Бытует мнение, что золото, являясь благородным металлом, не реагирует с другими веществами и потому не образует соединений. На самом деле все немного не так. Химикам известно немало соединений этого драгоценного металла, среди них и оксид золота. В зависимости от того, какой валентностью обладает атом золота в веществе, существуют соединения одно-, двух-, трехвалентного золота.
К первой группе относят цианид, иодид, бромид, хлорид, гидрид золота. Вещества, в которых золото имеет валентность ІІ, обладают малой устойчивостью и могут существовать лишь в лаборатории. Трехвалентный аурум входит в состав гидроксида, димера бромида, а также оксида золота. Существует два оксида золота с валентностью І и ІІІ соответственно. Несмотря на то, что два этих вещества построены из одних и тех же атомов и отличаются лишь их количеством, они обладают разными свойствами и даже выглядят по-разному.
Золота оксид (І)
Является бинарным, то есть состоящим всего из двух видов атомов, соединением с химической формулой Au2O. Представляет собой порошок серо-фиолетового цвета или же синий гидрозоль. В воде он не растворяется, но пребывание во влажной среде ведет к превращению в другое вещество. Если же нагреть окись золота примерно до 200 градусов Цельсия, то произойдет разложение на составляющие его элементы. Низкая термическая резистентность обусловлена тем, что ионы золота обладают окислительной способностью и сильным поляризующим действиям.
Получить оксид одновалентного золота сложно, ведь золото окисляется очень плохо. Учитывая тот факт, что золото — это очень инертный элемент, простая реакция с кислородом даже при высокой температуре не приведет к образованию оксида, как это происходит с большинством других легко окисляющихся металлов. Даже пропуская электрический ток через электрод из золота, все равно не добиться получения на его поверхности пленки из оксида. Для того чтобы синтезировать оксид золота, используют двухэтапную методику. Сначала к холодному водному раствору щелочи добавляют хлорид золота и затем полученную смесь постепенно нагревают.
Что же касается химических свойств данного вещества, то оно способно реагировать с концентрированным гидроксидом аммония. При этом образуется сложное неорганическое соединение в виде черного осадка, который обладает способностью взрываться при ударах.
Оксид трехвалентного золота
Другое бинарное соединение золота состоит из двух атомов Au и трех атомов кислорода, что можно записать: Au2O3. Представляет собой твердое коричневое вещество, которое легко поддается распаду даже под воздействием солнечного света. Оксид золота (ІІІ) не может быть растворен в воде, однако хорошо растворяется в гидроксиде калия, образуя сложное комплексное соединение. Получают путем просушки гидроксида золота над парами оксида фосфора с дальнейшим нагреванием смеси до 140 градусов. Соблюдение правильного режима температур критически важно, ведь если разогреть реагенты на дополнительных 20 градусов, то вместо обезвоживания гидроокиси и кристаллизации оксида произойдет разложение выходящей смеси.
Исходя из химических свойств вещества, его также называют золотой кислотой, ведь Au2O3 может образовывать соли, называемые ауратами. Благодаря своим свойствам оксид золота (ІІІ) нашел свое применение в технике. Именно из него делали «золотые дорожки» на микроэлектронных платах, нанося на поверхность слой вещества, а затем воздействуя на него лазером, чтобы получить тонкую полоску из благородного металла.
Существует еще одно вещество, которое может быть отнесено к оксидам золота. Это соединение, в котором присутствуют атомы с валентностями I и III одновременно. По сути, это смесь обоих оксидов, вещество существует в виде коричневого порошка, который сильно впитывает влагу.
Общим для всех оксидов золота является то, что они почти не находят применения в технике или любой другой отрасли промышленности. Причина этого, по всей видимости, в том, что данные соединения неустойчивы в условиях внешней среды и легко разрушаются, переходя в другие вещества. А также не стоит забывать о высокой цене самого золота, не говоря уже о дополнительных затратах на реакции, необходимые для того, чтобы заставить его окисляться. Поэтому сейчас с оксидами золота дело имеют преимущественно химики-теоретики, проводя с ними множество экспериментов. Но вполне может быть, что скоро они увенчаются успехом, и материалы на основе оксида золота помогут сделать очередной технологический прорыв.
