Это практически чистое золото, содержащие примеси в очень незначительном количестве. Из него изготавливают золотые слитки.

Белое золото: состав

Белым золотом называют золотые сплавы с палладием или платиной. Иногда, в состав белого золота могут входить оба эти металла в различных соотношениях. Самым прочным, красивым, но в тоже время и самым дорогим считается платиновое золото (сплав золота и платины). Процент содержания в сплаве чистого золота определяется пробой. Очень часто ювелирные изделия из белого золота сверху покрывают тонким слоем родия (родируют). Белое золото – это идеальная оправа для драгоценных камней, особенно бриллиантов.

Нет человека, который не видел бы золота в ювелирных изделиях. Ярко-желтый металл известен людям несколько тысяч лет. Однако в природе золото многолико. Размер его частиц колеблется от микрон до десятков сантиметров, цвет, из-за примесей, не всегда желтый. Встречается несколько минералов, похожих на золото по внешнему виду. Не зря существует поговорка «не все золото, что блестит». Чтобы успешно находить золото, ориентироваться в его ценности, не путать с похожими минералами, нужно знать свойства золота, где и как оно встречается в природе.

Физические свойства золота
Цвет золота ярко-желтый, если в нем отсутствуют примеси. Но чистое золото (и то не совсем) бывает почти исключительно в банковских слитках. В природном золоте и ювелирных изделиях всегда есть примеси серебра, меди и др., то есть фактически мы всегда имеем дело со сплавами золота с другими металлами. Цвет природного золота может зависеть от размера частиц. Например, золото Балейского месторождения Читинской области описано следующим образом: «Золото находится в жилах обычно в виде мельчайших частиц. Эти частицы иногда скапливаются, давая рыхлые сростки и скопления, видимые простым глазом. Внешний вид этих скоплений таков, что впервые видящий их наблюдатель не узнает в них золота. Это серо-зеленые пятна весьма непривлекательного вида с тусклым блеском или вовсе без блеска. Такого рода золото носит название «зеленого» золота. Гораздо реже встречается так называемое «желтое» золото, несколько отличающееся по виду и составу от «зеленого». Отношение количества «зеленого» к «желтому» примерно составляет 20:1.

В ювелирном деле золотом иногда называют сплавы, в которых собственно золота меньше 40 %. Сплав, известный как «белое золото», - это сплав золота с палладием. Десятая часть палладия придает слитку бело-стальной оттенок. Платина окрашивает золото в белый цвет даже интенсивнее палладия. Никель тоже позволяет получить золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтым оттенком. Из белого золота изготавливают ювелирные украшения с бриллиантами. Такая оправа прекрасно отражает блеск камней и будто дополнительно их освещает. По сравнению с желтым белое золото более стойко к воздействию атмосферы. Таким образом, цвет сплавов зависит от количества и состава примесей (табл.1).

Табл.1. Цвет золота в зависимости от количества и состава примесей

Доля золота, %	Доля примесей, %	Основной состав примесей	Цвет сплава
100,0			желтый
96,0		Медь	желтый
96,0		Медь	красный
75,0	25,0	медь, серебро, никель; медь, серебро	желтый
		никель, цинк, медь; палладий, серебро, медь	белый
50,0 - 58,0	42-50	медь, серебро	красный
		серебро, медь	желтый
		серебро, медь	зеленый
37,5	62,5	медь, серебро	красный
		серебро, палладий, медь	розовый

Золото - очень мягкий металл, его твердость 2,5-3,0 по 10-балльной шкале твердости (шкале Мооса). В этой шкале самое твердое вещество - алмаз. Его твердость равна 10. Самый мягкое вещество - мел. Его твердость - 1. Твердость стекла - 5, хорошей стали - 4,5. В полевых условиях твердость проверяют, прежде всего, с помощью ножа. Его острием проводят по поверхности изучаемого минерала. Если нож оставляет царапину, значит твердость меньше 5. Золото, имеющее твердость 2,5-3,0, не только легко царапается, но и при значительном усилии режется ножом. На нем можно оставить след даже сильно прикусив зубами. «На зуб» раньше пробовали золотые монеты. На поддельных монетах из меди сделать отметину зубами невозможно, а на золотой монете имея крепкие зубы отметку поставить можно. Проверка на твердость - это важный тест для отличия золота от похожих по цвету металлов или минералов.

Золото легко полируется и обладает высокой отражательной способностью. Через очень тонкие листы золота отлично могут проходить солнечные лучи, при этом тепловая их часть будет отражаться. По этой причине, тонкие слои золота используются для тонированных стекол современных небоскребов в жарком климате. Это позволяет экономить энергию, необходимую на то, чтобы содержать интерьер таких зданий в прохладности в течение всех горячих летних месяцев. Подобные тонкие слои золота используются также в защитном шлеме космонавтов, чтобы отражать большой поток инфракрасных лучей в открытом космосе.

Золото обладает исключительной способностью распыляться, давать частицы, соизмеримые с длиной световой волны, уноситься тоннами в виде мельчайшей пыли в реках, рассеиваться по полу, стенам и мебели золотосплавочных лабораторий и исчезать из банковского обмена за счет истирания монет. При золотом обращении ежегодно терялось от 0,01 до 0,1% веса монеты.

В этих исключительных свойствах золота известный австрийский геолог Зюсс видел назревающий "золотой голод" и указывал на необходимость осторожно решать вопрос о золотом обращении как основе мирового хозяйства. Может быть, опасения Зюсса были преждевременны, однако их значение осталось в силе, хотя темпы приближения золотого истощения не оправдались.

Золото имеет чрезвычайно высокую пластичность (тягучесть) и ковкость (расковывается до толщины 8∙10 -5 мм), т.е. из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1м 2 . Благодаря высокой пластичности, золото может быть измельчено, искривлено, сдавлено, сжато, золоту можно придать различную форму, не ломая на части. Фактически, желтый металл может быть истолчен до полупрозрачности, может быть тонким, как лист бумаги, и оставаться таким же красивым и блестящим. Производство тонколистового (сусального) золота позволяет покрывать им купола церквей, отделывать дворцовые залы.

Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м. Получаемая нить очень тонкая (диаметром 2∙10 -6 мм), что необходимо сегодняшней электронной индустрии, где нужно создавать электрические цепи в чипах очень маленьких размеров. Из-за высокой электрической проводимости и устойчивости к окислению, золото имеет большой спрос в электронной промышленности. Сейчас неудивительно найти золото в таких устройствах как телевизор, мобильный телефон, калькулятор, не говоря уже о более сложной электронике.

Высокая ковкость золота еще один признак, позволяющий отличить золото от похожих минералов. Например, если положить частицу золота на твердый камень и ударить по ней молотком, то она расплющится, а кусочек желтого пирита рассыплется на мелкие частички.

Температура плавления золота составляет 1063˚ С, кипения 2947˚ С. Расплавленное золото имеет бледно-зеленый цвет. Пары золота зеленовато-желтого цвета. Все металлы, входящие в состав сплава с золотом, понижают температуру его плавления. При нагревании золота и его сплавов выше температуры плавления золото начинает улетучиваться, и летучесть его тем выше, чем выше температура. Летучесть зо-лота в значительной мере возрастает также в том случае, когда в сплаве присутствуют другие металлы, обладающие летучими свойствами, например, цинк, мышьяк, сурьма, теллур, ртуть и др. Сплавы по своим свойствам не похожи на те металлы, из которых они образовались. Так, например, сплав золота с серебром обладает значительно большей твердостью, чем золото и серебро, но зато не имеет их ковкости и тягучести. То же самое дает и примесь меди.

Золото имеет еще одно отличительное качество, которое является, возможно, наиболее важным для золоторазведчика (кроме цены) - это плотность золота. Его плотность - 19,3 г/см 3 - означает, что оно весит в 19,3 раза больше, чем равный объем чистой воды. Более высокую плотность имеют только некоторые металлы платиновой группы (индий - 22,6 г/см 3). Частица золота в 2,5 раза тяжелее, чем такая же по размеру частица серебра, и приблизительно в 8 раз тяжелее куска кварца, который обычно находится рядом с золотом. 1 кг золота можно представить в виде куба с ребром 37,3 мм или шара диаметром 46,2 мм. Полстакана золотого песка, добытого из россыпного месторождения, также весит около килограмма. Высокая плотность золота - это свойство, которое чаще всего используется для его извлечения из породы.

Плотность самородного золота несколько ниже, чем химически чистого, и, в зависимости от примесей в нем серебра и меди, колеблется в пределах 18—18,5.

Табл. 2. Важнейшие физические свойства и диагностические признаки золота

Свойства	Значение
Цвет	желтый
Цвет черты (на неглазированной фарфоровой пластинке)	желтая
Блеск	металлический
Твердость по шкале Мооса	2,5-3,0
Плотность при температуре 20ºC	19,32 г/ см 3
Температура, плавления, град.С Кипения	1063 2947
Удельная теплопроводность при температуре 0ºC , Вт/(м∙К)	311,48
Сопротивление при температуре 0º, Ом	2,065∙10 -8
Электропроводность по отношению к меди, %
Предел прочности отожженного золота при растяжении, МПа	100-140

Химические свойства золота.
Золото (Au, от латинского Aurum) - химический элемент 1-й группы периодической системы таблицы Менделеева, атомный номер 79. Почти все природное золото состоит из изотопа 197 Au. Валентность золота в химических соединениях обычно +1, +3. За прошедшие столетия химики (а до них алхимики) провели с золотом огромное количество различных экспериментов, и оказалось, что золото вовсе не так инертно, как об этом думают неспециалисты. Правда, сера и кислород, агрессивные по отношению к большинству металлов (особенно при нагревании), на золото не действуют ни при какой температуре. Исключение - атомы золота на поверхности. При 500-700°С они образуют чрезвычайно тонкий, но очень устойчивый оксид, не разлагающийся в течение 12 часов при нагреве до 800° С. Это может быть Au 2 O 3 или AuO(OH). Такой оксидный слой найден на поверхности крупинок самородного золота.

Не реагирует золото с водородом, азотом, фосфором, углеродом, а галогены с золотом при нагревании образуют соединения: AuF 3 , AuCl 3 , AuBr 3 и AuI. Особенно легко, уже при комнатной температуре, идет реакция с хлорной и бромной водой. С этими реактивами встречаются только химики. В быту опасность для золотых колец представляет иодная настойка - водно-спиртовый раствор иода и иодида калия:

2Au + I 2 + 2KI ® 2K.

Щелочи и большинство минеральных кислот на золото не действуют. На этом основан один из способов определения подлинности золота. Весь истолченный металл пересыпается в фарфоровую чашку, куда наливается азотная кислота в коли-честве, достаточном для покрытия всего металла. Чашку с кис-лотой и металлом, при непрерывном помешивании стеклянной палочкой, подогревают на примусе до кипения. Если при этом не происходит растворения металла и выделения пузырьков газа, то металл является золотом. Смесь концентрированных азотной и соляной кислот («царская водка») легко растворяет золото:

Au + HNO 3 + 4HCl ® H + NO + 2H 2 O.

