Металлы золото серебро платина и металлы платиновой группы
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.).
Драгоценные металлы
Благородные металлы — металлы, не подверженные коррозии и окислению, что отличает их от большинства базовых металлов. Все они являются также драгоценными металлами, благодаря их редкости. Основные благородные металлы — золото, серебро, а также платина и остальные 5 металлов платиновой группы — (рутений, родий, палладий, осмий, иридий). Иногда благородные металлы платиновой группы подразделяют на две триады: рутений, родий, палладий — лёгкие и платина, иридий, осмий — тяжёлые платиновые металлы. Некоторые авторы относят к благородным металлам также и технеций, который очень редко встречается в природе (к тому же он радиоактивен).
Содержание
История
Название благородные металлы они получили благодаря высокой химической стойкости (практически не окисляются на воздухе) и блеску в изделиях. Золото, серебро и чистая платина обладают высокой пластичностью, а металлы платиновой группы, к тому же — очень высокой тугоплавкостью.
Древнейшее время
Самородное золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий; об этом свидетельствуют изделия, найденные в древних захоронениях, и примитивные горные выработки, сохранившиеся до наших дней. В древности основными центрами добычи благородных металлов были Верхний Египет, Нубия, Испания, Колхида (Кавказ); имеются сведения о добыче и в Центральной, в Южной Америке, в Азии (Индия, Алтай, Казахстан, Китай). На территории России золото добывали уже во 2-3-м тысячелетии до н. э. (см. чудские работы). Из россыпей металлы извлекали промывкой песка на шкурах животных с подстриженной шерстью (для улавливания крупинок золота), а также при помощи примитивных желобов, лотков и ковшей. Из руд металлы добывали нагреванием породы до растрескивания с последующими дроблением глыб в каменных ступах, истиранием жерновами и промывкой. Разделение по крупности проводили на ситах. В Древнем Египте был известен способ разделения сплавов золота и серебра кислотами, выделение золота и серебра из свинцового сплава купелированием, извлечение золота путем амальгамирования ртутью, или сбор частиц с помощью жировой поверхности (Древняя Греция). Купелирование осуществляли в глиняных тиглях, куда добавляли свинец, поваренную соль, олово и отруби.
В XI—VI веках до н. э. золото добывали в Испании в долинах рек Тахо, Дуэро, Миньо и Гуадьяро. В VI—IV веках до н. э. начались разработки коренных и россыпных месторождений золота в Трансильвании и Западных Карпатах.
Добыча в Средние Века
В средние века (вплоть до XVIII века) добывали преимущественно серебро, добыча золота снизилась из-за исчерпания доступных источников. С XVI века испанцы начинают разработку благородных металлов на территории Южной Америки: с 1532 — в Перу и Чили, а с 1537 — в Новой Гранаде (современная Колумбия). В Боливии в 1545 началась разработка «серебряной горы» Потоси. В 1577 были обнаружены золотоносные россыпи в Бразилии. К середине XVI века в Америке добывали золота и серебра в 5 раз больше чем в Европе до открытия Нового Света.
Открытие платины
В 1- й половине XVI века испанские колонизаторы обратили внимание на неплавкий тяжелый белый металл, встречающийся попутно с золотом в россыпях Новой Гранады. По внешнему сходству с серебром (исп. plata ) они дали ему уменьшительное название «платина» (исп. platina ), в переводе на русский — серебришко. Платина была известна ещё в древности, самородки этого металла находили вместе с золотом и называли их «белым золотом» (Древний Египет, Испания, Абиссиния), «лягушачьим золотом» (остров Борнео) и т. д. Первоначально испанцы считали её вредной примесью, поэтому был издан правительственный декрет, предписывающий выбрасывать платину в море. Первое научное описание платины сделал Уотсон в 1741 в связи с началом её добычи в промышленных масштабах в Колумбии (1735).
Открытие палладия, родия, иридия, осмия и рутения
В 1803 английский учёный У. Х. Волластон открыл палладий и родий, а в 1804 английский учёный С. Теннант открыл иридий и осмий. В 1808 русский учёный А. Снядицкий, исследуя платиновую руду, привезенную из Южной Америки, извлек новый химический элемент, названный им вестием. В 1844 профессор Казанского университета К. К. Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь России рутением.
Распространение в природе и добыча
Металлы платиновой группы встречаются в природе чаще всего в полиметаллических (медно-никелевых) рудах, а также в месторождениях золота и платины.
Добыча благородных металлов в России началась в XVII веке Забайкалье с разработки серебряных руд, которая велась подземным способом. Первое письменное упоминание о добыче золота из россыпей Урала относится к 1669 (летопись Долматовского монастыря). Одно из первых месторождений золота в России было открыто в Карелии в 1737; его разработка относится к 1745. Началом золотого промысла на Урале принято считать 1745, когда Е. Марков открыл Берёзовское рудное месторождение. В 1819 в россыпных месторождениях золота на Урале был обнаружен «новый сибирский металл» (платина). В 1824 на восточном склоне Уральских гор найдена богатая россыпь платины с золотом и заложен первый в России и Европе платиновый прииск. Позднее К. П. Голляховским и др. открыта Исовская система золото-платиновых россыпей, получившая мировую известность. В 1828 русский учёный В. В. Любарский опубликовал работы о первом в мире коренном месторождении платины, обнаруженном у Главного Уральского хребта. 95 % платины до 1915 года в основном добывали из россыпей, остальное количество получали при электролитическом рафинировании меди и золота.
