золото, золотые украшения

В периодической системе элементов Д.Л. Менделеева золото занимает 79-ю клетку. Это значит, что атом золота имеет 79 вращающихся вокруг ядра электронов, несущих отрицательный заряд. Рядом с золотом с одной стороны расположены осмий, иридий, платина, а с другой — ртуть, таллий, свинец. Вместе с рутением, родием, палладием, осмием, иридием и платиной золото входит в группу благородных металлов, получивших свое название из-за весьма стойкого “нежелания” подвергаться химическим воздействиям и вступать в реакции.

Основные свойства

Начинать разговор о золоте лучше всего со свойств этого металла и только потом переходить к тому, как эти свойства используются человеком. Золото интересно тем, что в его характеристиках весьма часто употребляется слово “очень”, но редко “самый”, так как до “самого” этому металлу почти всегда немного не хватает.
Оно очень тяжелое, но платина все-таки тяжелее. Плотность золота 19,32 г/см3. Это значит, что золотой шар диаметром всего лишь 46 мм будет иметь массу, равную 1 кг. Здесь мы указали плотность химически чистого золота, но, поскольку в природе такое не встречается, его “естественная” плотность в зависимости от количества примесей может составлять от 15-16 до 18-19 г/см3. Литровая бутыль, заполненная золотым песком, имеет массу около 16 кг. Тяжесть золота — весьма благоприятное свойство для его добычи. Самые простые технологические процессы, такие, как, например, промывка на шлюзах, могут обеспечить весьма высокую степень извлечения золота из промываемой породы.
По плотности самые тяжелые металлы располагаются в следующем порядке: платина — 21,5 г/см3; золото — 19,3 г/см3; ртуть — 13,6г/см3; свинец — 11,4г/см3; серебро — 10,5 г/см3.
Золото — очень мягкий металл (и опять-таки не самый мягкий, свинец и олово, например, еще мягче). Чистое золото царапается ногтем. Мягкость всегда делала золото очень удобным для обработки материалом.
Но в то же время она никогда не доставляла радости владельцам золотых украшений, которые легко царапаются, теряют свой блеск и привлекательность. Поэтому при изготовлении ювелирных изделий в золото добавляют для крепости другие металлы, обычно медь или серебро.
Золото очень легко истирается, превращаясь в тончайшую пыль. Благодаря этому свойству оно рассеяно везде и, таким образом, широко распространено в природе.
Хорошо известны случаи, когда вокруг тех мест, где обрабатывали золото, оседала мельчайшая золотая пыль и на этом некоторые ловкачи сумели составить целые состояния.
Золото очень ковко и тягуче, что, конечно, является результатом его мягкости. Однако ковкость и тягучесть золота принято рассматривать отдельно, поскольку благодаря этим свойствам оно обладает такими возможностями для его обработки, которые могут поразить даже весьма осведомленного человека. Золото можно расковать до такой малой толщины, что оно станет прозрачным и будет на просвет зеленого цвета. Толщина такого золотого листка составляет 1 мкм (0,001 мм). 1 г золота можно превратить в проволоку длиной более 300 м, а одним килограммом золотой фольги можно покрыть поверхность площадью 530 м.
Золото — хороший проводник тепла и электрического тока, опять-таки очень хороший, но не самый. По этим качествам оно уступает четырем металлам, в частности серебру. Температура плавления золота 10630С, оно обладает большой летучестью, которая возрастает при повышении температуры.
Модуль упругости золота 79 х 103 Па, а предел прочности при разрыве в зависимости от способа его предварительной обработки (отожженное, литое и т.д.) колеблется от 100 до 140 Па. Наибольшей прочностью при разрыве обладает золотая проволока, протянутая в холодном состоянии.
В природе золото чаше всего встречается в самородном виде.
Кроме указанных, встречаются также минералы, в которых золото соединено с теллуром, — петцит, калаверит, креннерит, сильванит, нагиягит.
Самородное золото, имеющее примеси серебра и меди, существенно отличается от искусственных сплавов с этими же металлами. Сплав имеет однородную структуру, которая образуется в результате затвердевания расплавленной смеси металлов. Самородный металл появляется в результате кристаллизации из водных растворов.
В чистом виде золото имеет красивый соломенно-желтый цвет с сильным металлическим блеском. В данном случае можно сказать, что золото — самый желтый из всех металлов. В свое время его желтый цвет вводил в заблуждение алхимиков, которые именно в этом усматривали родство золота и серы.
В природе золото в чистом виде не встречается, а металлы-примеси (прежде всего медь и серебро) придают ему различные цвета и оттенки — от бледно-желтого (даже зеленоватого) до яркого желто-красного. Примесь палладия окрашивает золото в белый цвет (”белое” золото).
Цвет золота зависит также от толщины куска металла и его агрегатного состояния. Так, очень тонкая золотая пластинка имеет на просвет, как говорилось выше, зеленый цвет. Такого же цвета и расплавленное золото, а его пары — зеленовато-желтого. В дисперсном состоянии золото обычно рубинового или темно-фиолетового цвета. К цвету золота мы еще вернемся, когда будем говорить о его применении.
Иногда самородное золото бывает покрыто пленкой оксидов железа. В этом случае цвет его может быть самым заурядным - грязно-бурым, коричневым, а то и почти черным. При добыче такое золото бывает очень трудно отличить от вмещающей пустой породы, и поэтому нужен весьма тщательный контроль, чтобы избежать потерь. О таком золоте говорят, что оно “в рубашке”, которая может состоять не только из оксидов железа. В некоторых случаях это могут быть мельчайшие частицы пустой породы, вдавленные в поверхность золотины.
Надо сказать, что такая “рубашка” не только мешает различать золото, но и затрудняет его обработку — амальгамацию или цианирование. Поэтому горняки не любят золото в “рубашке”.
Сплавы золота с серебром, медью, платиной, палладием и другими металлами не являются химическими соединениями, а представляют собой твердые растворы (атомарные смеси). Атомы сплавленных металлов не обмениваются электронами. Именно это и является признаком отсутствия между ними химического взаимодействия. Способность ряда металлов образовывать сплавы с золотом объясняется прежде всего тем, что их атомные радиусы очень близки к атомному радиусу золота. Если атомный радиус золота равен 1,46 - А (1 ангстрем = 0,00000001 см), то висмута - 1,46, серебра - 1,44; платины 1,39.
Характерно то, что все металлы в сплаве с золотом имеют температуру плавления ниже, чем в чистом виде.
При нагревании до температуры, несколько меньшей температуры плавления, золото может свариваться, как железо. Тонкораспыленные частицы золота при нагревании агломерируются (спекаются) в более крупные образования. Золотую пыль можно заставить свариваться и при более низкой температуре, но для этого необходимо повышенное давление (сжатие).
Сплавление золота с другими металлами не только понижает температуру их плавления, но и изменяет механические свойства самого золота. В частности, серебро и медь резко повышают его твердость, и этим широко пользуются в ювелирной промышленности. Мышьяк, свинец, платина, кадмий, висмут, теллур придают золоту хрупкость. Особенно характерен в этом отношении свинец. Сплав, содержащий всего лишь 1 % свинца, при ударе разлетается на куски; при содержании свинца в сплаве 0,01 % замечательная ковкость чистого золота почти полностью парализуется.
Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи.
Дробность атомной массы природного золота (196,9) говорит о том, что оно состоит из смеси различных изотопов. Из 15 известных изотопов золота с атомной массой от 183 до 201 устойчивым (стабильным) является только изотоп Au = 197.
Как и положено “благородному” металлу, золото в химические соединения вступает очень неохотно, но с некоторыми элементами оно все-таки взаимодействует, в частности с галоидами (хлором, бромом, йодом), образуя соединения типа AuCl или AuCl3. Взаимодействует оно также с цианидами, ртутью и теллуром. В природе, правда, существуют соединения только с теллуром и крайне редко с ртутью. Все остальные соединения получены искусственным путем, в том числе и так называемое гремучее золото — Аu(МН)3(СН)3, которое легко взрывается при ударе или просто при нагреве.
В некоторых жидкостях, хотя и очень трудно, золото растворяется. В воде, содержащей хлор, серную кислоту или гумусовые кислоты, можно растворить небольшое количество золота; в смеси азотной (одна часть) и соляной (три части) кислот, называемой “царской водкой”, а также в цианидах (в слабых растворах) растворимость золота значительно выше, и этим широко пользуются в практике золотодобычи. Извлечение золота из руд, песков и концентратов, основанное на его растворении в цианидах, — один из основных процессов при его гидрометаллургической переработке.
Золото кристаллизуется в кубической системе. Форма кристаллов может быть удлиненной или октаэдрической. При затвердевании после плавки кристаллы золота выглядят неправильными многоугольниками: Чем медленнее идет охлаждение, тем больше размеры кристаллов. При отжиге или медленном охлаждении образуются кристаллы с прямыми ребрами.