ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

ЗОЛОТО


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ЗОЛОТО (Aurum) Au, хим. элемент I гр. периодич. системы, ат. н. 79, ат. м. 196,9665; относится к благородным металлам. В природе один стабильный изотоп 197Аu. Конфигурация внеш. электронной оболочки 5d106s1; степени окисления +1, +3, редко +5; энергии ионизации Аu0 : Аи+ : Аu2+ : Аu3+ соотв. равны 9,2258, 20,5 и 30,5 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,4 сродство к электрону 2,8 эВ; атомный радиус 0,144 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) Аu+ 0,151 нм (6), Аu3+ 0,082 нм (4), 0,099 нм (6). Содержание 3. в земной коре 4,3-10 % по массе, в воде морей и океанов менее 5.10-6 мг/л. Относится к рассеянным элементам. Известно более 20 минералов, из к-рых главный - самородное 3. (электрум, медистое, палладистое, висмутистое 3. и др.), представляющее собой твердый р-р Ag (от следов до 43%) в 3. и содержащее также Сu, Fе, Рb, реже - металлы платиновой группы, Mn, Bi и др. Хим. соединения 3. в природе редки, в осн. это теллуриды - калаверит АuТе2, креннерит (Au,Ag)Te2, сильванит AuAgTe4, петцит Ag3AuTe2, мутманнит (Ag,Au)Te, монтбрейит Аu2Те3 и др. 3. присутствует гл. обр. в кварце, карбонатах, пирите, арсенопирите, галените, сфалерите, халькопирите. В рудах 3. присутствует в виде вкраплений размерами б. ч. 0,1-1000 мкм, иногда находят самородки до неск. десятков кг. Генетич. типы пром. месторождений 3.: гидротермальные высокотемпературные золото-арсенопиритовой формации; гидротермальные среднетемпературные кварц-сульфидной и золото-кварцевой формаций; гидротермальные низкотемпературные золото-серебряной формации; месторождения выветривания и метаморфизованные; аллювиальные россыпи. 3. извлекают из собственно золотых руд и, попутно, из железных, медных, свинцово-цинковых и урановых руд. Мировые пром. ресурсы 3. (без СССР) ок. 65 тыс. т.
Свойства. 3. - желтый металл; кристаллич. решетка гранецентрир. кубическая, а = 0,40786 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m. Т. пл. 1064,4 °С, т. кип. 2880 °С; плотн. твердого 3. 19,32 г/см3, жидкого 17,22 г/см3 (1100°С); С0p 25,39 Дж/(моль.К); DH0пл 12,55 кДж/моль,DH0исп 348 кДж/моль; S0298 47,40 Дж/(моль.К); ур-ния температурной зависимости давления пара: для твердого 3. lgp (гПа) = 3,94 - 19820/T - 0,3061gT - 0,16.10-3 Т (298-1337 Т), для жидкого lgp(Пa) = 10,710 + 17866/Т (1337-3150 К); температурные коэф. линейного расширения (5,98-19,10).10-6 К-1 (40-1200 К), объемного (1,79-5,73).10-5 К-1 (40-1200 К); теплопроводность 318 Вт/(м.К) при 273 К; r (2,06-2,84).10-8 Ом.м (273-373 К), температурный коэф. r 4,0.10-3 К-1 (273-373 К); диамагнетик, магн. восприимчивость —29,59.10-6. Золото - очень мягкий и пластичный металл, твердость по Моосу ~ 2,5, по Бринеллю 220-250 МПа; модуль упругости 81 ГПа; sраст 10-25 МПа. 3. устойчиво на воздухе и в воде; с О2, Н2, N2, P, Sb и С непосредственно не взаимодействует. Фосфид Аu2Р3 (DH0обр -102 кДж/моль) и антимонид AuSb2 (DH0обр - 13 кДж/моль) получают косвенным путем. 3. не раств. в р-рах щелочей и к-тах, раств. в горячей H2SeO4, смесях к-т - Н24 с HNO3, H2SO4 с НМnО4, а также в царской водке (НСl + НNO3): Аu + HNO3 + 4НСl : H[AuCl4] + NO + 2Н2О; после осторожного выпаривания выделяются желтые кристаллы комплексной золотохлористоводородной к-ты НАuСl4.2О. В водных р-рах цианидов (Na, Ca, К) при доступе О2 или др. окислителей 3. раств. с образованием дицианоаурат-иона (цианирование): 2Au + 4CN- + Н2О + 0,5О2 : 2[Au(CN)2]- + 2OH-, что лежит в основе важнейшего пром. способа извлечения 3. из руд. С галогенами в отсутствие влаги 3. без нагревания не взаимод., при нагр. порошка 3. в атмосфере галогенов образуются золота галогениды. С мн. металлами 3. дает сплавы. На легком образовании амальгамы 3. основан один из методов извлечения 3. из горных пород. Соед. золота неустойчивы, в водных р-рах гидролизуются, легко восстанавливаются до металла. В табл. 1 приведены значения стандартных окислит.-восстановит. потенциалов E0 нек-рых соед. AuLn (где L - лиганд, п = 1,3). Важнейшим соед. 3. посвящены отдельные статьи [см. Золота цианиды, Золотоорганические соединения, Калия дицианоаурат(I)], ниже приводятся сведения о др. соединениях 3.