Для извлечения благородных металлов из россыпных месторождений в XIX веке создаются многочисленные конструкции золотоизвлекательных машин (например, бутара, вашгерд). С 1-й половины XIX века на уральских приисках широко применялась буторная разработка. В 30-х гг. XIX века на приисках воду для размыва пород россыпей подавали под напором. Дальнейшее совершенствование этого способа привело к созданию водобоев — прототипов гидромонитора. В 1867 А. П. Чаусов около озера Байкал впервые осуществил гидравлическую разработку россыпи; позднее (1888) этот способ был применен Е. А. Черкасовым в долине реки Чебалсук в Абаканской тайге. В начале XIX века для добычи золота и платины из обводнённых россыпей применили землечерпалки, а в 1870 в Новой Зеландии для этой цели — драгу.
Начиная со 2-й половины XIX века глубокие россыпи в России разрабатываются подземным способом, а в 90-х гг. XIX века внедряются экскаваторы и скреперы.
В 1767 Ф. Бакунин в России впервые применил плавку серебряных руд с использованием шлаков в качестве флюсов. В работах шведского химика К. В. Шееле (1772) содержалось указание на переход золота в раствор при действии цианистых соединений. В 1843 русский учёный П. Р. Багратион опубликовал труд о растворении золота и серебра в водных растворах цианистых солей в присутствии кислорода и окислителей, заложив основы гидрометаллургии золота.
Технология металлической платины
Очистка и обработка платины затруднялась высокой температурой её плавления (1773,5° С). В 1-й половине XIX века А. А. Мусин-Пушкин получил ковкую платину прокаливанием её амальгамы. В 1827 русские учёные П. Г. Соболевский и В. В. Любарский предложили новый способ очистки сырой платины, положивший начало порошковой металлургии. В течение года этим способом было очищено впервые в мире около 800 кг платины, то есть осуществлена переработка платины в больших масштабах. В 1859 французские учёные А. Э. Сент-Клер Девиль и А. Дебре впервые выплавили платину в печи в кислородно-водородном пламени. Первые работы по электролизу золота относятся к 1863, в производство этот метод введён в 80-х гг. XIX века.
Цианистый процесс
Кроме амальгамации, в 1886 впервые в России было осуществлено извлечение золота из руд хлорированием (Кочкарьский рудник на Урале). В 1896 на том же руднике пущен первый в России завод по извлечению золота цианированием [первый такой завод построен в Йоханнесбурге (Южная Африка) в 1890]. Вскоре цианистый процесс применили для извлечения серебра из руд.
В 1887—1888 в Англии Дж. С. Мак-Артур и братья Р. и У. Форрест получили патенты на способы извлечения золота из руд обработкой их разбавленными щелочными цианистыми растворами и осаждения золота из этих растворов цинковой стружкой. В 1893 проведено осаждение золота электролизом, в 1894 — цинковой пылью. В СССР золото добывают в основном из россыпей; за рубежом около 90 % золота — из рудных месторождений.
По эффективности добычи благородных металлов из россыпей лучшим является дражный способ, менее экономичны скреперно-бульдозерный и гидравлический. Подземная разработка россыпей почти в 1,5 раза дороже дражного способа; в СССР её применяют на глубоких россыпях в долинах рр. Лены и Колымы. Серебро добывают главным образом из рудных месторождений. Оно встречается в основном в свинцово-цинковых месторождениях, дающих ежегодно около 50 % всего добываемого серебра; из медных руд получают 15 %, из золотых 10 % серебра; около 25 % добычи серебра приходится на серебряные жильные месторождения. Значительную часть платиновых металлов извлекают из медно-никелевых руд. Платину и металлы её группы выплавляют вместе с медью и никелем, и при очистке последних электролизом они остаются в шламе.
Гидрометаллургия
Для извлечения благородных металлов широко пользуются методами гидрометаллургии, часто комбинируемыми с обогащением. Гравитационное обогащение благородных металлов позволяет выделять крупные частицы металла. Его дополняют цианирование и амальгамация, первое теоретическое обоснование которой дано советским учёным И. Н. Плаксиным в 1927. Для цианирования наиболее благоприятно хлористое серебро; сульфидные серебряные руды часто цианируют после предварительного хлорирующего обжига. Золото и серебро из цианистых растворов осаждают обычно металлическим цинком, реже углём и смолами (ионитами). Извлекают золото и серебро из руд селективной флотацией. Около 80 % серебра получают главным образом пирометаллургией, остальное количество — амальгамацией и цианированием.
Аффинаж
Благородные металлы высокой чистоты получают аффинажем. Потери золота при этом (включая плавку) не превышают 0,06 %, содержание золота в аффинированном металле обычно не ниже 999,9 пробы; потери платиновых металлов не свыше 0,1 %. Ведутся работы по интенсификации цианистого процесса (цианирование под давлением или при продувке кислорода), изыскиваются нетоксичные растворители для извлечения благородных металлов, разрабатываются комбинированные методы (например, флотационно-гидрометаллургический), применяются органические реагенты и др. Осаждение благородных металлов из цианистых растворов и пульп эффективно осуществляется с помощью ионообменных смол. Успешно извлекаются благородные металлы из месторождений при помощи бактерий (см. Бактериальное выщелачивание).
Применение
Валютные металлы
Сохраняет функции валютных металлов, главным образом золото (см. Деньги).
Применение в технике
В электротехнической промышленности из благородных 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). Представляют интерес металлокерамические контакты, изготовляемые на основе серебра как токопроводящего компонента. Магнитные сплавы благородных металлов с высокой коэрцитивной силой употребляют при изготовлении малогабаритных электроприборов. Сопротивления (потенциометры) для автоматических приборов и тензометров делают из сплавов благородных металлов (главным образом палладия с серебром, реже с другими металлами). У них малый температурный коэффициент электрического сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокое сопротивление износу, высокая температура плавления, они не окисляются.
Применение в химическом машиностроении и лабораторной технике
Стойкие 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.
Используются в чистом виде, как биметалл и в сплавах (см. Платиновые сплавы). Химические реакторы и их части делают целиком из благородных металлов или только покрывают фольгой из благородных металлов. Покрытые платиной аппараты применяют при изготовлении чистых химических препаратов и в пищевой промышленности. Когда химической стойкости и тугоплавкости платины или палладия недостаточно, их заменяют сплавами платины с металлами, повышающими эти свойства: иридием (5-25 %), родием (3-10 %) и рутением (2-10 %). Примером использования благородных металлов в этих областях техники является изготовление котлов и чаш для плавки щелочей или работы с соляной, уксусной и бензойной кислотами; автоклавов, дистилляторов, колб, мешалок и др.
Применение в медицине
В медицине благородные 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. Из медицинских препаратов, содержащих благородные металлы, наиболее распространены ляпис, протаргол и др. Благородные металлы применяют при лучевой терапии (иглы из радиоактивного золота для разрушения злокачественных опухолей), а также в препаратах, повышающих защитные свойства организма.
В электронике
В электронной технике из золота, легированного германием, индием, галлием, кремнием, оловом, селеном, делают контакты в полупроводниковых диодах и транзисторах. Золотом и серебром напыляют поверхность волноводов (скин-эффект).
В фото-кинопромышленности
До начала эры цифровой фотографии соли серебра были главным сырьем при изготовлении светочувствительных материалов (хлориды, бромиды или иодиды). На заре фотографии использовали соли золота и платины, в частности при вирировании изображения.
В ювелирной промышленности
В ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве применяют сплавы благородных металлов (см. Ювелирные сплавы).
Защитные покрытия
В качестве покрытий других металлов благородные металлы предохраняют основные металлы от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие благородным металлам (например, отражательная способность, цвет, блеск и т. д. ). Золото эффективно отражает тепло и свет от поверхности ракет и космических кораблей. Для отражения инфракрасной радиации в космосе достаточно тончайшего слоя золота в 1/60 мкм. Для защиты от внешних воздействий, а также для улучшения наблюдения за спутниками на их внешнюю оболочку наносят золотое покрытие. Золотом покрывают некоторые внутренние детали спутников, а также помещения для аппаратуры с целью предохранения от перегрева и коррозии. Благородные металлы используют также в производстве зеркал (серебрение стекла растворами или покрытие серебром распылением в вакууме). Тончайшую плёнку благородных металлов наносят изнутри и снаружи на кожухи авиационных двигателей самолётов высотной авиации. Благородные металлы покрывают отражатели в аппаратах для сушки инфракрасными лучами, электроконтакты и детали проводников, а также радиоаппаратуру и оборудование для рентгено- и радиотерапии. В качестве антикоррозийного покрытия благородные металлы используют при производстве труб, вентилей и ёмкостей специального назначения. Разработан широкий ассортимент золотосодержащих пигментов для покрытия металлов, керамики, дерева.
Припои и антифрикционные сплавы
Припои с серебром значительно превосходят по прочности медно-цинковые, свинцовые и оловянные, их применяют для пайки радиаторов, карбюраторов, фильтров и т. д. .
Износостойкие узлы
Сплавы иридия с осмием, а также золота с платиной и палладием используют для изготовления компасных игл, напаек «вечных» перьев.
Химическая промышленность: катализаторы
Высокие каталитические свойства некоторых благородных 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. Благородные металлы используют также для очистки воды.
Мировое производство и цены
Крупнейший мировой производитель платиноидов в 2005 году: РАО «Норильский никель».
Благородные металлы (золото, серебро, платина): добыча и применение
Помимо традиционной ювелирной отрасли, благородные металлы также находят свое применение в электронике и многих сферах промышленности. Они славятся не только своей неземной красотой и мерцанием, а также и высокими показателями прочности, а также стойкостью к внешним воздействиям. Ценность данных металлов объясняется также и тем, что в природе их найти не так просто.
Известные благородные металлы
Благородными металлами являются золото, серебро и платина, которые известны нам в основном по ювелирной отрасли. Имеют несколько производных (родий, иридий, палладий, рутений, осмий), которые также можно отнести к данному разряду. Тем не менее среди ученых нет единства насчет полноты этого списка. Так, ряд исследователей считает, то технеций также дополняет благородные металлы. Особенность его состоит в радиоактивности.