Свойства и особенности оксидов золота
Читайте в этой статье:
Оксид золота — это химическое соединение, в котором задействованы кислород и золото. Как известно, Au относят к благородным металлам, элемент характеризуется таким образом потому, что он не вступает в контакт с реагентами. Кислород, вода, кислоты и щелочи никаким образом не способны навредить золоту и еще шести металлам платиновой группы. Так как же получить химическое соединение кислорода с золотом, если металл инертен?
Оксиды и их свойства
Оксид золота в природе не образуется, элементы, с которыми соединяется этот металл, можно пересчитать по пальцам. Их крайне мало. Если говорить о чистом золоте, то кислород его не разрушает, то же самое можно сказать о воде и большом количестве других реагентов.
Химический элемент золото
Золото окисляется только при взаимодействии со следующими элементами:
ртутью;
смесью соляной и азотной кислот;
селеновой кислотой;
хлором и бромом.
Если говорить о ртути, то при взаимодействии элементов образуется сплав, который химики называют амальгамой.
Смесь азотной и соляной кислот в пропорции 1 к 3 называют царской водкой, при погружении в эту смесь металл начинает растворяться. При повышении температуры реакция ускоряется.
Селеновая кислота в высокой концентрации способна окислить золота, подобная технология применяется только в промышленности, для извлечения благородного элемента из породы.
Хлор и бром могут взаимодействовать с Au, присутствие хлора в реакции ускоряет процесс. По этой причине не рекомендуется надевать золотые украшения во время уборки, им может быть нанесен вред.
Оксид золота имеет несколько разновидностей, также существует и гидроксид, который является смесью золота, кислорода и водорода. Если говорить проще, это смесь воды и благородного металла. Но поскольку металл инертен, получить такую смесь не так просто.
Чистое золото окисляться может только при определенных обстоятельствах. Для этого необходимо поддержание температурного режима и соблюдение условий.
Оксид золота бывает всего двух разновидностей, определить, о каком именно химическом элементе идет речь, можно при помощи обозначения. Химики дополняют название веществ римскими цифрами I и III.
Элемент представляет собой неорганическое соединение, окись металла и кислорода, рассматривается как соль аурат или окисел смешанного типа. Представляет собой порошок коричневого цвета.
Окись золота можно получить несколькими способами, но в реакции обязательно должен участвовать кислород.
Соединение воды и Au под номером I получают путем нагревания элемента с аналогичным названием, но под номером III. А для получения оксида понадобится гидроксид, то есть соединение металла с водой.
Кристаллы соединяются друг с другом по типу мостика, то есть одна молекула цепляет две, две молекулы цепляют три и таким образом — по восходящей.
Можно заметить, что оксид имеет определенное сходство с металлом, например, элемент так же ускоренно растворяется в соляной и азотной кислотах.
Что может элемент под номером I и какими обладает свойствами:
имеет химическую формулу Au2O (две молекулы золота присоединяют одну молекулу кислорода);
выглядит как порошок синего цвета;
соединение неустойчивое;
может находиться в виде гидрозоля.
Получают элемент при нагревании, для проведения реакции понадобятся гидроксид калия и хлорид золота.
Соединение быстро возвращается в первоначальное состояние, по этой причине элемент рассматривают как порошок, который может иметь фиолетовый оттенок. При повышении температуры соединение разлагается.
Если добавить в соединение гидроксид аммония, или, говоря проще, нашатырь, то в процессе реакции образуется осадок черного цвета. При силовом воздействии (от удара) соединение может взорваться.
Соединение с химической формулой 3Au2O·4NH3, не отличается устойчивостью, распадается в горячей воде, не образует осадка.
Почему происходит окисление?
Окисление может происходить по нескольким причинам; если говорить об обычных металлах, то они взаимодействуют с кислородом и водой, также на элементы могут воздействовать реагенты: щелочи и кислоты. Если реакция проходит в лабораторных условиях, то реагенты используют с определенной целью. В домашних условиях столкнуться со щелочами и кислотами можно при выполнении работ по дому, поскольку большое количество средств для уборки состоит из химических соединений, в состав которых входят либо щелочи, либо кислоты.
