Зо́лото (лат. Aurum), Au (читается «аурум») — химический элемент с атомным номером 79, атомная масса 196, 9665. Известно с глубокой древности. В природе один стабильный изотоп 197Au. Конфигурация внешней и предвнешней электронных оболочек 5s2p6d106s1. Расположено в 11-й группе (по устаревшей классификации — элементы побочной подгруппы I группы) 6-го периода Периодической системы химических элементов. Относится к благородным металлам, имеет желтый цвет. Степени окисления 0, +1, +3, +5 (валентности от I, III, V).
Металлический радиус атома золота 0, 137 нм, радиус иона Au+ — 0, 151 нм для координационного числа 6, иона Au3+ — 0, 084 нм и 0, 099 нм для координационных чисел 4 и 6. Энергии ионизации Au0 — Au+ — Au2+ — Au3+ соответственно равны 9, 23, 20, 5 и 30, 47 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2, 4.
Содержание в земной коре 4, 3·10–7% по массе, в воде морей и океанов менее 5·10–6% мг/л. Относится к рассеянным элементам. Известно более 20 минералов, из которых главный — самородное золото (электрум, медистое, палладиевое, висмутовое золото). Самородки большого размера встречаются крайне редко и, как правило, имеют именные названия. Химические соединения золота в природе редки, в основном это теллуриды — калеверит AuTe2, креннерит (Au, Ag)Te2 и другие. Золото может присутствовать в виде примеси в различных сульфидных минералах: пирите, халькопирите, сфалерите и других.
Современные методы химического анализа позволяют обнаружить присутствие ничтожных количеств Au в организмах растений и животных, в винах и коньяках, в минеральных водах и в морской воде.
Золото было известно человечеству с древнейших времен. Возможно, оно явилось первым металлом, с которым познакомился человек. Имеются данные о добыче золота и изготовлении изделий из него в Древнем Египте (4100-3900 годы до н. э.), Индии и Индокитае (2000-1500 годы до н. э.), где из него изготавливали деньги, дорогие украшения, произведения культа и искусства.
Источники золота при его промышленном получении — руды и пески золотых россыпных и коренных месторождений, содержание золота в которых составляет 5-15 г на тонну исходного материала, а также промежуточные продукты (0, 5-3 г/т) свинцово-цинкового, медного, уранового и некоторых других производств.
Процесс получения золота из россыпей основан на разнице плотностей золота и песка. С помощью мощных струй воды измельченную золотоносную породу переводят во взвешенное в воде состояние. Полученная пульпа стекает в драге по наклонной плоскости. При этом тяжелые частицы золота оседают, а песчинки уносятся водой.
Другим способом золото извлекают из руды, обрабатывая ее жидкой ртутью и получая жидкий сплав — амальгаму. Далее амальгаму нагревают, ртуть испаряется, а золото остается. Применяют и цианидный способ извлечения золота из руд. В этом случае золотоносную руду обрабатывают раствором цианида натрия NaCN. В присутствии кислорода воздуха золото переходит в раствор:
4Au + O2 + 8NaCN + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Далее полученный раствор комплекса золота обрабатывают цинковой пылью:
2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4) + 2AuЇ
Очищают золото растворением в царской водке:
Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO +H2O
с последующим избирательным осаждением золота из раствора, например, с помощью FeSO4.
Золото — желтый металл с кубической гранецентрированной решеткой (a = 0, 40786 нм). Температура плавления 1064, 4 °C, температура кипения 2880 °C, плотность 19, 32 кг/дм3. Обладает исключительной пластичностью, теплопроводностью и электропроводимостью. Шарик золота диаметром в 1 мм можно расплющить в тончайший лист, просвечивающий голубовато-зеленым цветом, площадью 50 м2. Толщина самых тонких листочков золота 0, 1 мкм. Из золота можно вытянуть тончайшие нити.
Золото устойчиво на воздухе и в воде. С кислородом, азотом, водородом, фосфором, сурьмой и углеродом непосредственно не взаимодействует. Антимонид AuSb2 и фосфид золота Au2P3 получают косвенными путями.
В ряду стандартных потенциалов золото расположено правее водорода, поэтому с неокисляющими кислотами в реакции не вступает. Растворяется в горячей селеновой кислоте:
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O,
в концентрированной соляной кислоте при пропускании через раствор хлора:
2Au + 3Cl2 + 2HCl = 2H[AuCl4]
При аккуратном упаривании получаемого раствора можно получить желтые кристаллы золотохлористоводородной кислоты HAuCl4·3H2O.
С галогенами без нагревания в отсутствие влаги золото не реагирует. При нагревании порошка золота с галогенами или с дифторидом ксенона образуются галогениды золота:
2Au + 3Cl2 = 2AuCl3,
2Au + 3XeF2 = 2AuF3 + 3Xe
В воде растворимы только AuCl3 и AuBr3, состоящие из димерных молекул:
Термическим разложением гексафторауратов (V), например, O2+[AuF6]– получены фториды золота AuF5 и AuF7. Их также можно получить, окисляя золото или его трифторид с помощью KrF2 и XeF6.
Моногалогениды золота AuCl, AuBr и AuI образуются при нагревании в вакууме соответствующих высших галогенидов. При нагревании они или разлагаются:
2AuCl = 2Au + Cl2
или диспропорционируют:
3AuBr = AuBr3 + 2Au.
Соединения золота неустойчивы и в водных растворах гидролизуются, легко восстанавливаясь до металла.
Гидроксид золота (III) Au(OH)3 образуется при добавлении щелочи или Mg(OH)2 к раствору H[AuCl4]:
H[AuCl4] + 2Mg(OH)2 = Au(OH)3Ї + 2MgCl2 + H2O
При нагревании Au(OH)3 легко дегидратируется, образуя оксид золота (III):
2Au(OH)3 = Au2O3 + 3H2O
Гидроксид золота (III) проявляет амфотерные свойства, реагируя с растворами кислот и щелочей:
Au(OH)3 + 4HCl = H[AuCl4] + 3H2O,
Au(OH)3 + NaOH = Na[Au(OH)4]
Другие кислородные соединения золота неустойчивы и легко образуют взрывчатые смеси. Соединение оксида золота (III) с аммиаком Au2O3·4NH3 — «гремучее золото», взрывается при нагревании.
При восстановлении золота из разбавленных растворов его солей, а также при электрическом распылении золота в воде образуется стойкий коллоидный раствор золота:
2AuCl3 + 3SnCl2 = 3SnCl4 +2Au
Окраска коллоидных растворов золота зависит от степени дисперсности частиц золота, а интенсивность от их концентрации. Частицы золота в растворе всегда отрицательно заряжены.
Золото и его сплавы используют для изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, зубных протезов, деталей химической аппаратуры, электрических контактов и проводов, изделий микроэлектроники, для плакирования труб в химической промышленности, в производстве припоев, катализаторов, часов, для окрашивания стекол, изготовления перьев для авторучек, нанесения покрытий на металлические поверхности. Обычно золото используют в сплаве с серебром или палладием (белое золото; также называют сплав золота с платиной и другими металлами). Содержание золота в сплаве обозначают государственным клеймом. Золото 583 пробы является сплавом с 58, 3% золота по массе. См также Золото (в экономике).
Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезенке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Бусев А. И., Иванов В. М. Аналитическая химия золота. М., 1973.
- Малышев В. М., Румянцев Д. В. Золото. М., 1979.
- Марфунин А. С. История золота. М., 1987.
- Паддефет Р. Химия золота. / Пер с англ. М., 1982.
- Бусеев А. И., Иванов В. М. Аналитическая химия золота. М., 1973.
- Паддефет Р. Химия золота. М., 1982.