Драгоценности завоевали такой статус благодаря тому, что они практически не подвержены коррозии, а также воздействию большинства химических элементов. Для ювелирного дела важен не только блеск и мерцание, но также и тот факт, что благородные металлы практически не вступают ни в какие реакции с человеческим организмом, а потому со временем не теряют своих свойств и не приводят к воспалениям и аллергическим реакциям. Стоимость их увеличивается еще и ввиду того, что они достаточно редко встречаются в природе.
Характеристики платины и ее производных
Группа благородных металлов отличается повышенной прочностью, электро- и теплопроводимостью, а также устойчивостью к разрушениям. Тем не менее каждый из них также имеет некоторые особенности, придающие им особую ценность. Так, говоря о родии, стоит отметить его серебристо-голубой оттенок. Несмотря на то что к химическим реакциям он довольно устойчив, механические воздействия на нем сказываются разрушительно. Тем не менее это самый дорогой металл на планете, а цена его может превышать 200 долларов за грамм.
Вторым по стоимости золотым металлом считается платина. Цена ее составляет 30-40 долларов за грамм. Окислить это вещество не способен ни воздух, ни какие-либо агрессивные химические вещества. Поскольку платина крайне редко встречается в природных условиях, то ее комбинируют с другими металлами.
Осмий - это самый увесистый из всех известных драгоценных металлов. Цвет его приближен к белому с едва заметным серебристым оттенком. Стоит отметить, что в чистом виде его невозможно добыть в природе. В результате стоимость металла повышается в разы, а потому и используется он достаточно редко (только в специфических отраслях). Достоинством осмия можно считать твердость и тугоплавкость, но вот механические воздействия могут стать для него разрушительными.
Иридий по своему внешнему виду очень похож на предыдущий металл, да и в природе он встречается также редко. По характеристикам напоминает осмий, но с одной серьезной оговоркой. Иридий относится к разряду тяжелых металлов, которые представляют опасность для здоровья человека.
Редкие и благородные металлы венчает рутений. Как вы уже поняли, любого из представителей платиновой группы достаточно трудно отыскать в природе, и возможность встретить этот элемент также ничтожно мала. Именно поэтому он практически не используется в промышленности, а тем более в ювелирном производстве. Его предназначение - выступать в роли катализатора в ряде химических реакций.
Палладий отличается легкостью, которая не присуща более ни одному драгоценному металлу. Его добывают в местах скопления медных и никелевых руд. Из своей группы это вещество считается самым дешевым. Но по таким характеристикам, как плавкость и прочность, он ничем не уступает другим металлам.
Характеристики золота
Такой благородный металл, как золото, наиболее часто используется в ювелирном искусстве. Первое, что бросается в глаза, - это невероятный блеск и теплый желтоватый оттенок, который выгодно отличает выполненные из аурума украшения. По эффектности золото может потеснить разве что платина. Цена ее в разы выше, а потому лидером на рынке остается именно желтый металл.
Если говорить о характеристиках золота, то стоит отметить, что оно является прекрасным тепловым и электрическим проводником. Что же касается химической устойчивости данного металла, заметим, что он не отличается выдающимися показателями, а потому в промышленности используется не так уж и часто. А поскольку золото вязкое и ковкое, да еще и обладает большим весом, идеальным применением для него является именно ювелирная сфера.
Характеристики серебра
Наиболее распространенным можно считать серебро. Металл достаточно часто встречается в природе, а потому и стоимость его по сравнению с другими благородными "собратьями" достаточно низкая. По структуре серебро очень мягкое и гибкое, отлично проводит тепло и электричество. Стоит отметить также активное участие Ag во всевозможных химических реакциях.
В ювелирном деле второе место после золота занимает серебро. Металл дает огромные возможности для создания самых замысловатых художественных форм, а стоимость таких изделий является весьма доступной. Кроме того, мастера часто маскируют серебро под золото или платину при помощи специального напыления. Тем не менее опытный глаз эксперта сразу же заметит подмену, чего нельзя сказать о простых обывателях, которые по доступной цене смогут получить изысканные украшения.
Драгоценные металлы в экономике
Благородные и драгоценные металлы с давних времен служили средством платежа. Из них даже изготавливали деньги, но позже эта практика изжила себя. Тем не менее в современной финансовой системе эти материалы продолжают играть ведущую роль. Это мощный финансовый инструмент, который является основой экономики. Подобное состояние дел объясняется несколькими факторами:
- Золото и серебро были первой мировой валютой, которая позволяла осуществлять товарно-денежные отношения. Стоимость самых первых монет не зависела от того, где и кем они были отчеканены. Главную роль играло качество металла, а также его весовые параметры, которые и определяли ценность валюты.
- Даже в то время, когда серебряные монеты давно канули в Лету, этот и другие металлы по прежнему считаются основой благосостояния государства. Количество наличных денег строго регламентируется тем, в каких количествах в резерве имеется золото. Металл также является отличным объектом для инвестирования, так как он постоянно растет в цене.
Однако драгоценные металлы имеют такой неоспоримый минус, как способность изнашиваться с годами, хоть и незначительно. Но трейдеры и здесь нашли выход. Торговля происходит не с использованием реальных металлических слитков, а путем продаж специальных ценных бумаг.