Если говорить о чистом золоте и металлах платиновой группы, то они к окислению несвойственны, подобная реакция возможна только в условиях лабораторий с использованием определенных реагентов, которых не так много.
Золото в украшениях может окисляться по причине того, что в состав изделий входят и другие материалы. Сплав готовят из нескольких элементов, разбавляя благородный металл латунью, никелем или медью. Эти элементы не столь устойчивы к факторам внешней среды и реагентам, из-за чего на поверхности драгоценностей и образуется налет. По этой причине стоит беречь украшения и правильно ухаживать за ними. Чем больше в сплаве лигатуры и других примесей помимо золота, тем сильнее оно подвержено коррозии.
Учитывая все свойства золота и характеристики, получение оксида этого металла — это трудоемкий процесс, провести который можно только в лабораторных условиях. Провести процедуру дома, без наличия оснащения невозможно.
Не так давно ученым удалось исполнить мечту всех алхимиков и получить Au из ртути, соединение получилось устойчивым. Но искусственный металл и его производство было признано неперспективным.
Возможно, в скором времени, химики удивят еще чем-нибудь и научатся добывать или синтезировать благородный металл в промышленном масштабе.
Структура, свойства, номенклатура и применения оксида золота (III) (Au2O3)
оксид золота (III) неорганическое соединение, химическая формула которого Au2О3. Теоретически можно ожидать, что его природа будет ковалентного типа. Однако наличие определенного ионного характера в его твердом теле не может быть полностью исключено; или что то же самое, предположим, что отсутствие катиона 3+ рядом с анионом O 2- .
Может показаться противоречивым, что золото, будучи благородным металлом, может ржаветь. При нормальных условиях кусочки золота (как звезды на изображении ниже) не могут окисляться при контакте с кислородом в атмосфере; однако при облучении ультрафиолетовым излучением в присутствии озона ИЛИ3, картина отличается.
Если бы золотые звезды подвергались этим условиям, они бы стали красновато-коричневыми, характерными для Au.2О3.
Другие способы получения этого оксида будут включать химическую обработку указанных звезд; например, преобразование массы золота в соответствующий хлорид, AuCl3.
После, к AuCl3, и остальная часть возможных образованных солей золота добавляют сильную основную среду; и с этим, вы получите гидратированный оксид или гидроксид, Au (OH)3. Наконец, это последнее соединение термически дегидратируется для получения Au.2О3.
1 Структура оксида золота (III)
1.1 Электронные аспекты
1.2 Гидраты
2 свойства
2.1 Внешний вид
2.2 Молекулярная масса
2.3 Плотность
2.4 Точка плавления
2.5 Стабильность
2.6 Растворимость
3 Номенклатура
4 использования
4.1 Окраска очков
4.2 Синтез ауратов и молниеносного золота
4.3 Обработка самосборных монослоев
5 ссылок
Структура оксида золота (III)
Кристаллическая структура оксида золота (III) показана на верхнем изображении. Расположение атомов золота и кислорода в твердом теле показано либо в виде нейтральных атомов (ковалентное твердое вещество), либо в виде ионов (ионное твердое тело). Нечетко, достаточно в любом случае устранить или разместить ссылки Au-O.
Согласно изображению предполагается, что преобладает ковалентный характер (что было бы логично). По этой причине представленные атомы и связи показаны со сферами и столбцами, соответственно. Золотые сферы соответствуют атомам золота (Au III -О) и красноватые до атомов кислорода.
Если вы посмотрите внимательно, вы увидите, что есть единицы AuO4, которые соединены атомами кислорода. Другим способом визуализации было бы учесть, что каждый Au 3+ окружен четырьмя O 2- ; Конечно, с ионной точки зрения.
Эта структура является кристаллической, потому что атомы упорядочены, следуя той же схеме дальнего действия. Таким образом, его унитарная ячейка соответствует ромбоэдрической кристаллической системе (так же, как на верхнем изображении). Поэтому все Au2О3 может быть построен, если бы все эти сферы элементарной ячейки были распределены в пространстве.
Электронные аспекты
Золото является переходным металлом, и следует ожидать, что его 5d-орбитали взаимодействуют непосредственно с 2p-орбиталями атома кислорода. Это перекрытие их орбиталей теоретически должно генерировать зоны проводимости, которые бы преобразовывали Au2О3 в твердом полупроводнике.
Таким образом, истинная структура Au2О3 еще сложнее с этим в виду.
гидраты
Оксид золота может удерживать молекулы воды в своих ромбоэдрических кристаллах, что приводит к образованию гидратов. Когда образуются такие гидраты, структура становится аморфной, то есть неупорядоченной.
Химическая формула для таких гидратов может быть любой из следующих, которые на самом деле не уточнены: Au2О3∙ ж2O (z = 1, 2, 3 и т. Д.), Au (OH)3, или AuхОи(ОН)Z.
Формула Au (OH)3 представляет чрезмерное упрощение истинного состава указанных гидратов. Это связано с тем, что в гидроксиде золота (III) исследователи также обнаружили присутствие Au2О3; и поэтому имеет смысл рассматривать его изолированно как «простой» гидроксид переходного металла.
С другой стороны, твердого тела с формулой AuхОи(ОН)Z можно ожидать аморфную структуру; так как это зависит от коэффициентов х, и и Z, чьи вариации породили бы все виды структур, которые едва ли могли бы иметь кристаллическую структуру.
свойства
Внешний вид
Это красновато-коричневое твердое вещество.
Молекулярная масса
плотность
Точка плавления
Тает и разлагается при 160ºC. Поэтому ему не хватает температуры кипения, поэтому этот оксид никогда не достигает температуры кипения.
стабильность
Au2О3 оно термодинамически нестабильно, потому что, как упоминалось в начале, золото не склонно окисляться при нормальных температурных условиях. Так что его легко уменьшить, чтобы снова стать благородным золотом.
Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция, известная как термическое разложение. Итак, Au2О3 при 160 ° C он разлагается, образуя металлическое золото и выделяя молекулярный кислород:
Очень похожая реакция может происходить с другими соединениями, которые способствуют указанному восстановлению. Почему сокращение? Потому что золото возвращается, чтобы получить электроны, которые кислород забрал у него; это то же самое, что сказать, что он теряет связь с кислородом.
растворимость
Это твердое вещество, нерастворимое в воде. Однако он растворим в соляной кислоте и азотной кислоте из-за образования хлоридов и нитратов золота.
Оксид золота (III) – это название, определяемое номенклатурой запасов. Другие способы упомянуть это:
-Традиционная номенклатура: оксид аурика, потому что валентность 3+ является самой высокой для золота.
-Систематическая номенклатура: диоксид триоксида.
приложений
Окраска очков
Одним из наиболее выдающихся применений является придание красноватых цветов некоторым материалам, таким как стекла, в дополнение к приданию определенных свойств, присущих атомам золота..
Синтез ауратов и молниеносного золота
Если Au добавлен2О3 в среду, где он растворим, и в присутствии металлов аураты могут выпадать в осадок после добавления сильного основания; которые образованы анионами AuO4 – в компании металлических катионов.
Кроме того, Au2О3 реагирует с аммиаком с образованием молниеносного соединения золота, Au2О3(NH3)4. Его название происходит от того факта, что он очень взрывоопасен.
Обработка самосборных монослоев
Что касается золота и его оксида, некоторые соединения, такие как диалкилдисульфиды, RSSR, не адсорбируются одинаково. Когда происходит эта адсорбция, спонтанно образуется связь Au-S, где атом серы проявляет и определяет химические характеристики указанной поверхности в зависимости от функциональной группы, с которой она связана..
RSSR не может адсорбироваться на Au2О3, но на металлическом золоте. Поэтому, если поверхность золота и его степень окисления модифицируются, а также размер частиц или слоев Au2О3, может быть разработана более неоднородная поверхность.
Это поверхность ау2О3-AuSR взаимодействует с оксидами металлов некоторых электронных устройств, тем самым создавая в будущем более умные поверхности.
Свойства и особенности оксидов золота
– химический элемент I группы периодич. системы Менделеева; ат. номер 79 , ат. масса 196,967. Природное ЗОЛОТО состоит из стабильного изотопа 197 Au. Получены 13 радиоактивных изотопов с массовыми числами 192-196, 198-206 и периодами полураспада от неск. секунд до 15,8 лет. ЗОЛОТО – мягкий ярко-желтый тяжелый металл. Кристаллич. решетка ЗОЛОТА кубическая гранецентрированная, параметр a=0,40783 нм (4,0783 Ангстрем). Физические свойства: плотность (при 20 0 С) 19320 кг/м 3 ; t пл 1046,5 0 С; t кип 2947 0 С, уд. теплопроводность (при 0 0 С) 311,48 Вт/(м*К), уд. теплоемкость (при 0 0 С и давлении 1 атм) 132,3 Дж/(кг*К); уд. сопротивление (при 0 0 С) 2,065*10 -8 Ом*см, при 100 0 С 2,8873*10 -8 Ом*м; температурный коэфф. электросопротивления 0,0039 0 C -1 (0 – 100 0 С); электропроводность по отношению к меди (при 0 0 С) 75,0%; коэфф. линейного расширения (0-100 0 С) 14,6*10 -6 К -1 ; для отожженного ЗОЛОТА предел прочности при растяжении 100-140 МПа; тв. по Бринеллю 18,9*10 МПа.
ЗОЛОТО обладает самыми высокими по сравнению со всеми остальными металлами пластичностью и ковкостью. Легко расплющивается в тончайшие листочки; так 1 г ЗОЛОТА можно расплющить в лист площадью 1 м 2 . Легко полируется. Отражательная способность – высокая. Степени окисления ЗОЛОТА +1, +2, +3, +5. В соединениях ЗОЛОТО наиболее часто проявляет валентность +1 и +3. Двухвалентное ЗОЛОТО устойчиво лишь в форме сульфида, остальные соединения Аu разлагаются водой.
ЗОЛОТО обладает исключит. хим. инертностью, это единственный металл, на который не действуют разбавленные и концентрир. кислоты. При нормальных условиях ЗОЛОТО не взаимодействует ни с кислородом, ни с серой. ЗОЛОТО стойко к действию атм. коррозии и разл. типов природных вод. ЗОЛОТО обычно растворяется в водных растворах, содержащих лиганд (образующий с ЗОЛОТОМ комплексы) и окислитель, но каждый из этих реагентов, взятый в отдельности, не способен растворить ЗОЛОТО. Так, напр., ЗОЛОТО не растворяется в соляной или азотной к-те, но легко растворяется в т.н. царской водке (смеси 3:1 HCl + HNO 3 ) с образованием золотохлористоводородной к-ты H[AuСl 4 ], в хромовой кислоте в присутствии хлоридов и бромидов щелочных металлов, в цианидных растворах в присутствии воздуха или пероксида водорода с образованием цианоауратиона. ЗОЛОТО растворяется также в растворах тиосульфата, тиомочевины, в смеси KI+I 2 ; при повышенной темп-ре оно взаиuмодействует с теллуром с образованием AuТе 2 , реагирует со всеми галогенами.
Наиболее реакционноспособен по отношению к ЗОЛОТУ бром: с порошком ЗОЛОТА он вступает в экзотермич. реакцию при комнатной температуре, давая Au 2 Br 6 .
Реакция ЗОЛОТА с хлором проходит чрезвычайно медленно благодаря образованию поверхностных соединений. Только при температурах выше 200 0 С достигается высокая скорость реакции, поскольку при этих температурах хлориды ЗОЛОТА сублимируют, в результате чего постоянно обнажается чистая поверхность. Продукт реакции – АuCl 3 .
При восстановлении солей ЗОЛОТА дихлоридом олова образуется стойкий коллоидный раствор ярко-красного цвета (“кассиев пурпур”).
Оксиды ЗОЛОТА (АuО 2 и Аu 2 O 3 ) можно получить только испаряя металл при высокой температуре в вакууме.
Красно-бурый гидроксид Аu(ОН) 3 выпадает в осадок при действии сильных щелочей на раствор АuCl 3 . Соли Au(ОН) 3 с основаниями – аураты – образуются при его растворении в сильных щелочах.
ЗОЛОТО реагирует с водородом, образуя гидрид, при давлении от 28 до 65 * 10 -8 Па и температуре более 350 0 С.
Сульфоаураты MeAuS образуются при реакции ЗОЛОТА с гидросульфидами щелочных металлов при высокой темп-ре. Известны сульфиды ЗОЛОТО Аu 2 S 3 и Au 2 S, однако последние метастабильны и распадаются с выделением металлической фазы.
Характерная особенность ЗОЛОТА – резко выраженная склонность к образованию комплексных соединений. Известны комплексные соединения ЗОЛОТА с разл. лигандами: хлоридные [AuCl 2 ] – , [AuСl 4 ] – ; гидрооксокомплексы Au(ОН) – , [Au(OH) 2 ], [Au(ОН) 4 ]; смешанные гидрооксохлоридные типа [AuCl 2 (OH) 2 ]; бромидные [AuBr 2 ] – , [AuВr 4 ] – ; иодидные [AuI] – ; фторидные [AuF 4 ] – , [AuF 6 ]; сульфидные и гидросульфидные [AuS] – , Au(HS) – ; тиосульфатные [Au(S 3 O 2 ) 2 ] 3- ; цианидные [Au(CN) 2 ] ; комплексы ЗОЛОТА с разл, органич. соединениями. Все растворимые соединения ЗОЛОТА токсичны.
Распространенность ЗОЛОТА во Вселенной 5,34 * 10 -4 ppm. Относит, содержание ЗОЛОТА на Солнце составляет 4,0 * 10 -2 ppm , что на порядок выше, чем в породах Земли. Среднее содержание его в земной коре 4,3 * 10 -3 ppm (по А.П. Виноградову). По возрастающей концентрации ЗОЛОТО выстраивается следующий ряд природных образований: морская вода, осадочные породы, кислые изверженные породы, средние изверженные породы, основные и ультраосновные изверженные породы, хромиты базальтоидных пород, гидротермальные руды.
В гидросфере содержание ЗОЛОТА 1,0 * 10 -5 ppm , т. е. более чем на два порядка ниже среднего для земной коры. Однако общее количество в гидросфере огромно и составляет около 5-6 млн. т. Ср. содержание ЗОЛОТА для всех видов пресных вод около 3,0* 10 -5 ppm. Содержание ЗОЛОТА в морск. воде непостоянно: в полярных морях 5,0 * 10 -5 ppm, у берегов Европы 1,0-3,0 * 10 -3 ppm, в прибрежных зонах Австралии до 5,0 * 10 -2 ppm.
Содержание ЗОЛОТА в осадочных породах относительно низкое (1,79 – 4,57 * 10 -3 ppm ). Вместе с тем с осадочными образованиями связано формирование пром. концентраций (золотоносные россыпи).
В изверженных породах среднее содержание ЗОЛОТА отвечает величине 3,57 * 10 -3 ppm , при этом имеется тенденция к повышению средних содержаний ЗОЛОТА от кислых пород к основным.
Подвижность ЗОЛОТА в геологических процессах гл. обр. связана с воздействием водных растворов. Наиболее реально нахождение ЗОЛОТА в гидротермальных растворах в форме различных простых и смешанных моноядерных комплексов Au. К ним относятся гидроксильные, гидроксохлоридные и гидросульфидные комплексы. При повышенных содержаниях сурьмы и мышьяка возможно образование гетероядерных комплексов ЗОЛОТА с этими элементами. Возможен перенос ЗОЛОТА в атомарном виде. В низкотемпературных гидротермальных условиях, а также в поверхностных водах возможна миграция ЗОЛОТА в виде растворимых металлоорганич. комплексов, среди которых наиболее вероятны фульватные и гуматные комплексы. В гипергенных условиях миграция ЗОЛОТА осуществляется в виде коллоидных растворов и механич. взвеси.
Для ЗОЛОТА характерно разнообразие факторов, приводящих к его концентрированию и фиксации. Наряду с изменением температуры, давления и величины рН большую роль в концентрировании ЗОЛОТА играет изменение окислительно-восстановит. потенциала среды. В процессах концентрирования ЗОЛОТА значительна роль соосаждения и сорбции.
В природе ЗОЛОТО гл. обр. встречается в виде ЗОЛОТА САМОРОДНОГО, а так же в виде твердых растворов с серебром (электрум), медью (купроаурид), висмутом (бисмутоаурид), родием (родит), иридием (ирааурид) и платиной (платинистое ЗОЛОТО). Известны теллуриды ЗОЛОТО AuTe 2 (калаверит) и AuТе 3 (монтбрейит). Природные сульфиды ЗОЛОТА не обнаружены, однако в ряде мест встречен сульфид ЗОЛОТА и серебра – утенбогардит (Ag 3 AuS 2 ). Известен также ряд золотосодержащих теллуридов и сульфидов.
Основные генетические типы месторождений ЗОЛОТА см. в ст. ЗОЛОТЫЕ РУДЫ.
Наиболее древний метод выделения ЗОЛОТА – гравитационный. Этот метод является ведущим процессом получения золотосодержащего концентрата. Начиная с 1-го тыс. до н.э. при извлечении ЗОЛОТА из концентратов использовалось амальгамирование (растворение металлической ртутью с последующей отгонкой ртути). В конце XVIIIв. и в течение большей части XIXв. распространился метод хлорирования. Хлор пропускался через измельченный рудный концентрат, и образующийся при этом хлорид ЗОЛОТА вымывался водой. В 1843г. П.Р. Багратионом предложен цианидный способ выделения ЗОЛОТА, который широко используется и позволяет практически полностью выделить ЗОЛОТО даже из самых бедных руд. Для извлечения ЗОЛОТА рудный концентрат обрабатывается при доступе воздуха разбавленным раствором NaCN. При этом ЗОЛОТО переходит в раствор, из которого затем выделяется действием металлического цинка. Очистка полученного тем или иным путем ЗОЛОТА от примесей производится обработкой его горячей серной кислотой. Экономич. значение ЗОЛОТА определяется его ролью осн. валютного металла. В технике его используют в виде сплавов с др. металлами. Покрытие ЗОЛОТОМ применяют в авиац. и космич. технике, для изготовления некоторых отражателей, электрич. контактов и деталей проводников, а также в радиоаппаратуре. В электронике из ЗОЛОТА, легированного Ge, In, Ga, Si, Sn и др., изготовляют контакты. Значит. часть ЗОЛОТА идет на ювелирные изделия. ЗОЛОТО применяется также в медицине; радиоактивное ЗОЛОТО (обычно 198 Au) помогает диагностировать опухоли. С.В. Козеренко. Горная энциклопедия, т.II, Москва 1986 г., с 393-395 Литература : Бусев А.И., Иванов В.М., Аналитическая химия золота, М., 1973; Паддефет Р., Химия золота, пер. с франц., М., 1982
Свойства и особенности оксидов золота
Соединения золота
Более внимательное изучение свойств “царя” металлов показывает, что оно вообще не совсем безразлично к таким активным веществам, как, например, хлор. При нагревании золота в атмосфере этого газа до 150 °С золото реагирует с ним и получается хлорид золота (III) АuСl3. Золото реагирует и с фтором, а с бромом реакция идет даже при комнатной температуре. Кроме того, на золото действуют и другие кислоты, если только они проявляют свойства окислителей. Так, золото растворяется в смеси серной и марганцевой кислот (H2SO4+ + НМnO4). В этой паре марганцевая кислота действует как сильнейший окислитель.
Золото реагирует при нагревании с селеновой кислотой, причем образуется соль золота (III) -селенат:
Следует обратить внимание на состав продуктов реакции. Как видно, в них содержится оксид селена (IV), а в селеновой кислоте степень окисления селена +6. Следовательно, и в этой реакции действовал окислитель. Одни молекулы селеновой кислоты окисляли золото, в то время как другие выполняли чистокислотные функции, связывая катионы золота в соль – селенат. Соли золота как металла мало активного, конечно, подвергаются в растворе гидролизу, поэтому и селенат можно выделить только из раствора в безводной селеновой кислоте.
Фтористая соль золота AuF3 в воде гидролизуется полностью. Другие соли также в той или иной степени гидролизованы (сульфаты и нитраты существуют только в растворе кислот). При этом проявляется стремление золота образовывать комплексы, в которых металл входит в состав аниона. К уже названным можно добавить комплексные соединения типа кислот:
Соли кислоты НАu(ОН)4, называемые ауратами, в воде растворимы у щелочных и щелочноземельных металлов. Другие металлы тоже могут образовывать аураты, но плохо растворимые в воде.
При добавлении к ауратам кислоты они разлагаются, и из раствора выделяется осадок гидроксида Аи(ОН)3:
Выделение осадка начинается уже при нейтральной реакции первоначально щелочного раствора. Это указывает на непрочность комплексной кислоты НАu(ОН)4. По общему правилу соли прочнее кислот.
Золото может проявлять и степень окисления, равную единице. Это означает, что оно отдает для образования химических связей один электрон. Хлорид золота AuCl получается при нагревании золота в атмосфере хлора до 190 °С (при менее высоких температурах золото тоже окисляется хлором, но тогда получается хлорид золота (III)). Оксид Au2O можно получить нагреванием гидроксида АuОН. Гидроксид выделяется при обработке щелочами солей, например хлорида AuCl:
Оксид золота (I) разлагается на золото и кислород при нагревании до 200 °С. Оксиды окрашены в темные цвета: оксид золота (I) – серо-фиолетовый, оксид золота (III) – черно-бурый. Окраска указывает на слабую связь электронов. Чем темнее вещество, тем большее число квантов поглощает оно из потока падающего на него видимого света. Поглощение означает переход электрона в молекулах вещества на более высокие уровни. Уровни слабо связанных электроноз расположены тесно, интервалы между ними невелики и поэтому неустойчивые соединения часто более или менее отчетливо окрашены.
При рассмотрении соединений золота нам приходится констатировать неустойчивость его соединений с кислородом. В самом деле: оксиды получаются только косвенным путем, прямо золото не реагирует с кислородом, даже и при нагревании, гидроксиды непрочны, оксиды легко распадаются и т. д. Почему так?
Примем во внимание, что атом золота в системе Д. И. Менделеева стоит на 79 месте,- в нем, следовательно, 79 электронов,. Кислород (а также и галогены) стремится приобрести отрицательный заряд, и часть электронов (один или три) от золота переходят при образовании соединений к кислороду (однако не “целиком”, так как связи имеют отчасти “ковалентный характер”). Огромное число оставшихся у иона золота электронов отталкивает ионы кислорода (или галогена) и понижает прочность химической связи в оксидах золота. К этому надо добавить и влияние большего радиуса атома Аu.
Большие рыхлые электронные оболочки тяжелых металлов затрудняют образование прочных соединений, но устойчивость соединений возрастает, когда объемистый катион “со всех сторон” окружается анионами. Практически выражение “со всех сторон” не следует понимать буквально – ведь между анионами действуют силы отталкивания. Как было указано, комплексные соединения золота характеризуются координационным числом 4. Оно часто встречается в химии этого элемента. Ион золота окружен четырьмя отрицательными соседями в соединениях H[AuCl4] H[Au(CN)4] и др.
Области применения золота. Золото используют в виде сплавов с платиной для изготовления специальной химической аппаратуры. Фотографические снимки иногда тонируют при помощи препаратов золота. Медики применяют соединения этого металла для лечения некоторых болезней (полиартрит) и в стоматологической практике. Очень широко применяется золото в ювелирном деле для изготовления всевозможных украшений, но основное направление, в котором используют металл,- это валютные цели.
С древнейших времен золото служило материалом для монет. Применяли сплавы, содержащие примеси меди и серебра (около 10 %). Так называемые “пробы” сплавов для ювелирных работ указывают число частей золота в 1000 частях сплава. Так, например, проба 750 значит, что на тысячу частей сплава приходится 750 частей золота. В дореволюционной России проба указывала число золотников золота или серебра на один фунт сплава, т. е. на 96 золотников. Для золота обычны были 56-я проба, для серебра – 84-я.
Химический элемент золото
Загрузка...
