Аурум и его соединения

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ Й НАУКИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Імені В.Н. Каразіна Кафедри неорганічної хімії

Курсова робота

«Аурум та його сполуки»

Науковий керівник Панченко Валентина Григорівна Харків 2010

1. Происхождение названия

2. История открытия

3. Формы нахождения в природе

4. Коренные месторождения

5. Физические свойства

6. Химические свойства Au и его соединений

6.1.1 Соединения Au (I)

6.1.2 Соединения Au (III)

6.1.3 Соединения золота (V)

6.1.4 Золото, как простое вещество

6.1.5 Оксид золота (III)

6.1.6 Хлорид золота (I)

6.1.7 Хлорид золота (III)

6.1.8 Дицианоаурат (I) калия

6.1.9 Тетрахлораурат (III) водорода

7. Получение

7.1.1 Промывка

7.1.2 Амальгамация

7.1.3 Цианирование

7.1.4 Регенерация

8. Применение

8.1.1 Как объект инвестирования

8.1.2 В промышленности

8.1.3 В ювелирных изделиях

8.1.4 В стоматологии

9. Золотой запас. «Международные резервы мира»

1. Происхождение названия

Поскольку золото было известно, вероятно, ещё до появления письменности, проследить историю его названия, скорее всего, невозможно. Известно, однако, что в славянских языках слово золото имело в древности общий корень со словом «жёлтый», первоначальный вариант слова записывают как zolto. Некоторые связывают происхождения слова «золото» со словом «солнце» (корень sol). Однако достаточно достоверных версий происхождения названия нет.

Слово gold в европейских языках связано с греческим богом Солнца Гелиосом. Латинское aurum означает «жёлтое» и родственно с «Авророй» (Aurora) — утренней зарёй.

2. История открытия

Золото (англ. Gold, франц. Оr, нем. Gold) — один из семи металлов древности. Обычно считают, что золото было первым металлом, с которым познакомился человек еще в эпоху каменного века благодаря его распространению в самородном состоянии. Особые свойства золота — тяжесть, блеск, не окисляемость, ковкость, тягучесть — объясняют, почему его стали использовать с самых древнейших времен главным образом для изготовления украшений и отчасти — оружия. Золотые предметы различного назначения найдены археологами в культурных слоях, относящихся к IV и даже V тысячелетию до н.э., т. е. к эпохе неолита. В III и II тысячелетиях до н. э. золото уже было широко распространено в Египте, Месопотамии, Индии, Китае, с глубокой древности оно было известно в качестве драгоценного металла народам американского и европейского континентов. Золото, из которого сделаны древнейшие украшения, нечисто, в нем содержатся значительные примеси серебра, меди и других металлов. Лишь в VI в. до н. э. в Египте появилось практически чистое золото (99,8%). В эпоху Среднего царства началась разработка нубийских месторождений золота (Нубия, или Эфиопия древности). Отсюда произошло и древне египетское название золота — нуб (Nub). В Месопотамии добыча золота в широком масштабе велась уже во II тысячелетии до н. э. Вавилонское название золота — хурэ — шу (hurasu) имеет отдаленное сходство с древнегреческим словом (хризос), которое встречается во всех древнейших лйтературных памятниках. Возможно, это слово происходит от названия местности, откуда могло поступать золото. Древнеиндийское ayas (золото) позднее употреблялось на других языках для обозначения меди, что, возможно, служит указанием на распространение в древности поддельного золота. С древнейших времен золото сопоставлялось с солнцем, называлось солнечным металлом или просто солнцем (Sol). В египетской эллинистической литературе и у алхимиков символ золота — кружок с точкой посредине, т. е. такой же, как и символ солнца. Иногда в греческой алхимической литературе встречается символ в виде кружка с изображением связанного с ним луча.

Золото как наиболее драгоценный металл служило издавна меновым эквивалентом в торговле, в связи, с чем возникли способы изготовления золотоподобных сплавов на основе меди. Эти способы получили широкое развитие и распространение и послужили основой возникновения алхимии. Главной целью алхимиков было найти способы превращения (трансмутации) неблагородных металлов в золото и серебро. Европейские алхимики, идя по следам арабских, разработали теорию «совершенного» или даже «сверхсовершенного» золота, добавка которого к неблагородному металлу превращает последний в золото. В алхимической литературе встречается множество названий золота, обычно зашифрованных: зарас (zaras), трикор (tricor), соль (Sol), солнце (Sonir), секур (secur), сениор (senior) и т. д. Часть из них имеет арабское происхождение, например al-bahag (радость), hiti (кошачий помет), ras (голова, принцип), su’a (луч), diya (свет), alam (мир).

Латинское название золота аурум (Aurum, древнее ausom) означает «желтое». Слово это хорошо сопоставляется с древнеримским aurora или ausosa (утренняя заря, восточная страна, восток). По мнению Шредера, слово золото у народов Средней Европы тоже означает желтый: на древнегерманском языке — gulth, gelo, gelva, на литовском — geltas, на славянском — золото, на финском — kulda. У некоторых сибирских народов золото называется алтун, у древних персов — zarania (или zar), что сопоставляется с древнеиндийским hyrania (чаще, правда, относящимся к серебру) и древнегреческим (небеса). Особняком стоит армянское название золота — оски. Славянское золото, или злато, употребляемое с древнейших времен, несомненно, связано (вопреки Шредеру) с древнейшим индоевропейским Sol (солнце), вероятно, так же как среднеевропейское Gold (gelb) с греческим (солнце).

Такое разнообразие названий золота свидетельствует о повсеместном знакомстве с ним различных древних народов и племен и о перекрещивании разноплеменных названий. Производные названия соединений золота, применяемые в настоящее время, происходят от латинского aurum, русского «золото» и греческого.

3. Формы нахождения золота в природе

Содержание золота в земной коре очень низкое — 3 мкг/кг, но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото содержится и в воде. 1 л и морской, и речной воды несёт примерно 4*10?9 г золота.

Золоторудные месторождения возникают преимущественно в районах развития гранитоидов, небольшое их количество ассоциирует с основными и ультраосновными породами. Золото образует промышленные концентрации в постмагматических, главным образом гидротермальных, месторождениях. В экзогенных условиях видимое золото является очень устойчивым элементом и легко накапливается в россыпях. Однако субмикроскопическое золото, входящее в состав сульфидов, при окислении последних приобретает способность мигрировать в зоне окисления. В результате золото иногда накапливается в зоне вторичного сульфидного обогащения, но максимальные его концентрации связаны с накоплением в зоне окисления, где оно ассоциирует с гидроокислами железа, марганца. Миграция золота в зоне окисления сульфидных месторождений, происходит в виде бромистого и йодистого соединений в ионной форме. Некоторыми учёными допускается растворение и перенос золота сульфатом окиси железа или в виде суспензионной взвеси.

В природе известны 15 золотосодержащих минералов: самородное золото с примесями серебра, меди и другие:

Электрум: Au и 25−45% Ag.

Порпесит: AuPd

Висмутоаурит:(Au, Bi)

Кюстелит Амальгама золота: Au2Hg3.

Аурикуприд :AuCu3.

Калаверит: AuTe2,

Креннерит :AuTe2,

Сильванит :AuAgTe4,

Петцит:Ag3AuTe2,

Монтбрейит: Au2Te3,

Гессит: Ag2Te

Для золота характерна самородная форма. Среди других его форм стоит отметить электрум, сплав золота с серебром, который обладает зеленоватым оттенком и относительно легко разрушается при переносе водой. В горных породах золото обычно рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях оно зачастую заключено в сульфиды и арсениды.

Различаются первичные месторождения золота, россыпи, в которые оно попадает в результате разрушения рудных месторождений и месторождения с комплексными рудами, в которых золото извлекается в качестве попутного компонента.

Основная масса золота в природе находиться в самородном состоянии в виде мельчайших, невидимых простым глазом частиц. В естественных условиях золото содержится или непосредственно в рудах в рудообразующей природе (чаще всего в кварце) или в рудных минералахарсеноперите, пирите, халькопирите, стибните, пирротине, галените, молибдените и других сульфидов.

В природе золото выглядит далеко не так эффектно, как в изделиях, особенно если зерна его покрыты темным налетом из соединений железа, марганца, и других металлов.

Кроме типичных самородков, в некоторых коренных месторождениях встречаются исключительно богатые скопления золота. В Калифорнии на месторождении Мозер-Лод в ряде крупнейших рудных блоков среднее содержание золота составляло от 60 до 200 кг на 1 т руды! Вес отдельного гнезда золота достигал 60 кг .

4. Коренные месторождения золота

Золотые руды и россыпи, природные минеральные образования, содержание и общее количество золота в которых достаточны для экономически выгодной добычи этого металла. Золото находится в рудах главным образом в самородном виде. Оно не является химически чистым, а представляет собой твёрдый раствор с др. металлами, преимущественно с серебром (см. Золото самородное). Кроме того, золото в рудах присутствует в виде теллуридов (калаверит AuTe2 и др.), но они не имеют большого промышленного значения.

Месторождения золота делятся на коренные и россыпные. Коренные месторождения представлены жилами, системами жил, залежами и зонами прожилково-вкрапленных руд различных размеров и форм. Рудные тела приурочены к трещинам, зонам дробления и рассланцевания горных пород. Мощность их от 0,05 до десятков м, длина десятки и тысячи м. Наиболее крупными зонами являются: жильная зона Колар в Индии (длина 20 км, разрабатываемая до глубины 3,2 км, при средней мощности жил 1,2 м), система жил Мазер-Лод в США (длина 200 км); некоторые жильные зоны Енисейского кряжа, минерализованные зоны месторождения Мурунтау в Средней Азии. Золотые месторождения известны в складчатых поясах, на платформах и в областях тектонической активизации.

Месторождения золотой руды формировались в разные геологические эпохи (от докембрийской до кайнозойской), на разных глубинах (от десятков метров до 4—5 км от земной поверхности), обычно в связи с крупными разломами земной коры, образуя т. н. золотоносные пояса. Их происхождение связано в основном с деятельностью гидротерм.

Минеральный состав Золотые руды разнообразен: преобладают кварц и сульфиды железа (пирит, марказит), реже — мышьяка (арсенопирит); присутствуют сульфиды и сульфосоли меди, свинца, цинка, висмута, сурьмы, серебра, окислы, карбонаты. По составу и условиям формирования выделяются следующие формации: 1) золото-сульфидно-кварцевые, представленные кварцевыми жилами и прожилками, содержащими от 0,5 до 30% сульфидов; золото мелкое и крупное (встречаются также самородки), распределено неравномерно, содержание его колеблется от 10—50 до 1000 г/т (СССР, Канада, США, Бразилия, Индия, Австралийский Союз, Гана, Южная Родезия); 2) существенно-сульфидные, представленные залежами, зонами прожилков и вкрапленной минерализации; золото тонкодисперсное, содержание его редко превышает 1—2 г/т, извлекается попутно с др. металлами — медью, цинком, свинцом, никелем (Танзания, Намибия, Канада, Мексика, Австралийский Союз).

Зоны окисления руд (железные шляпы) некоторых медно-колчеданных и полиметаллических месторождений обогащены переотложенным из коренных руд золотом и являются самостоятельными объектами добычи последнего. Большая часть таких месторождений находится в СССР (на Урале и в Казахстане).

Россыпи золота представляют собой золотоносные рыхлые (реже сцементированные) отложения обломочного материала, образованные в результате разрушения коренных месторождений и золотосодержащих горных пород. По условиям формирования выделяются следующие основные типы россыпей: элювиальные, делювиальные, аллювиальные, прибрежные, морские и озёрные. Наибольшую промышленную ценность представляют аллювиальные россыпи, в том числе современные русловые, долинные и террасовые, а также древние погребённые. Длина россыпей от 1—3 до 25 км, редко до 50 и 100 км, при ширине от 1 м до 200—300 м, иногда до 1 км и более; мощность 1—3м. Содержание золота от десятых долей г/м3 до десятков кг/м3. Золотые россыпи образовывались в разные геологические эпохи. Древние россыпи нередко погребены под более молодыми осадками и залегают на глубине до 100—150 м от поверхности земли.

Богатейшие золотоносные россыпи за рубежом известны — в Канаде (бассейн рек Юкон и Клондайк), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Австралийском Союзе, Новой Зеландии, Новой Гвинее, Филиппинах; в СССР (бассейны рек Енисея, Лены, Бодайбо, Витима, Алдана, Колымы, Яны и Индигирки).

Особый тип месторождений золота — метаморфизованные россыпи (золотоносные конгломераты, реже гравелиты). К этому типу относится крупнейшее в мире месторождение золота Витватерсранд в ЮАР.

5. Физические свойства

Золото — один из самых тяжелых металлов: его плотность 19,3 г/см3. Тяжелее золота только осмий, иридий, платина и рений. «Чистое золото отражает желтый свет, а в виде очень тонких листов (листовое золото), в которые оно способно выковываться и вытягиваться, просвечивает синевато-зеленым цветом… При нагревании даже в горнах золото дает пары, отчего пламя, проходящее над ним, окрашивается в зеленоватый цвет»

Желтый цвет имеет химически чистое золото, однако примеси могут окрашивать его в другие цвета — от белого до зеленого. Червонный (красный) цвет придает золоту, например, медь при определенном ее содержании в сплаве. Так, в изданной в 1905 энциклопедии под редакцией Ю. Н. Южакова сказано: «Червонное золото — сплав золота с медью в отношении 9:1, употребляется для чеканки монет». О том же говорит и словарь В. И. Даля: «Красное золото — с медным сплавом; белое золото — с серебряным сплавом».

Золото — сравнительно легкоплавкий металл, плавится при 1064 °C, кипит при 2880° С, по теплопроводности и электропроводности занимает третье место (после серебра и меди). Твердость золота по 10-балльной шкале Мооса составляет всего 2,5, чистое золото слишком мягкое и не годится ни для каких изделий. Для твердости к нему всегда добавляют другие металлы, например, серебро или медь .

Золото легко сплавляется со многими металлами, которые могут входить в кристаллическую структуру золота, не нарушая ее, а просто замещая атомы золота. В таком случае образуются твердые растворы. Природные твердые растворы с золотом могут образовывать серебро, медь, платина, палладий, родий, иридий, ряд других металлов, размеры атомов которых такие же, как у золота (радиус 0,14 нм) или очень мало от него отличаются. Твердые природные растворы Au-Ag иногда содержат до 10% ртути (например, в месторождении Золотая гора на Урале). В присутствии примеси железа (некоторые находки в Якутии содержат до 4,45% Fe) минерал становится магнитным.

Термодинамические свойства простого вещества Плотность19,3 г/см?

Теплопроводность35

Температура плавления1064,4 C

Температура кипения2880C

Молярный объём10,2 см?/моль.

Твердость (алмаз10) 2,5

Электрическая проводимость (Hg=1) 40

Электроотрицательность (По Полингу) 2,64

6. Химические свойства

Au является 79 элементом периодической системы Менделеева. Атомная масса 196,97.В системе Менделеева находиться в VI периоде.

Электронная формула:

79Au 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d10.

Является малоактивным Ме.

Гранецентрированная кристаллическая решетка.

Устойчив в сухом и влажном воздухе.

В особых условиях образует коллоидное золото. Благородный металл, не реагирует с водой, кислотами-неокислителями, концентрированной серной и азотной кислотами, щелочами, Гидратом аммиака, кислородом, азотом, углеводородом, серой. В растворе простых катионов не образует. Растворим в растворе «Царской водки», смесями галогенов и галогеноводородных кислот. При нагревании реагирует с галогенами, селеновой кислотой.

Царская водка — смесь концентрированных кислот — азотной (1 объём) и соляной (3 объёма). Представляет собой жидкость жёлтого цвета, пахнущую хлором и окислами азота. За счёт выделения атомарного хлора растворяет большинство металлов, в том числе золото, поэтому и названа алхимиками царской водкой, так как золото считалось «царём металлов».

Наиболее устойчивая степень окисления золота в соединениях +3, в этой степени окисления оно легко образует с однозарядными анионами (F?, Cl?. CN?) устойчивые плоские квадратные комплексы [AuX4]?. Относительно устойчивы также соединения со степенью окисления +1, дающие линейные комплексы [AuX2]?. Долгое время считалось, что +3 — высшая из возможных степеней окисления золота, однако, используя дифторид криптона, удалось получить соединения Au+5 (фторид AuF5, соли комплекса [AuF6]?). Соединения золота (V) стабильны лишь со фтором и являются сильнейшими окислителями.

Степень окисления +2 для золота нехарактерна, в веществах, в которых она формально равна 2, половина золота, как правило, окислена до +1, а половина — до +3, например, правильной ионной формулой сульфата золота (II) AuSO4 будет не Au2+(SO4)2?, а Au1+Au3+(SO4)2?2. Недавно обнаружены комплексы в которых золото все-таки имеет степень окисления +2. Есть и соединения золота с зарядом -3. Например Na3Au. Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, давая трибромид AuBr3. Со фтором золото реагирует в интервале температур 300?400°C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.

Золото также растворяется во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав (амальгаму).

Интересны свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы — гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными.

Известны и органические соединения золота. Так, действием хлорида Au (III).на ароматические соединения получают соединения, устойчивые к воде. Наиболее характерны координационные числа 2 и 4.

6.1 Соединения Au(I)

Из всех элементов подгруппы меди, степень окисления +1 наиболее характерна для серебра .У золота данная степень окисления проявляется реже. Соединения Au (I) -твердые кристаллические солеподобные вещества, в большинстве нерастворимые в воде.

