ЗОЛОТО -   Свойства [top]  

ЗОЛОТО, Аu
(лат. - Aurum;    aнгл. - gold;     нем. - Gold;    фр. - or;    исп. - oro)

- химический элемент I группы периодич. системы Менделеева; ат. номер 79, ат. масса 196,967. Природное ЗОЛОТО состоит из стабильного изотопа 197Au. 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 200С) 19320 кг/м3; t пл 1046,50С; t кип 29470С, уд. теплопроводность (при 00С) 311,48 Вт/(м*К), уд. теплоемкость (при 00С и давлении 1 атм) 132,3 Дж/(кг*К); уд. сопротивление (при 00С) 2,065*10-8Ом*см, при 1000С 2,8873*10-8Ом*м; температурный коэфф. электросопротивления 0,00390C-1(0 - 1000С); электропроводность по отношению к меди (при 00С) 75,0%; коэфф. линейного расширения (0-1000С) 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 м2. 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 + HNO3) с образованием золотохлористоводородной к-ты H[AuСl4], 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+I2; при повышенной темп-ре оно взаиuмодействует с теллуром с образованием AuТе2, реагирует со всеми галогенами.

Наиболее реакционноспособен по отношению к ЗОЛОТУ бром: с порошком ЗОЛОТА он вступает в экзотермич. реакцию при комнатной температуре, давая Au2Br6.

Реакция ЗОЛОТА с хлором проходит чрезвычайно медленно благодаря образованию поверхностных соединений. Только при температурах выше 2000С достигается высокая скорость реакции, поскольку при этих температурах хлориды ЗОЛОТА сублимируют, в результате чего постоянно обнажается чистая поверхность. Продукт реакции - АuCl3.

При восстановлении солей ЗОЛОТА дихлоридом олова образуется стойкий коллоидный раствор ярко-красного цвета ("кассиев пурпур").

Оксиды ЗОЛОТА (АuО2 и Аu2O3) 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 АuCl3. 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 3500С.

Сульфоаураты MeAuS образуются при реакции ЗОЛОТА с гидросульфидами щелочных металлов при высокой темп-ре. Известны сульфиды ЗОЛОТО Аu2S3 и Au2S, 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 [AuCl2]-, [AuСl4]-; гидрооксокомплексы Au(ОН)-, [Au(OH)2], [Au(ОН)4]; смешанные гидрооксохлоридные типа [AuCl2(OH)2]; бромидные [AuBr2]-, [AuВr4]-; иодидные [AuI]-; фторидные [AuF4]-, [AuF6]; сульфидные и гидросульфидные [AuS]-, Au(HS)-; тиосульфатные [Au(S3O2)2]3- ; цианидные [Au(CN)2] ; комплексы ЗОЛОТА с разл, органич. соединениями. Все растворимые соединения ЗОЛОТА токсичны.

Распространенность ЗОЛОТА во Вселенной 5,34 * 10-4ppm. Относит, содержание ЗОЛОТА на Солнце составляет 4,0 * 10-2ppm , что на порядок выше, чем в породах Земли. Среднее содержание его в земной коре 4,3 * 10-3ppm (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 * 10-5ppm , 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* 10-5ppm. Содержание ЗОЛОТА в морск. воде непостоянно: в полярных морях 5,0 * 10-5ppm, у берегов Европы 1,0-3,0 * 10-3ppm, в прибрежных зонах Австралии до 5,0 * 10-2ppm.

Содержание ЗОЛОТА в осадочных породах относительно низкое (1,79 - 4,57 * 10-3ppm ). Вместе с тем с осадочными образованиями связано формирование пром. концентраций (золотоносные россыпи).

В изверженных породах среднее содержание ЗОЛОТА отвечает величине 3,57 * 10-3ppm , 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 AuTe2 (калаверит) и AuТе3 (монтбрейит). Природные сульфиды ЗОЛОТА не обнаружены, однако в ряде мест встречен сульфид ЗОЛОТА и серебра - утенбогардит (Ag3AuS2). 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 (обычно198Au) 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