После осторожного выпаривания раствора выделяются желтые кристаллы комплексной золотохлористоводородной кислоты HAuCl 4 ·3H 2 O. Царскую водку, способную растворять золото, знал еще арабский алхимик Гебер, живший в 9-10 веке. Менее известно, что золото растворяется в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H 2 SeO 4 ® Au 2 (SeO4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O.

В концентрированной серной кислоте золото растворяется в присутствии окислителей: иодной кислоты, азотной кислоты, диоксида марганца. В водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется с образованием очень прочных дицианоауратов:

4Au + 8NaCN + 2H 2 O + O 2 ® 4Na + 4NaOH;

эта реакция лежит в основе важнейшего промышленного способа извлечения золота из руд - цианирования.

Действуют на золото и расплавы из смеси щелочей и нитратов щелочных металлов:

2Au + 2NaOH + 3NaNO 3 ® 2Na + 2Na 2 O,

пероксиды натрия или бария: 2Au + 3BaO 2 ® Ba 2 + 3BaO,

водные или эфирные растворы высших хлоридов марганца, кобальта и никеля:

3Au + 3MnCl 4 ® 2AuCl 3 + 3MnCl 2 ,

тионилхлорид: 2Au + 4SOCl 2 ® 2AuCl 3 + 2SO 2 + S2Cl 2 , некоторые другие реагенты.

Интересны свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы - гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными. Так, при добавлении к 0,0075%-му раствору H восстановителя (например, 0,005%-го раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-му раствору H добавить 0,005%-й раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь. Таким образом, в зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь).

При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510-520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620-630 нм (раствор голубой). Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота.

При восстановлении соединений золота хлоридом олова в слабокислых растворах образуется интенсивно окрашенный темно-пурпурный раствор так называемого кассиевого золотого пурпура (он назван так по имени Андреаса Кассия, стекловара из Гамбурга, жившего в 17 в.). Кассиев пурпур, введенный в расплавленную стеклянную массу, дает великолепно окрашенное рубиновое стекло, количество затрачиваемого при этом золота ничтожно. Кассиев пурпур применяется и для живописи по стеклу и фарфору, давая при прокаливания различные оттенки - от слаборозового до ярко-красного.

В геологических процессах подвижность золота связана с водными растворами, имеющими высокую температуру (сотни градусов) и находящимися под высоким давлением. Золото при этом может находиться в форме различных простых и смешанных комплексов: гидроксильных, гидроксохлоридных, гидросульфидных. В низкотемпературных гидротермальных условиях, а также в биосфере, миграция золота возможна в виде растворимых металлоорганических комплексов.

В нормальных природных условиях золото стойко к различным типам минеральных вод и атмосферной коррозии. Частицы золота практически не меняются с течением времени. Изделия из золота сделанные тысячи лет назад сохраняются практически неизменными в земле и морской воде. Со временем они не только не теряют своей ценности, но становятся дороже. Такая устойчивость дает основание относить золото к группе благородных металлов.

Проба золота.
Количественное содержание химически чистого золота (по массе) в природном твердом растворе или сплаве (изделии) выражается пробой. В международной практике применяются метрическая (в большинстве стран, в том числе и в России) и каратная системы проб.

При метрической системе содержание металла определяется числом его единиц в 1000 единицах лигатурной массы раствора (сплава), при каратной в 24 единицах. До 1927 года в СССР, а также в дореволюционной России, действовала золотниковая система проб, при которой содержание золота определялось количеством золотников в фунте лигатурной массы (1 русский фунт = 409,5 г = 96 золотникам; 1 золотник = 4,27 г = 96 долям; 1 доля = 44,4 мг).

В метрической системе химически чистому золоту соответствует 1000-я проба, а твердый раствор (сплав), например, 750-й пробы, содержит 750 частей химически чистого золота и 250 частей примесей (лигатуры), или же 75,0% золота и 25,0% примесей.

Расчетом устанавливается взаимное отношение и перевод различных систем проб. Например, 450-я метрическая проба изделия (сплава) соответствует:

450/1000 ´ 96= 43,2 золотниковой

и 550/1000 ´ 24= 10,8 каратной пробам.

Самородное золото обладает различной пробой (наиболее часто 940-900, 890-740, 680-600-й и крайне редко 550-й). Для производства ювелирно-бытовых изделий обычно используются золотые сплавы различной пробы, так как золото в чистом виде слишком мягкое и легко истирается.

Ювелирным сплавам за счет добавления лигатурных цветных металлов (меди, серебра, реже никеля, палладия, цинка, кадмия и др.) придаются требуемые для механической обработки свойства и желательный цвет. В таблице 3 указаны наиболее часто используемые для производства ювелирных украшений сплавы и соотношение различных систем обозначения их пробы, распространенные в бывшем СССР и России.

Табл.3. Пробы и основной состав лигатуры ювелирных золотых сплавов, принятых в бывшем СССР и Российской Федерации

Система обозначения проб
метрическая	золотниковая	каратная
1000

750*
583/585*
500*
375*
*Пробы Российской Федерации

Золото в природе.
Золото в небольших количествах содержится во многих горных породах. Среднее его содержание в литосфере (Кларк) составляет 4,3 мг/т.

Золото содержится в организмах и в растениях. Есть предположение, что золото имеет определенное значение для организма животных. В золе растений золото впервые обнаружено французским химиком Клодом Луи Бертолле в XVIII веке. По современным данным содержание золота в некоторых гумусовых почвах достигает 0,5 г/т. Растения, произрастающие на таких участках, поглощают золото, сосредотачивая его в корневой системе, стеблях, стволах и в ветвях. В настоящее время разработаны методы поиска месторождений (биогеохимические), основанные на выявлении ореолов с повышенным содержанием золота в золе растений.

Огромное количество золота содержится в гидросфере. Во всех видах пресных вод его среднее содержание составляет порядка 3∙10-9% (0,03 мг/т), но иногда многократно выше, например, в подземных водах золоторудных месторождений содержание золота достигает порядка 1 мг/т. На изменении содержания золота в подземных водах основан один из методов поиска золоторудных месторождений (гидрохимический метод).

В морских водах содержание золота также колеблется: в полярных морях - 0,05 мг/т, у берегов Европы - 1-3∙мг/т. Наиболее высокая концентрация золота отмечается в прибрежной зоне США - до 16 мг/т., в водах Карибского моря - 15-18 мг/т., в водах Мертвого моря - до 50 мг/т.

Океаны насыщаются золотом вследствие привноса его грунтовыми, поземными и поверхностными водами, за счет распыления метеоритов, выбросов вулканических веществ и ряда других естественных источников. Французскими исследователями было выяснено, что сицилийский вулкан Этна каждый день выбрасывает в виде мелких частиц более 2,5 кг и большая часть этого уходит в океан. По подсчетам каждый год в атмосфере Земли распыляется примерно 3,5 тыс. метеоритного вещества, содержащие примерно 18 кг золота, что составляет за миллион лет где-то 18 тыс.т. Поступление золота в океаны происходит также с речными и морскими взвесями, а также в виде растворимых металлоорганических комплексов. Циркулирующие на золотоносных площадях поверхностные и подземные водотоки содержат, как правило, золото, находящееся во взвешенном состоянии, или растворенное золото, которое может достигнуть океана. Особенно велик перенос золота речными системами. Специалисты посчитали, что только Амур в своих водах за год выносит в океан около 8,5 т золота.

Общее количество золота в водах Мирового океана оценивается в 25-27 млн.т. Это чрезвычайно много. Человечеством за все время добыто около 150 тыс.т. Ведутся изыскания технологий извлечения золота из воды океанов, запатентованы технические решения, но приемлемых экономических показателей добычи золота из воды пока не достигнуто.

В земной коре золото может находиться в сплошных горных массах— рудах или в разрушенных горных породах — россыпях. В первом случае оно называется рудным, а во втором — россыпным золотом. Россыпи обычно встречаются в долинах рек, ручейков или сухих логов и образуют более или менее мощные пласты, при-крытые слоем пустой породы, так называемыми торфами. Зо-лото находится в россыпях в виде кусочков, чешуек, зерен и пыли.

Золото в рудных и россыпных месторождениях встречается главным образом в сплавах с серебром, медью, железом и другими металлами. Кроме этих природных сплавов золота известны также платинистое и родистое золото, в состав которых соответственно входят платина и родий. Чаще всего в состав самородного зо-лота входит от 5 до 30 % серебра. Относительно редко, но все же встречается в природе сплав золота с 30—40% серебра, который называется электрумом. Довольно распространено в природе самородное медистое золото, состоящее из 74—80% золота, 2—16% серебра, 9—20% меди.

Больше всего в природе частиц золота размером от доли микрона до десятков микронов. Такие частицы называются дисперсными. Условно они делятся на грубодисперсные и тонкодисперсные (высокодисперсные). В грубодисперсных системах частицы имеют размеры от 1 мкм и выше, в тонкодисперсных — от 1 нм до 1 мкм (0,001 мм).

Дисперсные частицы золота есть в породах, в воде и в растениях. Такие частицы видны только в электронный микроскоп, их не удастся взвесить на лучших микроаналитических весах. Расчетная масса частицы размером 0,001 мм составляет всего 0,00000001 мг, а предел взвешивания лучших микроаналитических весов — 0,0001 мг. Количество мельчайших частиц золота несметное. В каждом грамме золота заключено больше 100 миллиардов таких частиц. При огромном количестве дисперсных частиц их извлечение представляет наибольшую трудность и обходится дороже всего.

Чрезвычайно много в природе также золотин размером порядка 0,01 мм. Самая крупная золотина этого класса (0,01 мм) имеет массу порядка 0,00001 мг и ее также невозможно взвесить на микроаналитических весах. В каждом грамме золота количество таких частиц превышает 100 миллионов. Несмотря на то, что золота мельче 0,01 мм в природе больше, чем любого другого, оно находится преимущественно в рассеянном состоянии. Иногда оно концентрируются в виде включений в некоторые минералы (пирит, арсенопирит и т.п.), но если свободное золото крупностью 0,01-0,1 мм попадает в речной поток, то оно преимущественно рассеивается. Мелкие легкие золотинки свободно переносятся во взвешенном состоянии даже при небольшой скорости течения.

Золото крупнее 0,1 мм относится к «гравитационному», то есть к такому, которое осаждается в воде под действием силы тяжести и образует скопления, выгодные для отработки - россыпные месторождения. Извлеченное из россыпей золото часто называют «золотой песок». Фактически так оно и есть, частицы золота легко пересыпаются и их можно насыпать в кожаный мешочек (раньше так носили в кармане или сумке), золотой песок можно ссыпать в бутылку (в ней удобно прятать золото) или в любую емкость.

Золотины размером 8 мм и более обычно имеют массу свыше 1 г и называются самородками. Различают самородки мелкие (1-10 г), средние (10-100 г), крупные (100-1000 г), весьма крупные (1-10 кг) и гигантские (более 10 кг). Однако иногда самородками называют также золотины «резко выделяющиеся по размерам среди других частиц металла», и нижний предел массы самородка принимают 0,1 грамма.