161_180-7.jpg
Гидроксид Au(OH)3 - темно-коричневые кристаллы; при нагр. дегидратируется с образованием сначала АuО(ОН), а затем сесквиоксида Аu2О3, к-рый выше 160°С разлагается на 3. и О2; р-римость в воде 2,4.10-12 моль/л при 20 °С, в р-рах НNО3 - до 0,38 моль/л при 25 °С, в р-рах NaOH - до 8.10-4 моль/л при 25°С. В последнем случае в р-ре 3. находится в виде гидроксоаурат-ионов [Аu(ОН)4]- (рН 7-13). Образуется Аu(ОН)3 при добавлении конц. р-ра щелочи или Mg(OH)2 к р-рам Н[АuСl4]. Ауpaты неустойчивы, легко разлагаются при нагревании. Аураты щелочных металлов хорошо раств. в воде, р-римость растет с увеличением ионного радиуса катиона; аураты Mg, Ca, Sr, Ba, Тl(I) ограниченно растворимы. Аураты с нек-рыми орг. в-вами образуют взрывчатые смеси. Предполагают, что при действии на гидроксид 3. р-ров щелочи образуются аурат-анионы [Н2АuО3]-, [HAuO3]2-, [AuO3]3-. См. также табл. 2.
161_180-8.jpg
Др. кислородные соед. 3. неустойчивы, легко образуют взрывчатые смеси. Соед. Аu2О3 с аммиаком Au2O3.4NH3 наз. "гремучим 3."; взрывается при 145°С, иногда и при более низких т-рах; без взрыва раств. в р-рах цианидов щелочных металлов. Гемисульфид 3. Au2S - черно-коричневые кристаллы; DG0обр 29 кДж/моль; плохо раств. в воде (произведение р-римости 4.10-69 при 25 °С), раств. в р-рах цианидов и полисульфидов щелочных металлов. Получают взаимод. конц. р-ра K[Au(CN)2] с H2S с послед. нагреванием до кипения с избытком соляной к-ты. Сесквисульфид Au2S3 - черные кристаллы; разлагается при нагр. до 200 °С; не раств. в соляной и серной к-тах, раств. в HNO3 с выделением элементарного 3., р-рах KCN, бромной воде. Получают взаимод. H2S с АuСl3 или комплексными хлоридами 3. в безводном эфире на холоду. Известны комплексные соед., содержащие анионы [AuS3]2-, [AuS2]-, [AuS]-, [Au(SO3)2]3-, [Au(S2O3)2]3- . Моноселенид AuSe существует в двух кристаллич. модификациях моноклинной сингонии. При обработке солянокислых р-ров 3. на холоду селеноводородом осаждается сесквиселенид Au2Se3.H2Se, устойчивый (после сушки) в интервале 40-390°С; при 535-650°C разлагается с выделением элементарного 3. Селенат (IV) Au2(SeO3)3.3H2SeO3 лимонно-желтые кристаллы; не раств. в воде, раств. в соляной и селенистой (при нагр.) к-тах. Селенат (VI) Au2(SeO4)3 желтые кристаллы; DH0обр — 954 кДж/моль; не раств. в воде, разлагается соляной к-той, раств. в H2SO4, HNO3 и горячей конц. H2Se04. Теллурид (гемителлурид) АuТе2 - кристаллы от латунно-желтого до серебристо-белого цвета с металлич. блеском; плотн. 9,3 г/см, DH0обр — 11 кДж/моль; хрупок, твердость по Моосу 2,5-3. Тиоцианат AuSCN - бесцв. кристаллы; не раств. в воде и орг. р-рителях; при 140°С разлагается до металлич. 3. и (SCN)n; под действием воды образует в р-рах прочные комплексные анионы [Au(SCN)2]- и [Au(SCN)4]- . Коллоидное 3. При восстановлении 3. в разб. р-рах его солей, а также при электрич. распылении 3. в воде образуются коллоидные р-ры 3., окраска к-рых зависит от степени дисперсности частиц, а интенсивность окраски от их концентрации. Частицы 3. в коллоидном р-ре отрицательно заряжены. Гидрофобный золь 3. в солянокислом водном р-ре можно представить схемой:
161_180-9.jpg
[Аu]m - ядро мицеллы (число атомов т в зависимости от условий может меняться от неск. сотен до миллионов единиц); АuСl4- - ионы, определяющие отрицательный заряд коллоидной частицы 3. и величину потенциала адсорбц. слоя толщиной d0; Н+ - противоионы, определяющие потенциал диффузионного слоя (электрокинетич. потенциал), из к-рых х ионов находится в размытой части двойного слоя толщиной d; n - кол-во ионов АuСl4-, адсорбированных на пов-сти ядра мицеллы, при этом п << т.
Получение. Источники золота - руды и пески собственно золотых россыпных и коренных месторождений (содержание 3. в них 5-15 г/т), а также промежут. продукты (0,5-3 г/т) свинцово-цинкового, медного, уранового и нек-рых др. произ-в. Из россыпей 3. извлекают гравитац. методами, используя т. н. ловушки, отсадочные машины, концентрац. смолы, шлюзы, разл. промывочные приборы. Со дна рек и озер золотоносные пески добывают и обогащают на драгах. При извлечении 3. из коренных руд используют комбинир. схемы, включающие обогатительные (гравитация, флотация) и металлургические (выщелачивание, ионообменная сорбция из пульп, цианирование, реже амальгамирование) операции. При использовании цианирования измельченную руду или концентрат обрабатывают р-ром NaCN при перемешивании; из цианистых р-ров 3. осаждают порошком Zn, с помощью ионообменных смол или активир. углей. Конечные продукты схемы - обычно гравитационный концентрат (т. н. золотая головка) и черновое 3. Очищают 3. растворением в царской водке с послед. избират. осаждением (напр., с помощью FeSO4), хлорированием в расплаве или р-ре (хлоринация) и электролитич. рафинированием в солянокислом р-ре.
Определение. Качественно 3. обнаруживают по образованию окрашенных осадков и р-ров. Используют р-ции соед. 3. с Hg2Cl2, H2O2, SnCl2, K4[Fe(CN)6], KI, бснзидином, 1-нафтиламином, о-толуидином, гваяковой смолой, комплексоном III, аскорбиновой к-той, фенилтиомочевиной, дитизоном, родамином, изохинолином и др. Можно использовать сорбцию на ионообменных смолах, а также методы электрофореза, хроматографии (круговой тoнкослойной, осадительной и распределительной), люминесценции. Количественно 3. определяют гравиметрически (в виде металлич. 3.), титриметрически (восстановлением Аu3+ с послед. титрованием избытка восстановителя), фотометрически (по оранжевой окраске бромаурат-иона, а также по интенсивной окраске соед. 3. с разл. орг. реагентами), электрохимически, спектральными методами, методами активац., атомно-абсорбц. и пробирного анализов. Для предварит. концентрирования 3. используют хим. методы, жидкостную экстракцию и хроматографию.
Применение. 3. - валютный металл, выполняет ф-цию всеобщего эквивалента денег. 3. и его сплавы используют для декоративных целей, изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, зубных протезов, деталей хим. аппаратуры, электрич. контактов и проводов, изделий микроэлектроники, для плакирования труб в хим. пром-сти, в произ-ве припоев, катализаторов, часов, для окрашивания стекол, изготовления перьев для авторучек, нанесения покрытий на металлич. пов-сти (в самолетостроении, космич. технике и др. областях). Искусств. радиоактивный изотоп 198Аu (T1/2 2,967 сут) используют для лечения опухолей в радиотерапии. Мировое произ-во 3. (без СССР) ок. 1100 т/год (1984). Осн. производители - ЮАР, СССР, Канада, США, Бразилия, Австралия. Нек-рые препараты Au(I) токсичны, накапливаются в почках, в меньшей мере - в печени, селезенке и гипоталамусе; накопление 3. в почках может привести к их заболеванию, а также к дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении. 3. было известно человеку уже в древнейшие времена; возможно, что оно явилось первым металлом, к-рый человечество стало применять для своих потребностей. Имеются данные о добыче 3. и изготовлении из него разл. изделий в Египте (4100-3900 до н. э.), Индии, Индокитае (2000-1500 до н. э.) и др.
===
Исп. литература для статьи «ЗОЛОТО»:
Бусев А. И., Иванов В. М., Аналитическая химия золота, М., 1973; Малышев В. М., Румянцев Д. В., Золото, М., 1979; Паддефет Р., Химия золота, пер. с англ., М., 1982; Благородные металлы. Справочник, под ред. Е. М. Савицкого, М., 1984; Марфунин А. С., История золота, М., 1987.
B. C. Стрижко, М. А. Меретуков.

Страница «ЗОЛОТО» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков