ЗОЛОТО, Аu

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

химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 79, атомная масса 196,967.

Природное ЗОЛОТО состоит из стабильного изотопа ¹⁹⁷Au. Всего известно 13 радиоактивных изотопов с массовыми числами 192-196, 198-206 и периодами полураспада от нескольких 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 исключительной химической 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 атмосферной коррозии и различных. 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, например, ЗОЛОТО не растворяется в соляной или азотной кислотах, но легко растворяется в т.н. царской водке (смеси 3:1 HCl + HNO₃) с образованием золотохлористоводородной кислоты 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 температуре 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 различными 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 различными органическими соединениями. Все растворимые соединения ЗОЛОТА токсичны.

Распространенность ЗОЛОТА во Вселенной 5,34*10^-4ppm. Среднее содержание ЗОЛОТА 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. Среднее 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 главным образом 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 механической 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-восстановительного потенциала среды. В процессах концентрирования ЗОЛОТА значительна роль соосаждения и сорбции.

В природе ЗОЛОТО главным образом 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.

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 XVIII века и в течение большей части XIX века распространился метод хлорирования. Хлор пропускался через измельченный рудный концентрат, и образующийся при этом хлорид ЗОЛОТА вымывался водой. В 1843 г. 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.

Экономическое значение ЗОЛОТА определяется его ролью основного валютного металла. В технике его используют в виде сплавов с др. металлами. Покрытие ЗОЛОТОМ применяют в авиационной и космической технике, для изготовления некоторых отражателей, электрических контактов и деталей проводников, а также в радиоаппаратуре. В электронике из ЗОЛОТА, легированного Ge, In, Ga, Si, Sn и др., изготовляют контакты. Значитительная часть ЗОЛОТА идет на ювелирные изделия. ЗОЛОТО применяется также в медицине; радиоактивное ЗОЛОТО (обычно¹⁹⁸Au) помогает диагностировать опухоли.

Источник:
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