Производные Au (I) образуются при восстановлении соединений Au (III). Большинство соединений Au (I) легко окисляются, переходя в устойчивые производные Au (III).

3AuCl (крист) + KCl (p-p) = K[AuCl4](p-p) + 2Au

Известны: оксид золота (I), Au2O*xH2O, фиолетовый, хлорид золота (I), AuCl, желтый, получают разложением AuCl3.

Более устойчивы комплексные соединения, например цианидные K[Au (CN)2], или тиосульфатные K3[Au (S2O3)2].

6.2 Соединения Au(III)

Для элементов подгруппы меди степень окисления +3 наиболее характерна для золота.

Из бинарных соединений золота известны:

Оксид Au (III) Au2O3, имеющий черно-бурый цвет.

Гидроксид Au (III) Au (OH)3 имеющий красно-коричневый цвет.

Фторид Au (III) AuF3 имеющий оранжевый цвет.

Хлорид Au (III) AuCl3 имеющий красный цвет.

Бромид Au (III) AuBr3 имеющий темно-бурый цвет.

В Водном растворе растворимы лишь AuCl3 и AuBr3, состоящие из димерных плоских молекул.

Галогениды, оксиды и гидроксид Au (III)-амфотерные соединения с преобладанием кислотных признаков. Так Au (OH)3 легко растворяется в щелочах, образуя гидроксоаураты (III):

NaOH + Au (OH)3 = Na [Au (OH)4]

Даже растворение в кислотах Au (OH)3 происходит за счет образования анионных комплексов:

Au (OH)3 + 4 HNO3 = H[Au (NO3)4] + 3 H2O

В присутствии солей щелочных металлов образуются аураты :

M[Au (NO3)4] нитрато;

M [Au (SO4)2]сульфато;

M[Au (CN)4]циано;

M[AuS2] сульфидо;

Кислотный характер галогенидов Au (III)проявляется в их исключительной склонности давать галогеноаураты (III) M[AuHal4]. Большинство галогеноауратов хорошо растворимо в воде и органических растворителях.

Особая склонность Au (III) к образованию анионных комплексов проявляется и при гидролизе его тригалогенидов:

AuCl3+H2O== H[Au (OH)Cl3]

AuCl3+H2O== H2[AuOCl3]

Образующаяся при это кислота H2[AuOCl3] дает труднорастворимую соль Ag2[AuOCl3].

6.3 Соединения золота (V)

Взаимодействия золота и фторида криптона получен пентафторид золота AuF5-кристаллическое вещество красно-коричневого цвета.

2Au+5KrF2== 2AuF5+5Kr

Пентафторид проявляет кислотные свойства, с основными фторидами. С основными фторидами образует гексафтораураты (V):

AuF5 + KF = K[AuF6]

NaF+AuF5==Na[AuF6]

Соединения Au (V)-очень сильные окислители. Так пентафторид окисляет XeF2.

AuF5+XeF2==XeF4+ AuF3

Известен AuF7, однако он крайне неустойчив.

6.4 Золото, как простое вещество

1.Au+4HCl (k)+HNO3(k)== H[AuCl4]+NO+2H2O

2.2Au+6H2SeO4==Au2(SeO4)3+3SeO2+6H2O

3.2Au+3F2==2AuF3 (300−400C)

4.2Au+3Cl2==2AuCl3 (150)

5.2Au+Cl2==2AuCl (150−250C)

6.2Au+2Br2==AuBr3+AuBr

7.2Au+I2==2AuI (120−393C)

8.2Au+3Cl2+2H2O===(t)===2H [AuCl3(OH)]

9.Au+3Cl2+2HCl===2 H[AuCl4]

10.Au+3Br2+2HBr===2 H[AuBr4]

11.Au+3I2+2HI==2H[AuI4]

12.4Au+8NaCN (k)+O2+2H2O===4Na [Au (CN)2]+NaOH

13. 4Au+8KCN (k)+O2+2H2O===4K [Au (CN)2]+KOH

14.Au+NaNO3===NaAuO2+NO (350−400C)

6.5 Оксид золота (III)

Mr=441.93

Соединение золота и кислорода с формулой Au2O3. Наиболее устойчивый оксид золота. Получается при осторожном нагревании (до 140—150°) гидроокиси золота (золотой кислоты) путём обезвоживания. Однако оксид золота (III) начинает заметно терять кислород уже при немного более высокой температуре (примерно начиная со 160 °C). Нерастворим в воде, растворяется в азотной и соляной кислотах. Коричнево-черный, термически неустойчивый, при нагревании разлагается. Не реагирует с водой. Из раствора осаждается в виде гидрата Au2O3*nH2O.Проявляет амфотерные свойства: реагирует с кислотами, Концентрированными щелочами.

Восстанавливается водородом, монооксидом углерода.

1.2Au2O3==4Au+3O2 (160−290C)

2.Au2O3* nH2O===Au2O3+nH2O (100−120C)

3.Au2O3+8HCl (k) ==2 H[AuCl4]+3H2O

4.Au2O3+2NaOH (k)(Гор)+3H2O==2 Na [Au (OH)4]

5.Au2O3+3H2==2Au+3H2O (<260C)

6.Au2O3+3CO==2Au+3CO2(100C)

6.6 Хлорид золота (I)

Mr=232.42

T (пл)==289C (Разл) Хлорид золота (I) (монохлорид золота) — соединение золота с хлором. Cветло-желтый, термически неустойчивый. Плавится с разложением. Не растворяется в холодной воде, кристаллогидратов не образует. Разлагается горячей водой, реагирует с кислотами, щелочами, гидратом аммиака. Вступает в реакции комплексообразования. Хлорид золота (I) получается путем термического разложения хлорида золота (III):

AuCl3===(t)==AuCl+Cl2

2Au+Cl2==2AuCl (150−250)

1.2AuCl==2Au+Cl2(<289C)

2.3AuCl+H2O (гор)== H [AuCl3(OH)]+2Au

3.AuCl+HCl (k)=== H[AuCl2]

4.AuCl+NaCl (k)== Na[AuCl2]

5. AuCl+KCl (k)== K[AuCl2]

6.2AuCl+3NaOH (Конц, Гор)== Na [Au (OH)2]+AuOH+NaCl

7.AuCl+2(NH3 H2O)(k)== [Au (NH3)2]Cl+2H2O

Монохлорид золота раздражает кожу и глаза, повреждает функции почек и сокращает количество белых кровяных телец. При прикосновении, промыть пораженный участок водой с мылом в течение 15 минут.

6.7 Хлорид золота (III)

Mr=303.33

T (пл)=288C

Хлорид золота (III) (трихлорид золота) — вещество, химическая формула — AuCl3. Темно-красный, летучий, при нагревании разлагается, плавится только под избыточным давлением Cl2. При обработке водой переходит в раствор с изменением состава. Реагирует с кислотами, щелочами. Является окислителем. Для реакций в водном растворе берется в виде H[AuCl4]. Внешний вид — красные моноклинные кристаллы. В безводном состоянии лучше всего получать действием хлора на золотую фольгу или на сухой порошок золота, полученный восстановлением сульфатом железа (II) при температуре немного выше 200 °C. AuCl3 возгоняется при этой температуре в токе хлора и осаждается в форме красных игл удельного веса 3,9.

Давление разложения хлорида золота (III) при 251 °C достигает 1 атм. Теплота образования, по данным Бильтца, составляет 28,3 ккал/моль. При повышенном давлении хлора хлорид золота плавится при температуре 287—288 °C.

В воде он растворяется, давая коричнево-красную окраску, с образованием комплексной кислоты H2AuOCl3 (оксотрихлорозолото (III) кислота).

Золота (III) хлорид наиболее часто готовят путем пропускания газообразного хлора над золотым порошком при температуре 180 °С:

2Au+3Cl2==2AuCl3

1. AuCl3==AuCl+Cl2(150−85C)

2. AuCl3* 2H2O===AuCl3+2H2O (<30C)

3. AuCl3+2H2O== [AuCl3(OH)]+H3O

4. AuCl3+HCl (k)== H[AuCl4]

5. 2AuCl3+6NaOH (p)==Au2O3+6NaCl+3H2O

6. 2AuCl3+3F2==(t)==2AuF3+3Cl2 (200C)

7.2AuCl3+3H2S (г)==Au2S3+6HCl

8.2AuCl3+3H2O2(k)===2Au (Коллоид)+3O2+HCl

9.AuCl3+3FeSO4==Au+Fe2(SO4)3+FeCl3 (200C)

10AuCl3+4Na2S2O3(k)== Na[Au (S2O3)2]+3NaCl+Na2S4O6

6.8 Дицианоаурат (I) калия

Mr==288.10

ДИЦИАНОАУРАТ (I) Калия K[Au (CN)2]. Белый, устойчив на свету и воздухе. Гексагональная кристаллическая решетка. Не реагирует на холоду с кислотами, щелочами, гидратом аммиака. Хорошо растворим в воде, Кристаллогидратов не образует. При нагревании разлагается концентрированными кислотами, реагирует с сероводородом. Восстанавливается цинком, окисляется галогенами. Мало растворим в этаноле, ацетоне и эфире. Из водного раствора кристаллизуется при добавлении спирта или кислот. При действии Zn, Al, Mn, Mg и др. восстановителей на водные растворы калия дицианоаурат (i) выделяется Аu, при нагревании с разбавленными кислотами — AuCN. калия дицианоаурат (i) легко окисляется галогенами с образованием K[Au (CN)2X2], где Х — Сl, Вr или I. Получают калия дицианоаурат (i) взаимодействием Аu с раствором KCN в присутствии Н2О2 или О2, реакцией AuCN с раствором KCN, анодным растворением Аu в растворе KCN. калия дицианоаурат (i) — промежуточный продукт при извлечении Аu из руд. Его применяют при электролитическим золочении металлических поверхностей и элементов микроэлектронных схем, как реагент для анализа белков и ферментов. Токсичен. Вызывает дерматит и стоматит, повреждает почки и головной мозг.

1. 2 K[Au (CN)2]==2KCN+2Au+C2N2 (250−400C)

2. K[Au (CN)2]+6H2O== [Au (CN)2]+ [K (H2O)6]

3. K[Au (CN)2]+HCl (k)==AuCN (Желт)+HCN+KCl (50C)

4. 2 K[Au (CN)2](k)+H2S (г)+2HCl (p)==AuS2+2KCl+4HCN

5. 2 K[Au (CN)2]+Zn==K2[Zn (CN)4] +2Au

6.9 Тетрахлораурат (III) водорода

Mr=339.79

T пл =196C

Светложелтый, гигроскопичный. Хорошо растворяется в малом количестве воды, концентрированной соляной кислоте. При разбавлении раствора изменяет состав. Разлагается щелочами. Реагирует и гидратом аммиака, типичными восстановителями Вступает в реакции обмена лигандами.

1. H[AuCl4]==AuCl+HCl+Cl2 (156−205C)

2. H[AuCl4](k)+H2O==H[AuCl3(OH)]+HCl (Разбавление)

3. 2 H[AuCl4]+8NaOH (p)==Au2O3+8NaCl+5H2O (70−80C)

4. H[AuCl4]+5(NH3*H2O)(k)==Au (NH2)2Cl+3NH4Cl+5H2O

5. 2H[AuCl4]+3H2S (г)==2Au+3S+8HCl (Кип)

6. H[AuCl4]+CsCl==Cs [AuCl4]+HCl

7. H[AuCl4]+3KI==AuI+I2+HCl+3KCl

8. H[AuCl4]+SО2+2H2O==H[AuCl2]+H2SO4+2HCl (0C)

9. 2H[AuCl4]+ 3H[SnCl3]+HCl (k)==2Au+3H2[SnCl6]

10. 4H[AuCl4]+3N2H5Cl (k)=4Au (Коллоидное)+3N2+19HCl (кип)

11.2H[AuCl4]+11KOH+3HC (H)O ==2Au (Коллоидное)+3K (HCOO)+8KCl+8H2O

12. H[AuCl4]+4HCN (k)==H [Au (CN)4]+3HCl+HCl

13. H[AuCl4]+4KCN (k)==K [Au (CN)4]+3KCl+HCl

7. Получение Золота

Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать лишь с немногими веществами (ртуть, цианиды). C развитием современных технологий более популярными становятся химические способы.

7.1 Промывка

Метод промывки основан на высокой плотности золота, благодаря которой в потоке воды, минералы с плотностью меньше золота (а это почти все минералы земной коры) смываются, и металл концентрируется в тяжёлой фракции, песка состоящего из минералов повышенной плотности, который называется шлихом. Этот процесс называется отмывкой шлиха или шлихованием. В небольших объёмах её можно проводить вручную, при помощи промывочного лотка. Этот способ используется с древнейших времён, и до сих пор для отработки маленьких россыпных месторождений старателями, но основное его применение — поиск месторождений золота, алмазов и других ценных металлов.

Промывка используется для разработки крупных россыпных месторождений, но при этом применяются специальные технические устройства: драги и промывочные устройства. Полученные шлихи, кроме золота, содержат множество других плотных минералов и металл из них извлекается, например, путём амальгамации.

Методом промывки разрабатываются все россыпные месторождения золота, ограничено он применяется на коренных месторождениях. Для этого породу дробят и затем подвергают промывке. Этот метод не может быть применён на месторождениях с рассеянным золотом, где оно так распылено в породе, что после дробления не обособляется в отдельные зёрна и смывается при промывке вместе с другими минералами. К сожалению, при промывке теряется не только мелкое золото, которое легко смывается с промывочной колоды, но и крупные самородки, гидравлическая крупность которых не позволяет им спокойно оседать в ячейках коврика. Поэтому на драгах и на промприборах обязательно следят за крупными катящимися обломками — это вполне могут оказаться самородки!

Этот метод добычи золота исторически был первым, и он очень дёшев, потому что не требует строительства дорогих заводов, и в случае речных отложений не нужно дробить породу. Экономически рентабельна отработка россыпей с содержанием золота более 0,1 г на 1 кубический метр рыхлой породы (песков, суглинков и т. д.).

7.2 Амальгамация

Метод амальгамации основан на способности ртути образовывать сплавы — амальгамы с различными металлами, в том числе и с золотом. В этом методе увлажнённая дроблёная порода смешивалась со ртутью и подвергалась дополнительному измельчению в мельницах — бегунных чашах. Амальгаму золота (и сопутствующих металлов) извлекали из получившегося шлама промывкой, после чего ртуть отгонялась из собранной амальгамы и использовалась повторно. Метод амальгамации известен с I века до н. э., наибольшие масштабы приобрёл в американских колониях Испании начиная с XVI века: это стало возможным благодаря наличию в Испании огромного ртутного месторождения — Альмаден. В более позднее время использовался метод внешней амальгамации, когда дроблёная золотоносная порода при промывке пропускалась через обогатительные шлюзы, выстланные медными листами, покрытыми тонким слоем ртути. Метод амальгамации применим только на месторождениях с высоким содержанием золота или уже при его обогащении.

7.3 Цианирование

Золото растворяется в растворах синильной кислоты и её солей, и это его свойство дало начало ряду методов извлечения путем цианирования руд.

Метод цианирования основан на реакции золота с цианидами в присутствии кислорода воздуха: измельчённая золотоносная порода обрабатывается разбавленным (0,3−0,03%) раствором цианида натрия, золото из образующегося раствора цианоаурата натрия Na[Au (CN)2] осаждается либо цинковой пылью, либо на специальных ионнообменых смолах.

Метод цианирования первоначально применялся на крупных заводах, где порода дробилась и цианирование проводилось в специальных чанах. Однако развитие технологии привело к появлению метода кучного выщелачивания, который заключается в следующем: готовится водонепроницаемая площадка, на неё насыпается руда и её орошают растворами цианидов, которые, просачиваясь через толщу породы, растворяют золото. После этого они поступают в специальные сорбционные колонны, в которых золото осаждается, а регенерированный раствор вновь отправляется на кучу.

Метод цианирования ограничен минеральным составом руд, он неприменим, если руда содержит большое количество сульфидов или арсенидов, так как цианиды реагируют с этими минералами. Поэтому цианированием перерабатываются малосульфидные руды или руды из зоны окисления, в которой сульфиды и арсениды окислены атмосферным кислородом.

Для извлечения золота из сульфидных руд используются сложные многоэтапные технологии. Золото, добытое из месторождений, содержит различные примеси, поэтому его подвергают специальным процессам высокой очистки, которые производятся на аффинажных заводах.

7.4 Регенерация

Осуществляется действием 10% раствора щелочи на растворы солей золота с последующим осаждением аффинажного золота на алюминий из горячего раствора гидроксида.

8. Применение

Имеющееся в настоящее время в мире золото распределено так: около 10% — в промышленных изделиях, остальное делится приблизительно поровну между централизованными запасами (в основном, в виде стандартных слитков химически чистого золота), собственностью частных лиц в виде слитков и ювелирными изделиями.

8.1 Как объект инвестирования

Золото является важнейшим элементом мировой финансовой системы, поскольку данный металл не подвержен коррозии, имеет много сфер технического применения, а запасы его невелики. Золото практически не терялось в процессе исторических катаклизмов, а лишь накапливалось и переплавлялось. В настоящее время мировые банковские резервы золота оцениваются в 32 тыс. тонн (если сплавить все это золото воедино, получится куб со стороной всего лишь 12 м).

Золото издавна использовалось многими народами в качестве денег. Золотые монеты — самый хорошо сохраняющийся памятник старины. Однако как монопольный денежный товар оно утвердилось только к XIX веку. Вплоть до Первой мировой войны все мировые валюты были основаны на золотом стандарте (период 1870—1914 называют «золотым веком»). Бумажные купюры в это время выполняли роль удостоверений о наличии золота. Они свободно обменивались на золото.

8.2 В промышленности

По своей химической стойкости и механической прочности золото уступает большинству платиноидов, но незаменимо как материал для электрических контактов. Поэтому в микроэлектронике золотые проводники и гальванические покрытия золотом контактных поверхностей, разъёмов, печатных плат используются очень широко.

Золото используется в качестве мишени в ядерных исследованиях, в качестве покрытия зеркал, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне, в качестве специальной оболочки в нейтронной бомбе.

Золотые припои очень хорошо смачивают различные металлические поверхности и применяются при пайке металлов. Тонкие прокладки, изготовленные из мягких сплавов золота, используются в технике сверхвысокого вакуума.

Золочение металлов (в древности — исключительно амальгамный метод, в настоящее время — преимущественно гальваническое) широко используется в качестве метода защиты от коррозии. Хотя такое покрытие неблагородных металлов имеет существенные недостатки (мягкость покрытия, высокий потенциал при точечной коррозии), оно распространено также из-за того, что готовое изделие приобретает вид очень дорогого, «золотого».

Золото зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е175.

8.3 В ювелирных изделиях

Золотые изделия. Золотая медаль полученная художником Гореловым Г. Н. в 1909 на Международной выставке в Мюнхене за картину «Осмеяние еретиков» и золотые обручальные кольца супругов Горелова Г. Н и Гореловой Т. Н.

Традиционным и самым крупным потребителем золота является ювелирная промышленность. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, а из его сплавов с другими металлами, значительно превосходящими золото по механической прочности и стойкости. В настоящее время для этого служат сплавы Au-Ag-Cu, которые могут содержать добавки цинка, никеля, кобальта, палладия. Стойкость к коррозии таких сплавов определяются, в основном, содержанием в них золота, а цветовые оттенки и механические свойства — соотношением серебра и меди.

Важнейшей характеристикой ювелирных изделий является их проба, характеризующая содержание в них золота.

8.4 В стоматологии

Значительные количества золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготовляют из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком. Такие сплавы сочетают коррозионную стойкость с высокими механическими свойствами.

8.5 В фармакологии

Соединения золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний (туберкулёза, ревматоидных артритов и т. д.). Радиоактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей.

8.6 Применяется золото и в медицине

В 1583 французский алхимик, придворный врач и хирург Давид де Плани-Кампи опубликовал Трактат об истинном, непревзойденном, великом и универсальном лекарстве древних, или же о питьевом золоте, несравненной сокровищнице неисчерпаемых богатств. В нем он, ссылаясь на своих предшественников, в основном, арабских алхимиков, описывал целебные свойства так называемого питьевого золота, приписывая ему самые чудодейственные свойства. Уповал на aurum potabile (питьевое золото) и знаменитый врач-алхимик 16 в. Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, более известный под именем Парацельса. Это и было золото в буквальном смысле этого слова, только очень мелко раздробленное — коллоидный раствор золота красного цвета. О питьевом золоте упоминают и китайские книги по медицине, датированные I в. до н.э. Китайские врачи подразумевали под этим названием «эликсир жизни» — напиток, дарующий молодость, здоровье и силу. Сейчас установлено, что золото, как и серебро, обладает бактерицидными свойствами.

В конце 19 в. немецкий микробиолог Роберт Кох обнаружил, что тетрацианоаурат (III) калия K[Au (CN)4] прекращает рост туберкулезных бактерий. В 20 веке препараты золота, например, тиосульфатный комплекс санокризин Na3[Au (S2O3)2]· 2H2O, начали применять для лечения туберкулеза, артрита, как противовоспалительное средство. Сейчас для лечения ревматоидного артрита применяют препарат кризанол, содержащий 33,5% золота в виде ауротиопропанолсульфоната кальция (AuSCH2CH (OH)CH2SO3)2Ca, и ауранофин, также содержащий связь Au-S и координационной связанный с атомом золота триэтилфосфин: R-S-Au P (C2H5)3, где R — полностью ацетилированный остаток глюкозы. Предполагается, что препараты золота влияют на иммунные процессы в организме. В радиотерапии используют радионуклид 198Au с периодом полураспада около 3 суток.

9. Золотой запас. Международные резервы Мира

Самые старые из известных историкам золотых приисков находились в Египте. Есть данные о добыче золота и изготовлении из него различных изделий еще в пятом тысячелетии до н.э. — в каменном веке. Скалы с золотоносными кварцевыми жилами раскаляли в огне, а затем обливали холодной водой. Растрескавшуюся породу измельчали — дробили, толкли в ступах, мололи и подвергали промывке. Древние египтяне добывали золото в Аравийско-Нубийской золотоносной провинции, расположенной между Нилом и Красным морем. За много веков, на протяжении царствования 30 династий она дала его огромное количество — порядка 3500 тонн. Так, только при фараоне Тутмосе III, ежегодная добыча доходила до 50 т. Одно время для добывания золота там затрачивалось меньше труда, чем для других металлов, и золото стоило дешевле серебра, но уже в древности это богатейшее месторождение было полностью истощено. Всего египтяне ко времени захвата Римом в 30 добыли около 6000 т золота. Огромные золотые богатства, находившиеся в погребениях фараонов, были почти все разграблены еще в древности.

В античные времена только из золотоносных пород Испании древние римляне добыли более 1500 тонн золота. И еще в середине 19 в. рудники Австро-Венгрии давали до 6,5 т золота в год, на некоторых золотых монетах того времени красуются надписи на латыни «Из золота Дуная», «Из золота Изара», «Из золота Инна» (притоки Дуная), «Из золота Рейна». Добыча в Финляндии исчислялась десятками килограммов в год. Сейчас золотые россыпи в долинах европейских рек практически полностью исчерпаны. После плаваний Колумба названная в его честь Колумбия длительное время занимала ведущее место в мире по добыче золота. Очень богатые золотоносные россыпи находили в 18−19 в. в Бразилии, США, Австралии, других странах.

В России своего золота долго не было. О начале его добычи мнения исследователей расходятся. По-видимому, первое отечественное золото было добыто в 1704 из Нерчинских руд вместе с серебром. В последующие десятилетия на Московском монетном дворе золото выделяли из серебра, которое содержало немного золота в виде примеси (около 0,4%). Так, в 1743—1744 «из золота, обретающегося в серебре, выплавленном на Нерчинских заводах», было изготовлено 2820 червонцев с изображением Елизаветы Петровны. Количество добытого золота было ничтожным: с 1719 по 1799 таким способом получили с огромными трудностями химического разделения всего 830 кг золота. По некоторым сведениям, небольшие количества золота (в 1745 — 6 кг) выплавили, причем тайно, на своих алтайских медных рудниках знаменитые Демидовы. С 1746 все эти рудники перешли в собственность царской семьи.

В 1745 на Урале было найдено коренное рудное золото, и в 1747 начал работать первый отечественный золотой рудник, названный впоследствии Первоначальным. За весь 18 в. в России было добыто всего лишь около 5 т золота, но уже в следующем столетии — в 400 раз больше. Открытие (в 1840-е) Енисейского месторождения вывело в те годы Россию на первое место в мире по добыче золота, но еще до этого местные охотники-эвенки делали из золотых самородков пули для охоты. В концу 19 в. Россия добывала в год около 40 т золота, из них 93% - россыпного. Всего же в России до 1917 было добыто по официальным данным 2754 т золота, но по оценкам специалистов — около 3000 т, причем максимум пришелся на 1913 (49 т), когда золотой запас достиг 1684.

Войны и революция привели к резкому спаду добычи золота. Так, в 1917 еще было добыто 28 т, а через три года — только 2,5 т, причем резко уменьшился и золотой запас — до 317 т (300 т вывезли в Германию по условиям Брестского мира, сотни тонн ушли с белой армией через Дальний Восток). Положение значительно улучшилось к концу 1920;х, после открытия в Восточной Сибири огромных запасов золота в бассейне реки Алдан в Якутии и на Колыме. В 1928 добыча золота достигла уже 28 т и продолжала неуклонно расти, достигнув в 302 т в 1990. После распада СССР Россия лишилась среднеазиатского золота, в том числе, крупнейшего месторождения в Узбекистане (оно стабильно давало около 60 т золота в год). В 1991 в России было добыто всего 168,1 т золота, причем добыча продолжала из года в год сокращаться, достигнув минимума в 1998 — 114,6 т. После этого она начала расти довольно быстрыми темпами: 1999 — 126,1 т, 2000 — 142,7 т, 2001 — 154,5 т, 2002 — 173,5 т, 2003 — 176,9 т. Основная часть добываемого золота уходит на экспорт, остальное идет в Гохран, в Центробанк, в промышленность (в том числе, в ювелирную). Добывают у нас золото в Магаданской, Читинской, Амурской областях, в Красноярском крае, в Якутии, на Чукотке.

Сейчас крупнейшим поставщиком золота на мировой рынок является Южная Африка, где шахты достигли уже 4-километровой глубины. В ЮАР находится самый большой в мире рудник Вааль-Рифс в Клексдорпе. При переработке 10 млн. тонн руды там извлекают примерно 80−90 тонн золота. Всего же в год в ЮАР добывают сотни тонн золота — около двух тонн ежедневно. Общие запасы золота в ЮАР оцениваются в 25 000 т. ЮАР — единственное государство, в котором золото — главный продукт производства, где золото добывают на 36 крупных рудниках, на которых трудятся сотни тысяч человек.

Однако золото, в отличие от нефти, не расходуется, а непрерывно накапливается, хотя в последние десятилетия и не так быстро (мировое производство достигло своего максимума в 1972). С другой стороны, разведанные его запасы ограничены, причем со временем разрабатываются все более бедные месторождения. Все это не может не отражаться (наряду с другими факторами) на цене золота. Цена же, в свою очередь, определяет рентабельность добычи. Падение цен на золото в последние два десятилетия 20 в. опасно приблизило продажную цену к себестоимости добычи, которая составляла к концу 20 в. около 220 долларов за тройскую унцию (31,1035 г) в США и 260 долларов в ЮАР (в ряде компаний — еще выше). Это привело к краху одних золотодобывающих компаний и снижению добычи другими. Так, если в 1970 в ЮАР было добыто 1004 т золота (пик добычи), то в 1975 — 713 т, в 1980 — 695 т, в 1985 — 673 т, в 2001 — только 399. А в Канаде и Австралии в период низких цен на золото его добыча даже дотировалась государством. В то же время при существенном повышении цены на золото разработка некоторых месторождений становится рентабельной. В ряде развивающихся стран себестоимость добычи оставалась сравнительно низкой (в Папуа — Новой Гвинее — 150 долларов за унцию), что позволяло им наращивать добычу.

Международные резервы стран мира в 2006

Вывод

периодический золото месторождение химический Курсовая работа заключает в себе комплексное изучение 79 элемента периодической системы Менделеева «Au». Рассмотрены история открытия и формы нахождения золота в природе. Изучены физические и химические свойств золота и его соединений на примере: Оксид золота (III), Хлорид золота (I), Хлорид золота (III), Дицианоаурат (I) калия, Тетрахлораурат (III) водовода.

Рассмотрены различные способы получения и применения золота.

Экономическая сторона вопроса дополнена диаграммой «Предполагаемые золотые резервы стран мира в 2006» и картой «Международные резервы стран мира в 2006»

Список литературы

1. Н. С. Ахметов «Общая неорганическая химия»

2. Г. Реми «Курс неорганической химии» том 2

3. Б. В. Некрасов «Курс общей химии»

4. Г. В. Фосс «Золото»

5. Р. А. Лидин «Химические свойства неорганических веществ»

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Золото

7. http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/ZOLOTO.html