Самый крупный самородок золота найден в Австралии - “Плита Холтермана” (285 кг вместе с кварцем, чистого золота 83,3 кг); на Урале найден самородок золота “Большой треугольник” (36,2 кг). Большинство крупных самородков имеют свои имена (Табл.4).

Табл. 4. Крупнейшие самородки мира

Год находки	Место находки	Масса, кг	Присвоенное название	Источник сведений
1842	Россия, Урал	36,2	«Большой треугольник»	В.В.Данилевский
1851	Австралия, шт.Новый Южный Уэльс	45,3	«Хандреуейт»	Дж.Салмон
1857	Австралия, Кингоуэр	65,7; 54	«Блестящий Баркли»	Дж.Салмон
1857	Австралия, шт.Виктория		«Донноли»	В.И.Соболевский
1858	Австралия, Балларат		«Желанный»	В.И.Соболевский
1868	Австралия, Балларат		«Канадец 1-й»	Дж.Салмон, В.И.Соболевский
1870	Австралия, шт.Виктория	60,7	нет	Дж.Салмон
1870	Калифорния		нет	Дж.Салмон
1872	Австралия, район Сиднея	285/83,2	«Плита Холтермана»	В.И.Соболевский
1873	Калифорния	108,8	нет	Дж.Салмон
1899	Западная Австралия	45,3	нет	Дж.Салмон
1901	Япония, о.Хоккайдо		«Японец»	В.И.Соболевский
1937	Австралия		«Золотой орел»	Из газет
1954	США, Калаверас	72,9	нет	Дж.Салмон
1954	Калифорния	36,3	«Оливер Мартин»	Дж.Салмон
1983	Бразилия, шт.Пара	39,5; 36	нет	Из газет
н.д.	Калифорния	88,4	нет	Дж.Салмон
н.д.	Австралия	75,4	нет	Д.С.Ньюбери
н.д.	Австралия, шт.Виктория	44,7	«Леди Хотэм»	Дж.Салмон
ХХ век	Западный Китай		нет	Дж.Салмон
н.д.	Австралия, шт.Виктория		«Канадец 2-й»	В.И.Соболевский
н.д.	Калифорния	35,6	«Посейдон 2-й»	В.И.Соболевский

В последние десятилетия самородки начали искать с помощью металлодетекторов (разновидность миноискателей). Крупнейший самородок найденый металлодетектором весит 27,2 кг. Его нашел в Австралии в штате Виктория Кевин Хиллер (Kevin Hillier) 26 сентября 1980 года. Самородок назван «Рука Судьбы». Его размеры: 47 см в длину, 20 см в ширину и 9 см толщиной, проба 926. Кевин продал свой самородок в 1981 году за 1 000 000 долларов в казино «Золотой Самородок» в Лас-Вегасе.

Трудно назвать другой металл, который в истории человечества сыграл бы большую роль, чем золото. Во все времена люди старались завладеть золотом хотя бы путем преступлений, насилий и войн. Начиная с первобытного человека, украшавшего себя золотыми блестками, намытыми в песках рек, и кончая современным промышленником, обладающим огромным производством, человек в упорной борьбе завладел частью природного богатства. Но эта часть золота ничтожна по сравнению с количеством распыленного в природе металла и с потребностями и желаниями самого человечества. Сегодня поиски золота и его месторождений идут все усиливающимся темпом, по добыче золота во всем мире работает не менее пяти миллионов человек, а добывается его около трех тысяч тонн ежегодно. Природа очень бережно хранит свои сокровища и упорно не отдает человеку этот металл. В наши дни создано большое количество золотодобывающей, самой современной техники, но наибольший эффект в золотодобыче дают все возрастающие знания человека о свойствах золота.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Золото - семьдесят девятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Au от латинского «aurum». Расположен в шестом периоде, IB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 79.

Золото встречается в природе почти исключительно в самородном состоянии, главным образом в виде мелких зерен, вкрапленных в кварц или содержащихся в кварцевом песке. В небольших количествах золото встречается в сульфидных рудах железа, свинца и меди. Следы его открыты в морской воде. Общее содержание золота в земной коре составляет всего 5×10 -7 % (масс.).

Золото - ярко-желтый блестящий металл (рис. 1). Оно очень ковко и пластично; путем прокатки из него можно получить листочки толщиной менее 0,0002 мм, а из 1 г золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км. Золото - прекрасный проводник теплоты и электрического тока, уступающий в этом отношении только серебру и меди.

Рис. 1. Золото. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса золота

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии золото существует в виде одноатомных молекул Au, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 196,9699.

Изотопы золота

Известно, что в природе золото может находиться в виде единственного стабильного изотопа 197 Au. Массовое число равно 197, ядро атома содержит семьдесят девять протонов и сто восемнадцать нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы золота с массовыми числами от 169-ти до 205-ти, а также более десяти изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 195 Au с периодом полураспада равным 186 суток.

Ионы золота

На внешнем энергетическом уровне атома золота имеется один электрон, который является валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5р 6 5d 10 6s 1 .

В результате химического взаимодействия золото отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Au 0 -1e → Au + ;

Au 0 -2e → Au 2+ ;

Au 0 -3e → Au 3+ .

Молекула и атом золота

В свободном состоянии золото существует в виде одноатомных молекул Au. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу золота:

Сплавы золота

Ввиду мягкости золото употребляется в сплавах, обычно с серебром или медью. Эти сплавы применяются для электрических контактов, для зубопротезирования, в ювелирном деле.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Задание	Определите количество золота и серебра, которое содержится в обручальном кольце 585 пробы массой 3,75 г.
Решение	585 проба означает, что в изделии содержится 58,5% (0,585) золота. Найдем массу золота в сплаве: m(Au) = m ring × ω(Au)/ 100%;

Рутений, родий, палладий, осмий, иридий и иногда рений. Это название вышеперечисленные металлы получили благодаря высокой химической стойкости. Золото очень ценится во всем мире ещё с самых древних времен. О его особой ценности говорит тот факт, что любой средневековый алхимик считал целью своей жизни получить золото из других веществ, чаще всего в качестве исходного использовалась . Существуют легенды, что некоторым, таким как Николя Фламель , это даже удалось.

Золото и его история

Невероятно, но золото - самый первый металл который узнало человечество! Его открытие датируется эпохой неолита, т.е. примерно 11000 лет назад! Золото широко использовалось во всех древнейших цивилизациях, его называли «царем металлов» и обозначали тем же иероглифом, что и солнце. Существуют археологические находки золотых украшений, которые были изготовлены в третьем тысячелетии до н. э.
Вся история человечества находится в тесной связи с золотом. Подавляющее большинство войн до начала применения нефти велось именно из-за этого благородного металла. Как метко подметил Гёте в своем «Фаусте»: «Люди гибнут за металл!». Золото явилось одной из предпосылок Великих географических открытий, т.е. периода в истории, во время которого европейцы открывали новые материки и морские маршруты в Африку, Америку, Азию и Океанию. В XV веке из-за кризиса экономики и постоянных войн имела место острая нехватка драгоценных металлов для изготовления денег, поэтому королевские дворы искали новые торговые рынки, а, главное, места, где много дешевого золота. Именно так мы узнали о существовании Америки и Австралии!

Золотая маска (Таиланд)

Первоначально человечество использовало золото только для изготовления украшений и предметов роскоши, но постепенно стало служить средством обмена, т.е. начало выполнять функцию денег. В таком качестве золото применялось еще за 1500 лет до н. э. в Китае и Египте. В государстве Лидия (территория современной Турции), которое обладало огромными месторождениями золота, впервые начали чеканить золотые монеты. Количество золота в этом государстве превосходило все имевшиеся на тот момент запасы этого металла в других государствах настолько, что имя лидийского царя Креза вошло в поговорку и стало синонимом несметного богатства. Говорят «Богат, как Крез».
В Средние века и позднее основным источником золота была Южная Америка. Но вначале XIX века были открыты большие месторождения золота на Урале и в Сибири, поэтому в течение нескольких десятилетий Россия занимала первое место по его добыче. Позже были открыты богатые месторождения в Австралии и ЮАР. Таким образом произошло резкое увеличение добычи золота. До этого времени наряду с золотом из драгоценных металлов для производства монет использовалось серебро. Но прилив золота из вышеупомянутых стран обеспечил вытеснение серебра. Поэтому уже к началу XX века золото утвердилось в качестве стандарта. Само по себе золото редко используется в качестве материала для монет, т.к. оно очень мягкое и пластичное (1 грамм золота можно растянуть на 1 км), а поэтому быстро истиралось, в основном его используют в виде сплавов, повышающих твердость материала. Но поначалу монеты чеканились из чистого золота и одним из способов проверки монеты было попробовать её «на зубок», монету зажимали зубами, если оставался приличный след, считалось, что монета не фальшивая.

Золотые монеты мира

Распространение золота в природе

Золото не очень сильно распространено на нашей планете, но и не является редкостью, содержание его в литосфере около 4,3·10 -7 %, а в одном литре морской воды его содержится около 4·10 -9 г. Некоторое количество золота находится в почве, оттуда его получают растения. Кукуруза является отличным источником природного золота для питания человека, это растение имеет способность концентрировать его в себе. Добыча золота крайне сложное занятие, именно за счет этого оно и имеет такую высокую цену. Как говорят геологи, «золото любит одиночество», т.к. чаще всего его находят в виде самородков, т.е. оно находится в руде в чистом виде. Лишь в крайне редких случаях встречаются соединения золота с висмутом и селеном. Очень небольшое его количество имеется в магматических горных породах, в застывшей лаве. Но из них добыть золото стоит еще большего труда, а содержание его очень низкое. Поэтому способ добычи из магматических пород не находит применения ввиду своей нерентабельности.
Основные запасы золота сосредоточены в России, ЮАР и Канаде.

Химические свойства золота

Чаще всего золото имеет валентность равную +1 или +3. Это очень стойкий к агрессивному воздействию металл. Золото совершенно не подвержено окислению, т.е. кислород при нормальных условиях не оказывает на него никакого влияния. Однако, если нагреть золото выше 100° C на его поверхности образуется очень тонкая окисная пленка, которая не исчезает даже при охлаждении. При температуре 20 °C толщина пленки равна примерно 0,000001 мм. Сера , фосфор, водород и азот не реагируют с золотом.
Золото не подвержено действию кислот. Но только в том случае если они действуют на него по отдельности. Единственной чистой кислотой, в которой можно растворить золото, является горячая концентрированная селеновая кислота H 2 SeO 4 . При комнатной температуре благородный металл растворяется в так называемой «царской водке», т.е. смеси «азотная кислота + соляная кислота». Также при нормальных условиях золото очень подвержено воздействию растворов иодида калия и йода.

Применение золота

С древнейших времен золото используется в ювелирном искусстве, в качестве предметов роскоши и власти. Благодаря своей исключительной пластичности и ковкости ювелиры могут создавать из этого металла настоящие произведения искусства. В промышленности золото используется в виде сплавов с другими металлами. Во-первых, это повышает прочность сплава, а во-вторых, удешевляет производство. Содержание золота в сплаве называют «пробой», которая выражается каким то целым стандартным числом. Например, в килограмме сплава 750 пробы содержится 750 граммов золота. Остальные 250 - это другие примеси. Следовательно, чем выше проба, тем выше содержание золота в сплаве. Существует стандарт на это содержание: используются 375, 500, 585, 750, 900, 916, 958 пробы.

Знаете ли вы что?

Для того чтобы изготовить одно золотое кольцо, требуется переработать тонну золотосодержащей руды!

Золотые часы - признак богатства

В других отраслях промышленности золото применяется для различных целей в химическом и нефтехимическом производствах, в энергетике и электронике, в авиации и космической технике. Этот благородный металл используется везде, где ни в коем случае нежелательно появление коррозии. Также оно широко применяется в медицине с незапамятных времен из-за стойкости к окислению. В египетских гробницах были найдены мумии с золотыми коронками зубов. В настоящее время для зубных протезов и коронок используются золотые сплавы повышенной прочности. Помимо этого золото используется в фармакологии. Здесь используют различные соединения драгметалла, которые входят как в состав препаратов, так и применяются отдельно. Золотые нити используют в косметологии, тут они помогают омоложению кожи.

Знаете ли вы что?

В японском городе Сува работает завод, на котором из пепла оставшегося после сжигания промышленных отходов добывают золото! Причем в этом пепле его содержание больше, чем в любой золотоносной шахте. Этот факт объясняется тем, что в городе очень много заводов производящих электронику, в которой широко применяется этот благородный металл.

Подведем итог. Золото сохраняет свое инвестиционное, промышленное, ювелирное и медицинское назначение на протяжении уже нескольких тысячелетий и подобная тенденция вряд ли прервется в обозримом будущем. Золото всегда будет олицетворением роскоши и богатства!

Золото вместе с серебром и еще шестью металлами платиновой группы называют благородными, или драгоценными, металлами. Что означают эти определения? Золото очень неохотно вступает в соединения с химическими элементами, которые не относятся к металлам. Самым простым примером является взаимодействие с кислородом: ведь неблагородные металлы в этом случае окисляются, а золото сохраняет свой внешний вид и структуру. Именно за эти качества желтый металл и получил определение «благородный». Редкость золота в природе, его долговечность и красота позволили ему получить еще и статус драгметалла. Каковы главные свойства золота?

Характеристика физических свойств металла

Золото — один из самых тяжелых металлов, которые известны человеку. Металл относится к 11 группе таблицы им. Д.И. Менделеева. В настоящее время известно 37 изотопов элемента, из которых в природе можно найти только один — Au197.

Золото как химический элемент известно еще в древнейших времен. Описание внешнего вида металла и его свойства интересовали многих ученых, относящихся к разным эпохам истории человечества. Золото — единственный металл, который обладает красивым желтым цветом изначально. В чистом виде цвет драгметалла яркий и теплый, не зря во все века его связывали с солнцем.

Плотность золота равна 19,32 г/см3, еще большей плотностью обладают только платина, осмий, рений и иридий. Представьте себе золотой куб с ребром в 1 метр — его вес составит 19,32 тонны. Вес такого же куба железа будет в три раза меньше – около 7 880 кг.

Золото плавится при температуре 1064,43°С – при дальнейшем нагревании начинает улетучиваться, отметка кипения находится на уровне в 2947°С. В расплавленном состоянии цвет металла сменяется с желтого на бледно-зеленоватый.

Твердость золота по шкале Мооса составляет всего лишь 2,5-3,0, в чистом виде металл отличается мягкостью. Именно поэтому в чистом виде драгметалл используется редко: для повышения твердости его сплавляют с другими элементами – серебром, медью, палладием. Многие при просмотре видео исторического характера или прочтении книг замечали, что часто герои пробуют золото «на зуб». Это действие как раз и помогало выявить обман: на золотых монетах оставался след от зуба, на поддельных из-за наличия других элементов в составе такой след оставить невозможно.

Золото во все века использовалось для изготовления различных изделий – украшений, посуды, статуэток. Подобное применение металла обеспечивают два важнейших свойства металла: ковкость и пластичность.

Желтый металл отличается от всех остальных наибольшей ковкостью. Его можно без нагрева расковать в тоненькие листочки толщиной до 0,1 мкм. Даже в таком «раскатанном» состоянии золото сохранит и цвет, и свои главные свойства. Примером подобного использования металла является сусальное золото для покрытия церковных куполов. Повышенная пластичность и тягучесть драгметалла также используется на благо промышленности: из золота растягивают тончайшие проволоки для микросхем.

Физические свойства золота обеспечивают металлу широкое применение в области микроэлектроники. Металл отличается низким сопротивлением, хорошими показателями теплопроводности и устойчивостью к окислительным процессам. Способность драгметалла отражать инфракрасный свет используют при остеклении высоток, при изготовлении стекол для морских судов, самолетов и вертолетов, визоров шлемов космонавтов.

Благодаря своим физическим свойствам желтый металл легко поддается самым разным видам обработки, включая полировку и пайку. Все эти качества наряду с легким вступлением в сплавы с другими металлами позволили золоту с древних времен занять лидирующее положение основного драгоценного металла и сырья большинства ювелирных изделий.

Характеристика химических свойств металла

Химическое обозначение желтого металла – Au, сокращение от «aurum», что с латыни означает «сияющая заря». Золото относится к инертным веществам. В стандартных условиях оно не вступают в реакции с природными веществами, единственное исключение – амальгама – соединение золота и ртути.

Химические свойства золота исключают растворение металла в кислотах и щелочах. Сделать это можно только в царской водке, представляющей смесь азотной и соляной кислот, причем обязательно в концентрированном виде. На фото трудов алхимиков разных времен можно рассмотреть, что эту реакцию сопровождали рисунком льва, пожирающего солнечный диск.

Золото можно растворить в жидком броме и водном растворе цианидов, но обязательно при наличии кислорода. Металл медленно растворяется в хлорной и бромной воде, в растворе йода в йодистом калии. С повышением температуры способность золота вступать в реакцию с другими соединениями возрастает: его можно растворить в селеновой кислоте. Кислота в этом случае должна быть горячей и иметь высокую концентрацию.

Свойства золота охватывают непрочность его соединений, которые очень легко восстанавливаются до чистого металла. Ту же самую амальгаму требуется просто нагреть до 800°С.

В домашних условиях практически никакие вещества вступить в реакцию с золотом не могут. Но не стоит забывать, что все ювелирные украшения – цепочки, серьги, браслеты, кольца – сделаны не из чистого золота, а его сплавов, где присутствуют другие металлы. Поэтому рекомендуется исключать взаимодействия золотых изделий с веществами, в составе которых есть ртуть, хлор и йод.

Химические свойства золота и его физические характеристики как металла не являются единственными качествами, которые активно используются человеком. У золота есть множество других полезных свойств, не зря оно активно используется в традиционной и народной медицине.

Золото в лечебных целях

Первые способы лечения желтым металлом, как и его основные физические и химические свойства нашли отражение в трудах древних ученых и алхимиков. Изучением золота занимались и во времена Средневековья, научные исследования в этой области продолжаются и сейчас. Ученые разных стран стремятся найти новые способы использования драгметалла в медицине и промышленности.

Еще в древности золото считали средством от многих болезней, настоящим эликсиром жизни. Наши предки считали, что если золото имеет силу над человеком, то оно способно вылечить его недуги: убрать боль, придать сил и бодрости, избавить от стресса, исключить появляющиеся симптомы заболеваний.

Лечебные свойства золота включают в себя:

Снятие воспалений;
Улучшение протекания обменных процессов в организме;
Излечение от аллергии;
Благоприятное воздействие на нервную систему;
Стимулирование мозговой активности и улучшение памяти;
Повышение выносливости организма человека.

При лечении золотом не требуется делать каких-либо особенных процедур, достаточно носить украшения из этого драгметалла. Древние врачеватели считали, что золото продлевает жизнь.

Основные свойства золота лечебной направленности используются обычно в нетрадиционной медицине. Золотые украшения рекомендуется носить всем, кто имеет проблемы с сердцем, печенью, страдает кожными заболеваниями, а также при женских проблемах. Драгметалл способен убивать вирусы и вредные микробы, поэтому может служить средством дополнительной профилактики в сезон гриппа простуды.

Полезные свойства солнечного металла позволяют народным лекарям рекомендовать ношение золота для:

Энергетической подпитки организма;
Приобретения уверенности в собственных силах;
Защиты от сглаза и порчи;
Сохранения хорошего настроения и быстрого восстановления сил;
Успешной борьбы с депрессиями и стрессами;
Продуктивной работы мозга и памяти.

Применение золота в лечебных целях может подойти не каждому: у некоторых людей проявляется индивидуальная реакция на металл.

Тем, кто любит носить много массивных украшений из желтого металла, требуется оценить, не наносят ли они вред организму. Свойства золота, направленные на помощь человеку, могут оказаться во все не полезными в отдельных случаях. При наличии чувствительности к металлу может ухудшиться рост волос, проявиться депрессия или просто преобладать плохое настроение, начаться разрушение зубов, наблюдаться сбои в работе внутренних органов или просто аллергия на кожных покровах. В таких ситуациях использование золотых украшений необходимо строго ограничить.

Немного о магии золота

Золото считается солнечным металлом, очень мощным и сильным элементом. Магические свойства золота, как металла Солнца, воздействуют на сильных людей, у которых в космограмме ярко выражены мужские знаки. По знакам зодиака драгметалл рекомендован к постоянному ношению для Львов, Тельцов и Овнов, по самочувствию можно носить украшения из золота Стрельцам, Водолеям, Скорпионам, Близнецам, для остальных знаков ношение золото должно иметь эпизодический характер.

Золото приносит богатство. Магическая характеристика металла свидетельствует о притяжении им новых денег, о наделении человека смелостью и мужеством, которые необходимы для достижения всех поставленных перед собой целей.

Медальон из золота в форме солнца с давних пор считается талисманов для тех, кто работает под землей. Он позволяет сохранить бодрость духа, восстановить физические силы, а также уберегает от обвалов и других несчастий. Медальон из драгметалла, носящийся в области солнечного сплетения, исполняет защитную функцию от любого приворота.

Для тех желающих, кто хочет испытать золото и его волшебное свойство металла, необходимо не просто носить драгоценные украшения, но и верить в их действие. Приобретая уверенность в себе, вы сможете претворить в жизнь все свои цели и мечты, еще недавно казавшиеся недостижимыми.

Самые разные свойства золота – физические, химические, лечебные – обуславливают его ценность в человеческом обществе и спрос на металл в современном мире. На рынке драгметалла уже много лет наблюдается дефицит: предложение намного ниже спроса. Золото, технический анализ которого показывает снижение продаж, постоянно растет в цене, но вот добыча металла год от года продолжает снижаться. Возмещение дефицита металла, который в силу своих характеристик востребован не только в области инвестирования и ювелирного дела, но и широко применяется в промышленном производстве, происходит только за счет плавки и повторного использования желтого металла.