Применение благородных металлов
Одна из самых главных функций благородных металлов - экономическая, поскольку они длительное время выполняли роль денежных средств. Несмотря на то что на сегодняшний день они выступают всего лишь обеспечением государственной казны, это не значит, что золото и платина утратили свою актуальность. Они находят свое применение во многих отраслях промышленности.
Сплавы благородных металлов огромную роль приобретают в такой сфере, как электротехника. Поскольку все они отлично проводят ток, то из таких веществ изготавливают мельчайшие детали для контактов микросхем. Если дело касается невысокого уровня напряжения, то такие металлы и их сплавы показывают высокую прочность.
Поскольку драгоценные металлы характеризуются стойкостью к химическим воздействиям, то их довольно широко используют в производстве лабораторных приспособлений и техники. Также они нашли свое применение в машиностроении, связанном с добывающей промышленностью. Из золота, серебра и платины изготавливают те детали агрегатов, которые непосредственно соприкасаются с теми или иными химическими веществами. Это могут быть нагревательные, измерительные и прочие элементы. Также металлы благородного происхождения нередко используются в изготовлении высокопрочной посуды для лабораторных исследований.
Драгоценные металлы довольно широко применяются в медицине. Так, например, серебро, ввиду своих бактерицидных свойств, довольно часто включается в состав сплавов для производства хирургических принадлежностей. Также небольшое количество данного металла присутствует в рентгеновской пленке.
Таким образом, как вы могли заметить, ювелирная отрасль - это далеко не предел использования благородных металлов. Практически в каждом электрическом приборе присутствует небольшое количество того или иного драгоценного вещества. Кроме того, если вы хотите обезопасить себя от микробов, возьмите за правило пользоваться серебряными столовыми приборами.
Как формируется стоимость благородных металлов
Все виды благородных металлов отличает то, что запасы их в природе крайне ограничены. Кроме того, по сравнению с другими веществами, они отличаются достаточно высокой ценой. При формировании стоимости на благородные металлы обязательно учитывается ряд факторов:
- Спрос и предложение на рынке. В соответствии с экономическими законами, чем выше спрос на тот или иной товар (в данном случае - драгоценный металл), тем сильнее возрастет на него цена. Если говорить о предложении, то оно действует диаметрально противоположным образом. Так, если добыча металла резко увеличится, то стоимость его сразу же обвалится.
- Государственные фонды. Поскольку практически все страны в качестве резерва используют металлы благородного происхождения, то они могут определенным образом регулировать рыночную ситуацию. Так, выставив на торги часть своих запасов (преднамеренно или вынужденно), правительство поспособствует резкому снижению цены на данный товар. Если же будет принято решение о пополнении резервов, то сложится противоположная ситуация.
- Способ и масштабы добычи. Стоит отметить, что стоимость драгоценных металлов во многом зависит от того, каким образом и в каком месте оно добывается. Так, если говорить о странах третьего мира, где рабочая сила очень дешевая, то стоимость сырья будет просто ничтожная по сравнению с ценой, которую заплатит конечный покупатель.
Сплавы благородных металлов
Характерными особенностями металлов благородного происхождения считаются ковкость и тягучесть. Порой эти характеристики настолько сильно выражены, что использование того или иного вещества в чистом виде становится невозможным. Тогда на производстве прибегают к созданию сплавов. Вспомогательные вещества выбираются в соответствии с тем, какие благородные металлы берутся за основу.
Говоря о золоте, стоит отметить, что оно практически всегда применяется именно в форме сплава. Тем не менее, если говорить о ювелирном деле, то возможности в области примесей здесь весьма ограничены. Так, если речь идет о создании украшений, то золото может переплавляться с серебром, медью или же платиной и палладием.
Даже такой недорогой и простой в использовании материал, как серебро, также требует некоторых посторонних веществ для обеспечения более высокого качества изделий. Таким компонентом чаще всего выступает медь. Причем чем точнее и изысканнее работа, тем меньше примесей вводится в основу.
Поскольку платина - достаточно редкий металл, к ней очень часто добавляют определенные примеси. И даже в самых дорогих изделиях без посторонних веществ не обойтись. Так, ряд дополнительных элементов требуется в том случае, когда нужно обеспечить прочность креплений или оправы драгоценных камней. Если говорить о производных платины, то они и сами могут выступать в качестве дополнительных примесей, которые обеспечивают прочность некоторых элементов ювелирных изделий.
Обработка драгоценных металлов
Любуясь красивыми ювелирными изделиями, мало кто задумывается над тем, через какие процедуры прошел металл, чтобы превратиться в изящную вещицу. Существует целый ряд техник и приемов, при помощи которых происходит обработка драгоценных веществ:
- ковка - заключается в вытяжении и придании определенной формы металлу при помощи специальных инструментов;
- литье - подразумевает изготовление определенных изделий путем наполнения форм расплавленным сырьем;
- резьба - подразумевает удаление части металла с поверхности изделия для создания узора или рельефа;
- чеканка - это придание металлу объемных форм путем сильного удара твердым предметом;
- басма - изображение определенных мотивов или узоров на сверхтонком листе того или иного драгоценного металла;
- скань - представляет собой узор, образованный путем напаивания тонкой проволоки на лист основы;
- припой - используется для прочного соединения между собой отдельных элементов изделия (важная особенность данной техники заключается в том, чтобы места соединения были абсолютно незаметными);
- чернь - придание отдельным элементам изделия более темного оттенка путем соединения основы со сплавом серебра, серы, меди и свинца, который имеет выраженный темный оттенок;
- эмаль - покрытие элементов вещества цветным составом, по своей жидкой структуре напоминающим стекло (прочность и непрозрачность эмаль приобретает после обработки высокой температурой).
Как добываются драгоценные металлы
Золото стало одним из первых металлов, которые открыл для себя человек. Историки утверждают, что древние люди, находя самородки, просто проделывали в них отверстия и носили на шее. А поскольку металл был достаточно чистым, ему без труда можно было придать абсолютно любую форму. Позже золото стали искать целенаправленно, просеивая песок в реках.
Сейчас оно добывается абсолютно иным способом. Золото извлекают из подземных залежей. Для начала руду обрабатывают специальными веществами, получая раствор. Далее он проходит процедуру фильтрации, в результате которой золото отделяется от посторонних примесей. Также в отделении металла от других веществ может быть использована ртуть. Далее золото отправляется на аффинажные заводы, где происходит его полное очищение.
Несмотря на то что серебро - это сравнительно дешевый материал, его самородки в природе практически не встречаются. Именно поэтому человечеству оно стало известно на несколько веков позже. В подземной руде содержится всего 20 % примесей. Тем не менее серебро не добывают целенаправленно. Его можно считать побочным продуктом переработки меди и свинца. Подобно золоту, Ag также очищается на аффинажных заводах.
Драгоценные металлы не стоит недооценивать, относя их сферу применения только лишь к ювелирной. На самом деле их использование охватывает множество отраслей промышленности, где требуется прочность и точность.
Металлы золото серебро платина и металлы платиновой группы
Серебро (Ag)
Серебро. Химический элемент, символ Ag (лат. Argentum, от лат. – светлый, белый, англ. Silver, франц. Argent, нем. Silber). Имеет порядковый номер 47, атомный вес 107,8, валентность I. II, плотность 10,5 г/см 3 , температура плавления 960,5°С, кипения 2210°С.
Серебро получают амальгированием или выщелачиванием. При выщелачивании серебро растворяется под действием концентрированного раствора KCN или NaCN в дистиллированной воде. Из полученного комплексного цианистого соединения K[Ag(CN) 2], Na[Ag(CN)2], металлическое серебро осаждается при пропускании через раствор электротока ([Ag(CN)2] Ag + 2CN), плотным металлокерамическим кристаллическим слоем на катоде. Соляная и разбавленная серная кислота на Ag не действуют. Серебро хорошо растворяется в азотной кислоте HNO3, поэтому азотная кислота применяется при отделении Ag от золота Аu, которое в HNO3 не растворяется:
Ag + 2HNO 3 = AgNO3 + NO2 + Н 2 О .
Все соединения Ag под действием восстановителей (например, формалина, гидрозина) легко восстанавливаются с выделением металлического Ag.
Процесс амальгирования аналогичен золоту Аu. Большое количество Ag используется для электрических контактов и в серебряно-цинковых аккумуляторах.
Серебро – металл белого цвета, практически не изменяющийся под воздействием кислорода воздуха при комнатной температуре, однако из-за наличия в воздухе сероводорода со временем покрывается тёмным налётом сульфида серебра Ag 2S:
Удалить этот сульфид с поверхности серебряного изделия можно механически, используя различные чистящие пасты или тонкий зубной порошок.
Серебро устойчиво в воде, соляная, разбавленная серная кислота и царская водка на него не действуют, поскольку на поверхности металла образуется защитная плёнка его хлорида AgCl. Серебро растворяется в азотной кислоте:
Как и золото, серебро взаимодействует со щелочными растворами цианидов.
При добавлении к раствору нитрата серебра щёлочи выделяется тёмно-коричневый осадок оксида серебра:
Серебро хорошо полируется, имеет высокую (95%) отражательную способность (лучшие зеркала делают с использованием серебра); оно обладает хорошей ковкостью (уступает только золоту) и самой высокой из всех металлов тепло- и электропроводностью. Чтобы повысить твёрдость и прочность серебра, его используют в сплавах с другими металлами.
Серебро хорошо паяется мягкими припоями, используется как основа группы твёрдых припоев, для предварительного серебрения радиодеталей перед пайкой, в контактах реле, в разъёмах, для чеканки монет, изготовления ювелирных изделий, столовых приборов, медицинских инструментов, производства серебряно-цинковых аккумуляторов, для кинофотоматериалов и т.д. Для особо ответственных приборов чистое серебро служит материалом предохранителей.
Серебро для конструкционных целей используют обычно в виде сплавов. Его применяют также в качестве легирующего элемента и для нанесения защитных антикоррозийных покрытий.
Ионы серебра обладают хорошими антисептическими свойствами и уже в незначительной концентрации стерилизуют питьевую воду, убивая микроорганизмы. Ещё древние египтяне клали на открытые раны серебряные пластинки: тогда рана не загнивала и быстро заживала.
Серебро является постоянным спутником золота и часто находится в нём в виде примеси.
Основные физические и механические свойства серебра:
Серебро интенсивно растворяется в подогретой разбавленной азотной кислоте. При этом цвет кислоты не изменяется.
Золото (Аu)
Золото. Химический элемент, символ Au (лат. Aurum, от лат. аurora – богиня утренней зари, англ. gold, франц. оr, нем. Gold; индоевропейский корень «гол» («блестящий», «желанный») лёг в основу немецкого и английского «голд»). В славянском названии металла также есть сходство с эпитетами, обозначающими солнце и солнечный свет. Имеет порядковый номер 79, атомный вес - 197,0, основную валентность III, плотность 19,3 г/см 3 , температуру плавления 1063°С, температуру кипения 2970°С.
Золото – металл красивого жёлтого цвета, который с трудом образует химические соединения, золото химически устойчиво на воздухе даже при сильном нагревании, в воде и отдельных кислотах. Золото вместе с рутением, родием, палладием, осмием, иридием и платиной входит в группу благородных металлов, получивших своё название из-за весьма стойкого «нежелания» подвергаться химическим воздействиям и вступать в реакцию.
Золото получают амальгированием или выщелачиванием. При амальгировании золото растворяется в ртути (Hg), образуя амальгаму, которая при содержании Аu более 15% становится твердой. Из полученной амальгамы ртуть отгоняется в конденсирующих приспособлениях, оставляя в виде конкреций Аu (золото) и Ag (серебро). Очистка Аu от серебра рассматривается ниже. Для выщелачивания применяют раствор цианида натрия или калия - NaCN или KCN (концентрированный раствор в дистиллированной воде), в котором Аu растворяется в присутствии кислорода (продув воздухом) с образованием комплексных анионов [Au(CN) 2] - диционо-золотокислый калий:
4А u + 8 KCN + О 2 + 2 H 2 O = 4[ Au ( CN )2] + 4 KOH .
Из полученного раствора золото выделяют металлическим цинком (опилки Zn) в коллоидный осадок:
Осажденное золото обрабатывают для отделения от него цинка разбавленной серной кислотой, промывают и высушивают. Дальнейшая очистка Аu от примесей (главным образом, от серебра) производится обработкой его горячей концентрированной серной кислотой Н 2SO4 или нужен электролиз.
Аu также легко растворяется в «царской водке» (смесь соляной НСl и азотной HNO 3 кислот 1:4), образуя комплексную золотохлористоводородную кислоту H(AuCl4), которая кристаллизуется при выпаривании в виде светло-желтых игл состава H(AuCl4) *4H2O.
«Царя металлов» - золото – растворяет смесь соляной и азотной кислот (три части соляной кислоты по объёму и одна — азотной), которая из-за этого получила название царской водки. В ней металл растворяется с образованием золотохлористоводородной кислоты:
Также легко Аu растворяется в «хлорной воде» и в аэрируемых, т.е. продуваемых воздухом, растворах цианидов щелочных металлов. В присутствии кислорода золото растворяется в растворах цианидов – солей цианистой кислоты HCN:
8KCN + O 2 + 4Au + 2H2O = 4K [Au(CN) ]2 + 4KOH
Все соединения Аu легко разлагаются при нагревании с выделением металлического Аu. Ввиду мягкости Аu употребляется в сплавах, обычно с серебром или медью. Эти сплавы применяются и для электрических контактов. Работа с данными реактивами требует большой осторожности, так как все они смертельно ядовиты. Наличие Аu в радиодеталях определяется по паспорту детали и по характерному цвету покрытий.
С хлором золото реагирует только при нагревании:
Соединения золота непрочны, легко восстанавливаются до металла. Интересна с этой точки зрения реакция трихлорида «благородного» золота и дихлорида «неблагородного» олова – хлорид восстанавливается хлоридом:
Золото имеет высокую отражательную способность и хорошо полируется; оно обладает высокой пластичностью и прокатывается в листы толщиной до 0,0001 мм., а из 1 грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км. Золото – прекрасный проводник тепла и электрического тока, уступающий в этом отношении только серебру и меди. Удельная теплоёмкость его сравнительно невелика.
Золото легко паяется мягкими припоями. При нагревании золота выше температуры его плавления оно заметно улетучивается, образуя жёлто-зелёный пар.
Оно хорошо сплавляется с кремнием и германием, в технике слабых токов в качестве материалов контактов могут служить чистое золото, сплавы золота с серебром, золота с платиной, тройной сплав из золота, серебра и платины. Чистое золото служит материалом для предохранителей особо ответственных приборов. Золото применяют для изготовления медицинских инструментов.
Ввиду мягкости золото употребляется в сплавах. Сплавы золота с другими металлами не только понижают температуру их плавления, но и изменяют механические свойства золота. Например, серебро и медь повышают его твёрдость, и это широко используется в промышленности. Золото и его сплавы используют для золочения, изготовления ювелирных изделий и зубных протезов.
Существует более 14-ти оттенков золота. От «белого золота» до «чёрного золота» (жёлтое, красное, розовое, зелёное или лимонное, синее и т.д.). Сплав, известный как «белое золото», - это сплав золота с палладием. Десятая часть палладия придаёт слитку бело-стальной оттенок. Платина окрашивает золото в белый цвет даже интенсивнее палладия. Никель тоже позволяет получить золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтоватым оттенком. Известен золотой сплав синего цвета. В качестве примеси он содержит железо.
Существует также чёрное золото. Это сплав золота красивого мягкого чёрного цвета. Расшифровать секрет добавок можно, а технологию изготовления – сложно.
При восстановлении растворов хлорного золота в определённых условиях оно выпадает в коллоидном состоянии, окрашивая раствор в рубиновокрасный цвет. Образование коллоидного золота используют при производстве стекла. При охлаждении такое золото равномерно распределяется в массе стекла и сообщает ему рубиновокрасную окраску.
Содержание золота в ювелирных изделиях, монетах, медалях, зубных коронках выражают пробой; обычно добавкой служит медь. (Проба – количественное содержание металла в сплаве, выражается числом частей металла в 1000 частях (по массе) сплава, чистому металлу соответствует 1000-я проба, проба 585 означает сплав, в котором 58,5 % золота). 583-я проба была при СССР; сейчас 585-я — подогнали под мировые стандарты. 585-я чаще всего используется в ювелирной промышленности, 750-я — реже. 750-я, в основном, используется в изделиях с драгоценными камнями.
Золото. Полуграммовый шарик расплющен до размера трёхкопеечной монеты СССР.
В царской водке золото покрылось мелкими пузырьками и началось интенсивное выделение более крупных пузырьков. При нагревании на водяной бане выделяется бурый газ. Прошло несколько минут — кислота уже пожелтела.
После растворения золота кислота стала от почти бесцветной прозрачной до цвета лимонада. Чем больше концентрация золота, тем темнее цвет.
Платина (Pt)
Платина. Химический элемент, символ Pt (лат. Platinum, от исп. рlata – серебро, серебришко, англ. Platinum, франц. Platine, нем. Platin), имеет порядковый номер 78, атомный вес 195,23, валентность II, плотность 21,45 г/см 3 , температуру плавления 1773,5°С, температуру кипения 4410°С.
Выделение платины аналогично золоту. При растворении платины в «царской водке» получается гексохлорплатиновая кислота H 2[PtCl6], которая при выпаривании раствора выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава H2[PtCl6]*6H2O, которые при дальнейшем нагревании разлагаются с выделением Pt.
Платина имеет бело-серую окраску, схожую по цвету со сталью и практически нерастворима ни в воде, ни в кислотах, за исключением горячей царской водки (действует на неё также бром), при взаимодействии с которой образуется платинохлористоводородная кислота H 2[PtCl2]:
Образующаяся при этом платинохлористоводородная кислота хорошо растворима в воде. Из водных растворов эта кислота при упаривании выпадает в виде красно-коричневых кристаллов состава H 2[PtCl6]*6H2O. Практическое значение имеют две соли этой кислоты – хлорплатинат калия K2(PtCl6) и, особенно, малорастворимый в воде хлорплатинат аммония (NH4)2(PtCl6). Именно в виде этого соединения платину при переработке отделяют от других металлов. При прокаливании хлорплатинат аммония разлагается:
Образуется порошок платины – «платиновая губка», «платиновая чернь». Далее этот порошок прессуют и плавят.
Платина пластична, хорошо полируется и обладает большой отражательной способностью. Наряду с палладием и иридием она имеет очень низкую тепло- и электропроводность, низкую удельную теплоёмкость.
Платина в чистом виде очень мягка, поэтому её легируют иридием, родием и другими металлами.
Металлы платиновой группы нашли самое широкое применение в технике и промышленности, а также в ювелирном деле.
Платину применяют для изготовления лабораторной посуды и аппаратуры для химических лабораторий, в качестве нерастворимых анодов в производстве перекиси водорода, перхлоратов. Платиновые катализаторы используют в химии для реакций гидрогенизации и дегидрогенизации, восстановления нитросоединений и галоидных соединений, в производстве серной кислоты контактным способом, при получении синильной кислоты.
В производстве аммиака и азотной кислоты применяют катализаторные сетки, изготовленные из сплавов платины с родием и палладием, а в производстве синильной кислоты — сетки из сплава платины с родием.
Платину, платиновые металлы и их сплавы широко используют при изготовлении контактов, катодов и антикатодов рентгеновских трубок, электрических сопротивлений, плавких предохранителей, аппаратуры связи, термопар.
Начало реакции в царской водке при комнатной температуре. Внизу, возле кусочков платины, еле видно покраснение кислоты.
Течение реакции в подогретой царской водке. Интенсивно выделяются пузырьки.
Окончание реакции. Кислота стала непрозрачной красно-коричневого цвета.
Осаждение платины из царской водки Получается осадок жёлтого цвета, почти нерастворимый в воде. Платиновые соединения после высушивания и прокаливания теряют из PtCl 4 весь хлор и остаётся порошкообразная металлическая платина, которую можно переплавлять.
Прокаливать можно с содой.
Уравнения реакций очистки медных и серебряных изделий:
А g 2S + Zn + 3Na2CO3 + 4 Н 2 О = 2Ag + Na2[Zn(OH)4] + NaHS + 3NaHCO3
Читайте также: