Доклад на тему благородные металлы

Обновлено: 04.10.2024

ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ
характеристика, свойства и применение

К драгоценным металлам относят золото, серебро, платину и металлы платиновой группы - палладий, родий, рутений, иридий и осмий. Они обладают красивым внешним видом, хорошим блеском, необходимой прочностью, высокой плотностью и устойчивостью к воздействию химических веществ и атмосферным влияниям, а также тягучестью, пластичностью и сплавляемостью с другими металлами. Название «драгоценные» данные виды металлов получили ввиду своей высокой стоимости. А благодаря своим свойствам они обрели второе название - «благородные».

Драгоценные металлы редко встречаются в природе и для их получения необходимо затратить много труда. По своему назначению благородные металлы играют двоякую роль:
1. Предназначены для промышленного использования (техника, электроника, медицинское оборудование, протезирование и т. д.).
2. Являются предметом инвестиций (изготовление монет, ювелирных изделий), используются как сокровища, резервы.

ХАРАКТЕРИСТИКА ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ

Золото - драгоценный металл, обладающий в чистом виде ярко-желтым блестящим цветом. Оно встречается исключительно в чистом виде, пластично (один грамм золота может вытягиваться в нить длиной до трех километров) и устойчиво к коррозии. Золото растворяется только в царской водке (смеси HN0₃ и НС1 в соотношении 1:3). Плотность -19320 кг/м 3 , температура плавления - 1064 °С. Золото словно самой природой создано для чеканки монет и производства ювелирных украшений. Оно входит как составная часть в золотовалютные резервы почти всех Центробанков мира.

Серебро – драгоценный металл белого цвета, блестящий, очень ковкий и тягучий: прокатывается в тонкие листы толщиной до 0,00025 мм и вытягивается в тончайшую проволоку. Серебро обладает самой высокой отражающей способностью (до 95%), хороший проводник электричества и тепла. Плотность - 10500 кг/м 3 , температура плавления - 961,9 °С. Устойчиво к воздействию влаги, но взаимодействует как с кислотами, так и с щелочами, чернеет при наличии в воздухе или воде сероводорода, образуя характерную патину.

Платина - драгоценный металл белого блестящего цвета, обладающий свойствами тягучести, тугоплавкости, отличной ковкости и химической стойкости. Имеет высокую плотность - 21450 кг/м 3 и высокую температуру плавления - 1772 °С. Не растворим в кислотах (кроме царской водки). По своей твердости этот металл выше золота и серебра, он не окисляется и широко применяется в ювелирном деле.

Палладий - серебристо-белый драгоценный металл, мягкий и ковкий. Он самый легкий, легкоплавкий, гибкий и пластичный из всех платиновых металлов, легко прокатывается, протягивается в проволоку, отлично полируется и не тускнеет, стоек к коррозии. Плотность палладия составляет 12020 кг/м 3 , температура плавления - 1552 °С. Химические свойства палладия немного ниже платины. Он легко растворяется в «царской водке» и азотной кислоте. В ювелирной промышленности используется как компонент сплава белого золота и высокотемпературных припоев.

Родий - драгоценный металл голубовато-белого цвета, тугоплавкий, обладающий повышенной твердостью и хрупкостью, а также отражательной способностью. Химически очень пассивен - не окисляется на воздухе, в воде, не взаимодействует с кислотами и их смесями, растворяется в щелочных растворах цианидов. Плотность - 12420 кг/м 3 , температура плавления - 1960 °С. В ювелирном деле родий применяется как материал декоративно- защитного покрытия (родирования) серебряных и золотых (из белого золота) ювелирных изделий.

Рутений - серебристо-белый металл, по внешнему виду похож на платину, но более твердый, хрупкий и тугоплавкий. Плотность - 12370 кг/м 3 , температура плавления - 2950 °С. Этот драгоценный металл назван в честь России. Его открыл 1844 профессор Казанского университета К.К.Клаус. Он самый редкий из платиновой группы. Обладает высокой химической стойкостью. Может применяться как компонент платиновых сплавов.

Иридий - серовато-белый драгоценный металл, отличающийся от других своей высокой твердостью, хрупкостью и тугоплавкостью. Необыкновенно химически стоек - не вступает в реакцию со щелочами, кислотами и их смесями; с трудом поддается механической обработке (давлением - только в раскаленном состоянии). Плотность - 22420 кг/м 3 , температура плавления 2450 °С. Используется в химической промышленности и в ювелирном производстве.

Осмий - белый с серо-голубым оттенком драгоценный металл, очень тугоплавкий, тяжелый, твердый и хрупкий. Температура плавления самая высокая из металлов платиновой группы - 3047 °С, плотность - 22480 кг/м 3 . Механической обработке не поддается, не растворяется в кислотах и «царской водке». Ему присущ неприятный раздражающий запах, похожий на смесь хлорки и чеснока. Применяется в сплавах с платиной для придания им твердости и упругости.

Валютные драгоценные металлы

Из всех драгоценных металлов только четыре стали биржевыми товарами и используются для инвестирования.
1. Золото - как химический элемент обозначается символом Au. Стандартный биржевой код – XAU.
2. Серебро - химический символ Ag. Биржевое обозначение – XAG.
3. Платина - обозначается как Pt. В котировках именуется XPT.
4. Палладий - в таблице химических элементов именуемый как Pd, биржевой код – XPD.

Драгоценные металлы редко встречаются в природе и добыча их очень трудоемка. Кроме того, исторически из золота и серебра, а в определенные времена также из платины и палладия изготавливались монеты. Все это позволяет использовать благородные металлы в качестве средства накопления и обмена.

Основным валютным металлом является золото, хотя и серебро использовалось в денежном качестве, но практически потеряло эту функцию. В настоящее время серебро хранится в составе валютных резервов некоторых Центральных банков, но в достаточно малых объёмах.

Цены на драгоценные металлы

Цены на драгоценные металлы зависят от ряда факторов:
а) от спроса и предложения: например, незаменимость родия при производстве автомобильных катализаторов - поддерживает постоянную высокую цену на этот металл,
б) от продажи государственных запасов: например, заявление любой страны о продаже части своих запасов драгоценных металлов может существенно повлиять на цену, т.к. данная продажа будет носить незапланированный «шоковый» вброс благородного металла на рынок.

Рассмотрим цены за тройную унцию на драгоценные металлы 23 марта 2013 года.
Золото - главный драгоценный металл, признанный таковым по всему миру с древнейших времён. Золото словно самой природой создано для чеканки монет и производства ювелирных украшений. Цена - $ 1608,00.

Серебро - драгоценный металл известный человечеству с древнейших времён. Это связано с тем, что в свое время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде - его не приходилось выплавлять из руд. Цена - $ 28,00.

Самородная платина обычно представляет собой естественный сплав с другими благородными (палладий, иридий, родий, рутений, осмий) и неблагородными (железо, медь, никель, свинец, кремний) металлами. Цена - $ 1577,00.

В последнее время драгоценный металл палладий постепенно занимает достойное место в ювелирных коллекциях. Особенно же вырос на него спрос, когда развернулся выпуск автомобильных катализаторов. Цена - $ 757,00.

Мировые запасы драгоценного металла родия оценивают всего в несколько тонн, а ежегодную добычу измеряют сотней килограммов. Родий настолько дорогой металл, что чаще всего его применяют только в тех областях, где он совершенно незаменим. Цена - $ 1170,00.

Греческое слово osme (запах) дало имя открытому 200 лет назад драгоценному металлу осмию. В природе чистый осмий не найден и известен лишь связанным в минералах другим платиновым металлом — иридием. Цена - $ 360,00.

Иридий был открыт в 1803 году. Самостоятельное применение достаточно редко и чаще всего его используют в качестве лигатуры. Цена- $ 970,00.

Металл рутений назван в честь России. Его используют при изготовлении проводов, контактов, электродов, лабораторной посуды, ювелирных изделий. Цена - $ 65,00.

ИНВЕСТИЦИИ В ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ

Инвестиции в драгоценные металлы во все времена, как правило, отличались хорошей доходностью и почитались инвесторами, как неплохой финансовый инструмент. Существует несколько способов инвестирования в драгоценные металлы:
1. Купить монеты (инвестиционные и памятные). Стоимость монеты растет в зависимости от изменения цены на драгоценные металлы и ее нумизматической ценности. Лучше всего приобретать монеты, выпущенные небольшим тиражом: до 1000 экземпляров для золотых монет и до 7000-8000 - для серебряных.
2. Купить слитки. Слитки из драгоценных металлов могут быть разной величины: от 1 грамма до нескольких килограмм. При этом инвестор несет дополнительные расходы за хранение слитков, а при продаже слитка должен будет выплатить НДС.
3. Открыть металлический счёт в банке. Инвестор при открытии счета покупает драгоценный металл по текущей мировой цене либо по курсу Центрального банка. Закрывая счет, «продает» банку золото по цене, сложившейся в день закрытия. Кроме того, владелец счета сроком на 1-12 месяцев может рассчитывать на вознаграждение в размере, в зависимости от банка и срока действия счета, как правило, 1-5% годовых.
4. Открывать депозит с привязкой к драгоценному металлу. Банки предлагают срочные вклады в драгметаллах. Прибыль инвестора будет складываться как за счет курсовой разницы на золото, так и за счет начисления процента на сумму вклада. Однако в этом случае инвестор теряет возможность оперативного управления своим инвестициями и вынужден полагаться на то, что курс на момент окончания срока вклада будет выше, чем на момент его начала.

ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ

Несмотря на малое распространение в природе и сравнительно высокую стоимость, драгоценные металлы и их сплавы имеют широкое применение в современной технике и в быту. Это связано с разнообразием их физико-химических свойств, а также с некоторыми их особыми свойствами.

Драгоценные металлы золото, серебро и платина – высокопластичные и ковкие металлы. Они хорошо прокатываются в тонкие листы, протягиваются в тонкую проволоку и штампуются. Высокая пластичность золота позволяет из 1 грамма получить пластину в 27 м 2 , или 3 км проволоки. Золото имеет значительную механическую прочность: проволока сечением 1мм 2 разрывается лишь при нагрузке 27 кг. Оно обладает высокой теплопроводностью и как большинство металлических веществ большой электропроводностью. Теплопроводность и электропроводность серебра выше всех металлов, за ним следуют медь и золото. Платина обладает низкой электропроводностью. Золото и серебро сравнительно легкоплавкие. Драгоценные металлы осмий, иридий, рутений, родий, палладий обладают высокой механической прочностью, твердостью (твердость первых трех близка к закаленной стали), высокой температурой плавления (тугоплавкие) и кипения.

По плотности, атомному числу, атомной массе платиновые металлы являют две триады, которые, в свою очередь, вместе с золотом и серебром образуют две подгруппы благородных металлов:
а) тяжелые платиновые металлы (осмий, иридий, платина) совместно с золотом,
б) легкие платиновые металлы (рутений, родий, палладий) совместно с серебром.

Для драгоценных металлов характерна высокая стойкость по отношению к химическим реактивам, которая, однако, проявляется по-разному. По мере возрастания химической устойчивости благородные металлы могут быть расположены в следующем порядке:
а) наименее устойчивые: серебро, палладий, осмий;
б) устойчивые: платина, золото;
в) весьма устойчивые: рутений, родий;
г) наиболее устойчив иридий.

СПЛАВЫ ИЗ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ

Чистые драгоценные металлы являются либо сравнительно мягкими, особенно золото и серебро, либо хрупкими, как иридий или осмий, либо тугоплавкими как иридий, рутений и осмий. Поэтому в чистом виде они редко используются в промышленности, а также при изготовлении ювелирных украшений и других бытовых изделий. Для придания драгоценным металлам определенных технологических свойств к ним добавляют в определенных соотношениях другие металлы. Эти металлы называются легирующими или лигатурой. Легирующими могут быть как драгоценные, так и недрагоценные металлы, но полученные сплавы называются драгоценными.

Каждый легирующий металл играет свою роль в установлении характеристик сплава.
Серебро в качестве легирующего металла придает золотым сплавам мягкость, ковкость, понижает температуру плавления и изменяет цвет золота.
Платина значительно повышает температуру плавления сплава, делает его более твердым и упругим. Добавление платины (и металлов платиновой группы) изменяет цвет золотого сплава на белый.
Добавление меди повышает твердость золотого сплава, сохраняя при этом ковкость и тягучесть. Сплав приобретает красноватые оттенки.

В ювелирном деле обычно используются три вида сплавов: золотые, серебряные и платиновые. Содержание в сплаве основного драгоценного металла является его пробой. В настоящее время в Российской Федерации действуют следующие пробы ювелирных изделий:
а) для золота — 375, 500, 585, 750, 958 и 999-я;
б) для серебра — 800, 830, 875, 925, 960 и 999-я;
в) для платины — 850, 900 и 950-я;
г) для палладия — 500, 850-я.

Для обозначения сплавов в стандарте приняты следующие сокращения: Зл-золото; Ср-серебро; Пл-платина; Пд-палладий; Рд - родий; И - иридий; М - медь; Н - никель; Ц - цинк; Кд -кадмий; Ост. — остальное.

Наименование марок сплавов состоит из букв, обозначающих компоненты сплава, и следующих за ними цифр. Цифры, стоящие после букв, указывают номинальное содержание компонента в сплаве в тысячных долях (проба), если компонент- драгоценный металл, и процентах, если компонент - недрагоценный металл. Последний компонент в наименовании марки сплава не обозначается, если он неблагородный.
Например: ЗлСрПдМ 375-100-38, ЗлСрПл 585-255-160, ЗлСрНЦ 750-150-7-5, СрМ 925, ПлПд950-50, ПдСрН850-130.

Применение драгоценных металлов

Драгоценные металлы активно используются в ювелирной промышленности, однако нельзя сказать, что сугубо этим и ограничивается сфера их применения. К примеру, свыше 98% родия используется для изготовления автомобильных катализаторов. Применение драгоценных металлов широко распространено в различных видах деятельности: технике, электронике, медицине.

В медицине драгоценные металлы применяют для изготовления инструментов, деталей приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра. Сплавы платины с иридием, палладием и золотом почти незаменимы при изготовлении игл для шприцев.

В электротехнической промышленности из драгоценных металлов изготовляют контакты с большой степенью надёжности (стойкость против коррозии, устойчивость к действию образующейся на контактах кратковременной электрической дуги). В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5 % палладия).

Высокие каталитические свойства некоторых драгоценных металлов позволяют применять их в качестве катализаторов: платину - при производстве серной и азотной кислот; серебро - при изготовлении формалина. Радиоактивное золото заменяет более дорогую платину в качестве катализатора в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Стойкие драгоценные металлы идут на изготовление деталей, работающих в агрессивных средах - технологические аппараты, реакторы, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, аппаратуру для производства оптического стекла и стекловолокна, термопары, эталоны сопротивления и др.

В качестве покрытий других металлов драгоценные металлы предохраняют основные металлы от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие благородным металлам (например, отражательная способность, цвет, блеск и т. д.).

Благородные металлы - Реферат

Очень долгое время, почти до конца XVIII в., считалось, что существует всего 7 металлов: золото, серебро, ртуть, медь, железо, олово, свинец. Золото и серебро, не изменяющиеся при действии воздуха, влаги и высокой температуры, получили название совершенных, благородных металлов. Прочие же металлы, которые под действием воды и воздуха теряют металлический блеск, покрываясь налетом, а после прокаливания превращаются в рыхлые, порошкообразные «земли» или «окалины» (оксиды), были названы несовершенными, неблагородными.

Дополнительная информация

История развития производства

Такое деление металлов нередко применяется и в наши дни, но с тем отличием, что к двум благородным металлам древнего мира и средневековья - золоту и серебру - на рубеже XVIII и XIX вв. прибавились платина и четыре ее спутника: родий, палладий, осмий, иридий. Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г.

Благородные металлы очень мало распространены в природе. В природе благородные металлы встречаются почти всегда в свободном (самородном) состоянии. Некоторое исключение составляет серебро, которое находится в природе и в виде самородков, и в виде соединений, имеющих значение как рудные минералы (серебряный блеск, или аргентит Ag₂S, роговое серебро, или кераргирит AgCl, и др.).

История благородных металлов - одна из самых интересных глав истории материальной культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях эпохи неолита (V-IV тысячелетия до н.э.).

И в древности, и в средние века основными областями применения золота и серебра были ювелирное дело и изготовление монет. При этом недобросовестные люди, как ремесленники, так и лица, стоявшие у власти, прибегали к обману, не гнушались сплавлением драгоценных металлов с более дешевыми - золота с серебром или медью, серебра с медью. Хорошо известен рассказ древнегреческого писателя Плутарха о том, как сиракузский царь Гиерон II поручил Архимеду узнать, нет ли примеси серебра в золотой короне, изготовленной по заказу царя.

Ученый, пользуясь открытым им законом, взвесил корону сначала на воздухе, а затем в воде и вычислил ее плотность. Она оказалась меньше, чем у чистого золота. Так был разоблачен корыстный ювелир.

Способ испытания золотых и серебряных изделий (особенно монет) на чистоту был известен уже в глубокой древности. Он состоял в сплавлении пробы металла со свинцом и затем в окислительном обжиге жидкого сплава в сосуде из пористого материала (костной золы). При этом свинец и другие неблагородные металлы окислялись. Расплавленная смесь оксида свинца PbOс другими оксидами всасывалась пористым материалом, а благородный металл оставался неокисленным. Зная массу взятой пробы и массу выделенного из него «королька» золота или серебра, определяли содержание благородного металла в пробе.

Совершенно очевидно, что Архимед не мог воспользоваться этим приемом для разрешения заданного ему вопроса; к тому же Гиерон II запретил повреждать корону. А пробирных игл в то время в Древней Греции не было, как не были известны и способы разделения золота и серебра.

Пробирные иглы изготовляют из золота и меди (или серебра и меди), взятых в различных отношениях, заданных заранее. На отполированной поверхности пробирного камня (черного кремнистого сланца) наносят черту сперва испытуемым изделием, затем пробирной иглой, наиболее близкой к нему по цвету, а потом иглами соседних составов. Сравнивая окраску всех этих черт, можно определить приблизительно содержание благородного металла в испытуемом предмете. Пробирные иглы применялись уже в Древней Индии. В Западной Европе появились около XIV в.

И в древности, и в средние века подделка золота и серебра была широко распространена. Несмотря на жестокие наказания, которые угрожали фальсификаторам монеты (начиная с отсечения кисти и кончая сожжением заживо), «проклятая страсть к золоту» брала верх. Та же страсть была движущей силой алхимии .

Называя главные моменты ранней стадии периода первоначального накопления капитала, К.Маркс прежде всего отмечает открытие золотых и серебряных рудников в Америке. Были найдены богатые месторождения золота в Мексике (1500), в Перу и Чили (1532), в Бразилии (1577). Серебряные руды были обнаружены во второй трети XVI в. в Мексике и Перу. В XVI в. большие количества золота и серебра стали поступать из Нового Света в Европу.

Первую в России золотую россыпь обнаружил весной 1724 г. крестьянин Ерофей Марков в районе Екатеринбурга. Ее эксплуатация началась только в 1748 г. Добыча уральского золота медленно, но неуклонно расширялась. В начале XIX в. были открыты новые месторождения золота в Сибири. С 1821 по 1850 г. в России было добыто 3293 т золота, т.е. почти в 3,9 раза больше, чем во всех остальных странах мира (893 т).

С открытием богатых золотоносных районов в США (Калифорния, 1848 г.; Колорадо, 1858 г.; Невада, 1859 г.; Аляска, 1890 г.), Австралии (1851), Южной Африке (1884) Россия утратила свое первенство в добыче золота, несмотря на то что были введены в эксплуатацию новые месторождения, главным образом в Восточной Сибири.

Добыча золота велась в России полукустарным способом, разрабатывались преимущественно россыпные месторождения. Свыше половины золотых приисков находилось в руках иностранных монополий. Самородная платина, по имеющимся данным, была известна в Древнем Египте, Эфиопии, Древней Греции и в Южной Америке. В XVIII в. испанские колонизаторы обнаружили в золотых россыпях в Колумбии самородки тяжелого тускло-белого металла, который не удавалось расплавить. Его назвали платиной (уменьшительное от исп. рlаtа - серебро). В 1744 г. испанский путешественник Антонио де Ульоа привез образцы платины в Лондон. Ученые очень заинтересовались новым металлом. В 1789 г. А. Лавуазье включил платину в список простых веществ. Но вскоре оказалось, что самородная платина содержит другие, еще неизвестные металлы.

В 1803 г. английский физик и химик У.Уолластон открыл в ней палладий, получивший свое название от малой планеты Паллады, и родий, названный так по розово-красному цвету его солей (от греч. rhodon- роза). В 1804 г. английский химик С.Теннант, исследуя остаток от растворения самородной платины в «царской водке» (смесь азотной и соляной кислот), нашел в нем еще два новых металла. Один из них - иридий - получил название вследствие разнообразия окраски его солей (от греч, iris- радуга). Другой был назван осмием по резкому запаху его оксида OsO₄(от греч. osme- запах). Наконец, в 1844 г. профессор Казанского университета К.К. Клаус открыл еще один спутник платины - рутений (от лат. Rhuthenia- Россия).

Материалом для исследования К.К. Клауса служили остатки от аффинажа (очистки) уральской самородной платины. Она была открыта в золотоносных песках Верх-Исетского горного округа в 1819 г. Вскоре и в других местах было найдено «белое», «лягушечье» золото или «серебрецо». В 1823 г. В. В. Любарский показал, что все эти находки не что иное, как самородная платина.

В 1824 г. на Урале было добыто 33 кг самородной платины, а в 1825 г. уже 181 кг. Незадолго перед этим (в 1823 г.) был уволен в отставку министр финансов Д.А. Гурьев, приведший Россию на грань денежной катастрофы. Его преемник Е.Ф.Канкрин, чтобы спасти положение, наметил в числе прочих мер чеканку платиновой монеты. В 1826 г. горные инженеры П.Г.Соболевский и В.В. Любарский разработали технологию получения ковкой платины.

Способ этот состоял в следующем: губчатую платину, полученную прокаливанием «нашатырной платины», т.е. гексахлорплатината аммония, набитую в цилиндрические железные формы, сильно сдавливали винтовым прессом и полученные цилиндры выдерживали при температуре белого каления около 36 ч, после чего из них отковывали полосы или прутки. К концу 1826 г. этим способом было получено 1590 кг ковкой платины. Ранее по способу парижского ювелира Жаннетти платину сплавляли с мышьяком. Сильным прокаливанием на воздухе мышьяк выжигали из полученных слитков, после чего их подвергали горячей ковке. Этот способ был крайне опасен для здоровья и сопряжен с большими потерями платины. За рубежом его заменил способ У.Уолластона, который хранился в тайне и был опубликован только в 1829 г. В основных чертах он схож со способом П.Г.Соболевского. Получение изделий посредством прессования и последующего спекания порошков металлов, карбидов и других соединений широко применяется под названием металлокерамики или порошковой металлургии.

В 1828 г. был начат выпуск платиновой монеты достоинством в 3,6 и 12 руб. Но в 1845 г. царское правительство решило прекратить ее чеканку, а в 1862 г. продало за бесценок иностранной фирме остатки от аффинажа платины, накопившиеся на Монетном дворе.

В конце XIX в. спрос на платину сильно возрос, в частности, вследствие ее применения как катализатора в производстве серной кислоты. Однако владельцы уральских платиновых приисков, которые поставляли тогда около 95% мировой добычи платины, вместо того чтобы наладить аффинаж платины и производство платиновых изделий и препаратов, предпочли продавать сырую платину за границу. Так, Россия, будучи монополистом по добыче самородной платины, оказалась вынужденной покупать за рубежом платиновую посуду, проволоку и др. Только в 1914 г. был запрещен вывоз сырой платины, а в 1915-1918 гг. построен платино-аффинажный завод в Екатеринбурге.

Вскоре (в 1918 г.) была введена государственная монополия на добычу, очистку и куплю-продажу драгоценных металлов. Тогда же по инициативе проф. Л. А.Чугаева был основан при Академии наук Институт по изучению платины и других благородных металлов (в 1934 г. вошел в состав Института общей и неорганической химии АН СССР). Его директорами были Л.А.Чугаев и Н.С.Курнаков.

В годы первой мировой и гражданской войн добыча золота и платины сильно упала. Но уже в 1921 г. Совнарком РСФСР издал постановление «О золотой и платиновой промышленности». В нем указывалось, что месторождения золота и платины составляют собственность государства, отмечалось особо важное значение их разработки и предусматривался ряд мер, направленных на восстановление и развитие добычи этих металлов. Так была возобновлена работа золотых и платиновых приисков, но с применением механизации в невиданных ранее масштабах. За годы Советской власти были открыты и введены в эксплуатацию месторождения золота в Сибири, Казахстане, Приморье и других районах СССР. Была налажена комплексная переработка медно-никелевых сульфидных руд Заполярья с извлечением из них драгоценных металлов.

В капиталистических странах (по оценке на 1970 г.) общая добыча золота составляла 1293,8 т, в том числе 999,7 т приходится на Южно-Африканскую Республику, 74,2 т - на Канаду, 52,9 т - на США, 21,5 т - на Австралию, остальное - на Японию, Мексику и Индию.

Главные зарубежные поставщики платины и ее спутников - ЮАР, Канада, Колумбия, США. Относительная стоимость платиновых металлов на рынках Запада (по данным конца 1960 г. составляла, если принять стоимость золота за единицу:

Благородные металлы: список, свойства и применение

Благородные металлы — группа редких химических элементов, которые остаются стабильными продолжительное время при взаимодействии с агрессивными элементами, например, кислородом, без проявления на своей поверхности следов коррозии или других нежелательных химических реакций. В мире принято относить к этой категории: медь (Cu), серебро (Ag), золото (Au), платина (Pt), палладий (Pd), иридий (Ir), осмий (Os), рутений (Ru), родий (Rh) и рений (Re).

Общие сведения и история происхождения

Самородок платины

Ранняя история золота окутана мифами. Из-за своего цвета, золото связывали с солнцем, оно играло важную роль в религиозных церемониях древних цивилизаций. Древние летописи содержат интригующие легенды о царе Мидасе и Золотом руне. Даже сегодня духовные традиции многих народов приписывают золоту особые очищающие и исцеляющие силы. В древнем Египте только фараонам разрешалось украшать себя золотом.

Еще в 3000 году до нашей эры египтяне отливали золотые слитки и ставили на них штампы с именем фараона. Около 550 г. до н.э. лидийский царь Крез стал первым, кто ввел монеты из чистого золота. К 4 веку до н. э. золото добывали на территориях юго-восточной Европы, Индии и Африки и использовали для чеканки монет и украшений.

Как и история золота, история платины начинается в Египте. Египтяне более 3000 лет назад создавали золотые украшения инкрустированные платиной. Около 100 лет до н.э. коренные жители Южной Америки использовали платину для создания металлических носовых колец и других церемониальных предметов. Когда испанские конкистадоры захватили эти земли в 16-м веке в поисках золота, они практически не обращали внимания на платину, которую считали плохим металлом, потому что с ним было трудно работать.

Шведский ученый Теофил Шеффер объявил платину драгоценным металлом только в 1751 году. В 1783 году французский химик Франсуа Шабано открыл способ ее очистки. В Нью-Йорке начали использовать платину в ювелирных украшениях. С началом Второй мировой войны Pt перестала быть доступной для ювелиров. Правительство США объявило его стратегическим металлом и запретило его использование во всех невоенных целях.

В послевоенные годы сильный спрос на белое золото открыл новую ювелирную эпоху для металла . Сегодня он является предпочтительным в Японии, а в США занимает более 40 процентов рынка обручальных колец. При этом только 4 % мировой платины используется для производства монет и слитков, остальной объем используется в промышленности.

Серебро на протяжении тысячелетий использовалось для ювелирных украшений, монет, предметов культа и посуды. Первые крупные центры добычи серебра и ремесленного производства из него были в Турции и Греции.

Виды и свойства благородных металлов

Благородные металлы играют важную роль в широком спектре технологий. Они соответствуют группе переходных металлов периодической таблицы Менделеева. Перечень благородных металлов:

Медь (Cu) довольно распространенный и дешевый цветной металл, какой обладает превосходной электропроводностью и теплопроводностью. Она широко используется в линиях электропередач, сантехнике и для изготовления бытовой посуды. Медицинское применение меди — использование в качестве антибиотиков, противогрибковых и антимикробных агентов.
Серебро (Ag) обладает хорошей электропроводностью, химической стабильностью, каталитической активностью и антимикробными свойствами. Поэтому используется для улучшения микробного качества и характеристик питьевой воды. Основными источниками Ag являются связанные элементы при добыче медных, медно-никелевых, Au, свинцовых и свинцово-цинковых руд, добываемых в России, Канаде, Мексике, Перу, Австралии и США.
Золото (Au), обладает исключительной химической стабильность и хорошей электропроводностью и может использоваться для надежных контактов в высокоточных приборах. Исторически, накопление золота людьми свидетельствовало о богатстве. Это самый ковкий из драгоценных металлов и поэтому может быть обработан с помощью простых инструментов при формировании сложных форм.
Платина (Pt) менее распространена, чем Cu, Au или Ag, но в истории драгоценных металлов она занимает более почетное место. Она пластичная и податливая, но плотнее и тяжелее в обработке, чем серебро и золото. В природе встречается очень редко. Металл широко используется в ювелирных изделиях, приборах для лабораторного использования и во многих ценных промышленных изделиях, включая термопары и противоопухолевые препараты. Он также используется для электрических контактов, устойчивых к коррозии устройств и в стоматологии. Pt также дает свое название отдельному подмножеству элементов, известному, как платиновая группа, в которую входят Ru, Rh, Pd, Os, Ir.
Палладий (Pd), представляет собой серебристо-белый металл, его часто можно найти в отложениях с Pt, Ni и Cu. Pd устойчив к коррозии, а его сплавы используются в ювелирном деле как «белое золото». Одним из отличительных свойств Pd является его огромная способность поглощать водород в соотношении около 900: 1 по объему, что делает его отличным катализатором реакции гидрирования и дегидрирования.
Иридий (Ir) представляет собой серебристо-белый металл с высокой устойчивостью к коррозии и плотностью 22,55 г/см3. В природе встречается довольно редко, и зачастую с другими драгоценными металлами. Как металл, он неработоспособен, но имеет широкое применение в космических компонентах и специальных свечах зажигания при сплавлении с Pt.
Осмий (Os) входит в группу Pt и часто встречается в его рудах. Как и Ir, он также очень редкий и имеет высокую плотность 22,58 г/см3 и высокую Т плавления 3000 C. Хотя Os является неработоспособным металлом, сплавы Os-Pt тверже Pt и часто используются в специальном оборудовании. Его оксид OsO 4 довольно токсичен для дыхательной системы человека.
Рутений (Ru) встречается в качестве второстепенного компонента руд Pt, химически инертен и имеет серебристый цвет. Ru имеет электронную конфигурацию внешней оболочки [Kr] 4d7 5s1, что делает его более похожим на Rh, Au и Pt. На уровне концентрации менее 1% Ru может повысить твердость сплавов Pt и Pd и коррозионную стойкость титана (Ti). Встречается в суперсплавах, работающих при экстремально высоких температурах, например, в турбинах реактивных двигателей.
Родий (Rh) – твердый, серебристый переходный металл, устойчивый к коррозии и очень инертный. Один из наиболее редких на Земле. Обладает высокой отражательной способностью и долговечностью. Как объемный металл, он в основном используется. как легирующий агент для твердости Pt и Pd. Такие сплавы идут в обмотках печей, элементах термопар и для изготовления втулок при производстве стекловолокна. Добавление Rh увеличивает как рабочую температуру, так и механические свойства материала.
Рений (Re) обладает температурой плавления, которую превосходят только вольфрам W и углерод C. Это плотный металл с бело-серебряным оттенком. Re чаще добывается вместе с Мо, чем с Pt. Несмотря на то, что он не относится к платиновой группе, он имеет аналогичные коррозионно-стойкие и высокотемпературные легирующие свойства. Re является более пластичным при низкой температуре и более стабильным при высоких, что также позволяет ему противостоять электронным ударам во время генерации рентгеновских лучей и усиливать термопары при экстремальных температурах.

Свойства благородных металлов проявляются в связи с тем, что они обычно кристаллизуются в гранецентрированной кубической ГЦК-структуре, за исключением Ru, Re и Os, которые имеют гексагональную плотноупакованную ГПУ-структуру.

Добыча и обработка

Добыча золота

На долю продуктов горнодобывающей промышленности приходится 70-85% от общего объема новых поставок благородных металлов, а остальная часть получается при переработке имеющихся металлов.

Самым крупным производителем золота в мире по результатам 2019 года является Китай. В общей сложности азиатская страна добывает 420 тонн золота из рудников. За Китаем следует Австралия, добывающая 330 тонн золота и на третьем месте Россия с 242 тоннами.

Ожидается, что мировая добыча золота вырастет в 2023 г, на 2,5%, достигнув 132.1 млн. унций Значительное увеличение добычи золота в этот период планируется и в России. На золотодобывающем производстве Наталка в Магаданской области планируют увеличить производство на 300 унций дополнительно к достигнутым объемам 2019 года.

Мексика и Перу — две испаноязычные страны на американском континенте, которые производят серебра больше всех в мире. Производство серебра в 2019 году в мире составило 27 000 метрических тонн и значительно возросло по сравнению с 20 800 метрических тонн в 2005 году.

В 2019 году тремя ведущими странами-производителями серебра в мире были Мексика -196,6 млн. унций, Перу -144,9 млн. унций и Китай -114,9 млн. унций.

По итогам 2019 г. добывающие компании России получили 1119 т или 39.4 млн. унций серебра, обеспечив значительный ежегодный рост добычи.

Крупнейшими производителями платины являются Южная Африка и Россия, на долю которых приходится 89% мировых запасов, оцениваемых примерно в 69 000 метрических тонн. Около 95 процентов, находится в земной коре Южной Африки. Дальше идут Россия, Соединенные Штаты и Канада.

Платина в большинстве случаев является побочным продуктом медных и никелевых рудников и нефтеперерабатывающих заводов. Южная Африка производит около 130 тонн платины, а Россия, около 22 метрических тонн, Соединенные Штаты – 3.6 метрической тонны.

Сплавы благородных металлов

Изящные украшения создаются из драгоценных металлов, но чаще, из их смесей, называемых сплавами. На сегодня имеется множество различных сплавов, специалистами постоянно разрабатываются новые, с уникальными свойствами.

Список благородных сплавов:

Сферы применения

Драгоценные и благородные металлы используются в широком диапазоне, как в низких концентрациях в смеси веществ, таких как сплавы или в соединениях, таких как оксиды.

Антикоррозийные свойства золота, безстатическая электрическая проводимость позволяет использовать его при производстве смартфонов, продажи которых ежегодно растут. Оно также используется в электронных разъемах, требующих повышенной прочности и надежной передачи. Обычно они изготовлены из других металлических сплавов, которые затем гальванизируют золотом, чтобы противостоять окислению.

Серебро имеет самое низкое контактное сопротивление и самую высокую электрическую и теплопроводность среди металлов, что делает его необходимым для компонентов, используемых в зеленых технологиях: панелях солнечных батарей, в печатных платах и в некоторых типах батарей, когда требуемая скорость проводимости превышает скорость, которую может обеспечить медь. Чувствительность соединений серебра к свету используется в фотографии в рентгеновских и других медицинских целях.

Платина (Pt) также находит широкое применение. Сегодня 40% платины, 80% палладия (Pd) и 80% родия (Rh) используются в каталитических нейтрализаторах для легковых автомобилей, автобусах, грузовых автомобилях и других промышленных процессов. Эти элементы преобразуют выбросы из камеры сгорания в менее вредные газы.

Большая часть рутения (Ru) используется в электронной промышленности для чипов, резисторов и электрических контактов. Рений имеет очень специализированное применение, например, в качестве добавки к сплавам на основе вольфрама и молибдена для изготовления сверхтонких нитей и компонентов рентгеновских аппаратов. Используется в сплаве платины для нитей в масс-спектрометрах и других научных приборах.

Маркировка драгоценных изделий

Пробирование драгоценных металлов

Маркировка на изделия из драгоценных металлов наносится в виде “пробы”. Это выполняется, для того чтобы контролировать расход и содержание металлов в разнообразных сплавах. По нему устанавливают, какая доля благородного металла содержится в нем. Все пробы регламентируются и контролируются государством.

Сегодня особенно широко используются 2 метода пробирования — каратная германская и метрическая система. В нашей стране с 1927 года применяется метрическая система. В ней просто разобраться: цифра обозначает число грамм чистого благородного металла в 1 кг сплава. Оттиск клейма устанавливаются на внутреннюю грань кольца, на застежке или на внешней поверхности ушка у кулона.

Читайте также: