Каталог
  

Химия свойства золота


Химические свойства золота

Золото - благородный металл. Низкая химическая актив­ность является важным и характерным свойством этого металла. На воздухе, даже в присутствии влаги золото практически не изменяется. Золотые изделия, изготовлен­ные в глубокой древности, в неизменном виде сохранились до наших дней. Даже при высоких температурах золото не взаимодействует с водородом, кислородом, азотом, се­рой и углеродом.

Золото соединяется с галогенами, причем с бромом про­цесс идет уже при комнатной температуре, а с фтором, хлором и иодом при нагревании.

Электродный потенциал золота в водных растворах весьма высок:

Au => Au+ + е,   E0= + 1,88В;

Au=>Au3+ +3е,     E0 = + 1,58В.

Поэтому золото не растворяется ни в щелочах, ни в таких кислотах, как серная, азотная, соляная, плавиковая, а так­же органических.

Вместе с тем, в присутствии сильных окислителей зо­лото способно растворяться в некоторых минеральных кислотах. Так оно растворяется в концентрированной сер­ной кислоте в присутствии йодной кислоты H5IO6, азотной кислоты, диоксида марганца, а также в горячей безводной селеновой кислоте h3Se04, являющейся весьма сильным окислителем.

Золото легко растворяется в царской водке, насыщен­ной хлором соляной кислоте, в водных растворах циани­дов щелочных и щелочноземельных металлов в присутст­вии кислорода.

Хорошим растворителем золота является водный рас­твор тиомочевины, содержащий в качестве окислителя хло­рид или сульфат железа (III).

Из других растворителей золота можно отметить хлор­ную и бромную воду, раствор йода в йодистом калии или йодистоводородной кислоте. Во всех случаях растворение золота связано с образованием комплексных соединений.

В своих химических соединениях золото может иметь степень окисления +1 и +3. Все соединения золота отно­сительно непрочны и легко восстанавливаются до металла, даже простым прокаливанием.

www.searchgold.ru

Золото - Химические свойства

28 февраля 2011 Оглавление:

1. Золото

2. История3. Химические свойства

4. Геохимия золота

5. Добыча золота6. Получение7. Применение8. Цены на золото9. Золотые запасы10. Меры чистоты золота11. Легенды и мифы о золоте12. Устойчивые выражения

Золото — самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам, в отличие от металлов обычных, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.

Наиболее устойчивая степень окисления золота в соединениях +3, в этой степени окисления оно легко образует с однозарядными анионами устойчивые плоские квадратные комплексы. Относительно устойчивы также соединения со степенью окисления +1, дающие линейные комплексы. Долгое время считалось, что +3 — высшая из возможных степеней окисления золота, однако, используя дифторид криптона, удалось получить соединения Au. Соединения золота 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 AuSO4 будет не Au, а AuAu2. Недавно обнаружены комплексы, в которых золото всё-таки имеет степень окисления +2.

Есть соединения золота со степенью окисления −1. Например CsAu Na3Au. Эти соединения называют Ауриды.

Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6h3SeO4 = Au23 + 3h3SeO3 + 3h3O

Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:

4Au + 8CN + 2h3O + O2 → 4 + 4 OH

Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:

2Na + Zn = Na2 + 2Au

В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °C с образованием хлорида золота, то в концентрированном водном растворе соляной и азотной кислот золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:

2Au + 3Cl2 + 2Cl → 2

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, содержащий интерметаллиды.

Существуют золотоорганические соединения.

Физиологическое воздействие

Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезёнке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении. Органические соединения золота применяются в медицине при лечении аутоиммунных заболеваний, в частности ревматоидного артрита.

Просмотров: 12783

4108.ru

Формула золота: химический элемент, характеристики, свойства

Золото известно человечеству с древнейших времен. Но в античности его ценили исключительно за внешний вид: сверкающие, словно солнце, украшения, были символом богатства. Только с развитием химии, люди поняли настоящую ценность этого мягкого металла, и на данный момент активно используют его в таких отраслях как:

  • космическая промышленность;
  • самолето- и судостроение;
  • медицина;
  • компьютерные технологии;
  • и другие.

Эти отрасли обладают очень высокими требованиями к свойствам используемым в них материала. Важность и престижность этих сфер позволяет цене золота не только оставаться на прежнем уровне, но и медленно ползти вверх. Причиной этих свойств является электронная формула золота, которая, как и в случае с любыми другими элементами, определяет его параметры и возможности.

Место золота в периодической таблице Менделеева и его общие свойства

Какие можно выделить свойства золота? В детище русского гения драгоценный металл занимает 79 номер, и обозначается как Au. Au — сокращенно от его латинского названия Aurum, которое переводится как «сияющий». Оно находится в 6 периоде 11 группы, в 9 ряду.

Электронная формула золота, которая является причиной ценных свойств золота — 4f14 5d10 6s1, все это говорит о том, что атомы золота имеют существенную молярную массу, большой вес и сами по себе инертны. Ко внешним электронам такой структуры относятся только 5d106s1 .

И именно инертность золота является его самым ценным свойством. Из-за нее золото очень хорошо сопротивляется воздействию кислот, почти никогда не окисляется, и окислителем выступает невероятно редко.

Следовательно, оно относится к т.н. «благородным» металлам. «Благородными» металлами и газами в химии называют элементы, которые почти ни с чем не реагируют в нормальных условиях.

Золото смело можно назвать самым благородным металлом, так как оно стоит правее всех своих собратьев в ряду напряжений.

Химические свойства золота и его взаимодействие с кислотами

Во-первых, соединения золота с чем-либо еще, кроме ртути, чаще всего распадаются. Ртуть, являющаяся в данном случае исключением, образует с золотом амальгаму, которая раньше использовалась для изготовления зеркал.

В остальных случаях связи недолговечны. Инертность золота в Средние Века заставила думать алхимиков, что этот металл находится в неком «идеальном равновесии», они считали, что оно не взаимодействует абсолютно ни с чем.

В 17-м веке это представление было разрушено, так как обнаружили, что царская водка, смесь соляной и азотной кислот, способна разъедать золото. Список взаимодействующих с золотом кислот следующий:

  1. Царская водка (смесь 30-35% HCl и 65-70% HNO3), с образованием золотохлористоводородной кислоты Н[АuСl4].
  2. Селеновая кислота (h3SeO4) при 200 градусах.
  3. Хлорная кислота (HClO4) при комнатной температуре, с образованием нестойких оксидов хлора и перхлората золота III.
Вас может заинтересовать:  Свойства золота: физические и химические свойства

Кроме того, золото взаимодействует с галогенами. Проще всего удается проводить реакцию со фтором и хлором. Существует HAuCl4·3h3O — золотохлористоводородная кислота, которую получают при упаривании раствора золота в хлорной кислоте после пропускания через него паров хлора.

Кроме того, золото растворяется в хлорной и бромной воде, а также в спиртовом растворе йода. До сих пор неизвестно, окисляется ли золото под действием кислорода, потому что существование оксидов золота еще не доказано.

Степени окисления золота, его связь с галогенами и его участие в соединениях

Стандартными степенями окисления золота являются 1, 3, 5. Гораздо реже встречается -1, это ауриды — обычно соединения с активными металлами. Например, аурид натрия NaAu или цезия CsAu, который является полупроводником. Они очень многообразны по составу. Существуют аурид рубидия Rb3Au, тетраметиламмония (Ch4)4NAu, и ауриды состава М3OAu, где М — металл.

Особенно легко их получать с помощью соединений, где золото выполняет роль аниона, и при нагревании с щелочными металлами. Наибольший потенциал электронных связей этого элемента раскрывается в реакциях с галогенами. Вообще, за исключением галогенов, золото как химический элемент, имеет исключительно разнообразные, но редкие связи.

Наиболее устойчивой степенью окисления является +3, при данной степени окисления золото образует наиболее прочную связь с анионом, кроме того, этой степени окисления очень просто добиться посредством использования однозарядных анионов, таких как:

Нужно понимать, что чем активнее анион в данном случае, тем легче он будет вступать в связь с золотом. Кроме того, существуют устойчивые плоско-квадратные комплексы [AuX4]−, которые являются окислителями. Линейные комплексы c содержанием золота Au Х2, которые в меньшей мере устойчивы, также являются окислителями, а золото в них имеет степень окисления +1.

Продолжительное время химики считали, что самая высокая степень окисления золота — +3, но при использовании дифторида криптона, относительно недавно в лабораторных условиях удалось получить фторид золота. Этот очень мощный окислитель содержит золото в степени окисления +5, а формула его молекулы выглядит как AuF6-.

При этом, было замечено, что соединения золота +5 стабильны только со фтором. Резюмируя вышенаписанное, можно уверенно выделить интересную тенденцию тяги благородного металла к галогенам:

  • золото +1 отлично себя чувствует во многих соединениях;
  • золото +3 также можно получить через некоторое количество реакций, большая часть которых как-то включает в себя галогены;
  • золото +5 нестабильно, если с ним не соединен самый агрессивный галоген — фтор.

Более того, связь золота и фтора позволяет добиться очень неожиданных результатов: пентафторид золота при взаимодействии со свободным, атомарным фтором, приводит к образованию крайне неустойчивых AuF VI и VII, то есть молекуле, состоящей из атома золота и шести, а то и семи атомов окислителя.

Для металла, который когда-то считался крайне инертным, это очень нетипичный результат. AuF6 дисмутирует с образованием AuF5 и AuF7 соответственно.

Для провоцирования реакции галогенов с золотом рекомендуется использовать порошок золота и дигалогениды ксенона в условиях повышенной влажности. Кроме того, химики советуют избегать в быту контактов золота с йодом и ртутью.

При восстановлении из окисленного состояния оно имеет тенденцию образовывать коллоидные растворы, чья окраска варьируется в зависимости от процента содержания тех или иных элементов.

Золото играет немаловажную роль в белковых организмах, а соответственно, встречается в органических соединениях. Примерами могут послужить этилдибромид золота и ауротилоглюкоза. Первое соединение представляет собой молекулы золота, окисленного совместными усилиями обычного этилового спирта и брома, а во втором случае золото принимает участие в структуре одного из видов сахара.

Кроме того, криназол и ауранофин, также содержащие в своих молекулах золото, применяются в лечении аутоимунных заболеваний. Многие соединения золота токсичны и при накоплении их в определенных органах, могут приводить к патологиям.

Каким образом химические особенности золота обеспечивают его физические свойства?

Большая молярная масса делает блистательный металл одним из самых тяжелых элементов. По весу его обгоняют только плутоний, платина, иридий, осмий, рений и несколько других радиоактивных элементов. Но радиоактивные элементы в вопросе массы являются вообще особенными — их атомы в сравнении с атомами обычных элементов гигантские и очень тяжелые.

Большой радиус, способность формировать до 5 ковалентных связей и расположение электронов на последних осях электронной структуры обеспечивают следующие качества металла:

Пластичность и тягучесть — связи атомов этого металла легко разрываются на молекулярном уровне, но в то же время они медленно восстанавливаются. То есть атомы перемещаются с разрывом связей в одном месте и возникновением в другом. Благодаря этому проволоку из золота можно делать огромной длины, и именно поэтому существует сусальное золото.

  1. Мягкость — золото высших проб можно поцарапать ногтем и погнуть зубами.
  2. Отличная электропроводность — кристаллическая решетка в молекулах золота широкая и электроны легко путешествуют по золотым деталям. По этому параметру золото уступает только серебру и меди. Но из-за его тягучести, для решения некоторых инженерных задач оно подходит гораздо лучше.
  3. Отражение инфракрасного излучения. Чтобы объяснить, почему золото хорошо отражает инфракрасные лучи, придется написать отдельную статью с объяснениями из квантовой механики. Но грубо говоря, свободные электроны в кристаллической решетке гасят частицы излучения. Это позволяет использовать данный элемент в космонавтике, особенно актуально для защиты глаз космонавтов.
  4. Устойчивость к коррозии и окислению — результат инертности атомов, из-за которой в правильных условиях хранения изделия из золота могут вечно сохранять свои качества. Кроме того, из-за этого качества сплавы золота применяются для конструирования аппаратуры, которая предназначена для работы в сверхагрессивной среде.

Выходит, что тот или иной элемент все же перегоняет золото по одному из его полезных особенностей. Но золото держит марку именно потому, что оно имеет комбинацию из важных атрибутов.

Связь химических свойств золота с его редкостью и особенностями добычи

Этот элемент почти всегда встречается в природе в двух видах: самородки или почти микроскопические крупицы в руде другого металла. При этом, распространенный штамп о том, что самородок блестит и вообще хоть как-то похож на слиток, следует забыть. Самородки встречаются нескольких видов: электрум, палладиевое золото, медистое, висмутовые.

И во всех случаях имеется существенный процент примесей, будь то серебро, медь, висмут или палладий. Месторождения с крупицами называются рассыпными. Получение золота — сложный технический и химический процесс, суть которого заключается в отделении драгоценного металла из руды, руды или породы посредством амальгамирования, или применения ряда реагентов.

При этом, оно относится к рассеянным элементам, то есть тем, которые не встречаются особо крупными месторождениями и не попадаются крупными кусками чистого элемента. Это — результат его низкой активности и стабильности некоторых соединений с ним.

vseozolote.ru

Химические свойства золота (стр. 1 из 2)

Химические свойства.
Несмотря на то, что золото в периодической системе Д. И. Менделеева находится в одной группе с серебром и медью, его химические свойства гораздо ближе к химическим свойствам металлов платиновой группы. Электродный потенциал пары Au – Au (111) равен – 1,5 В. Вследствие такого высокого значения на золото не действуют разбавленные и концентрированные HCI, HNO, HSO. Однако в HCI оно растворяется в присутствии таких окислителей, как двуокись магния, хлористое железо и медь, а также под большим давлением и при высокой температуре в присутствии кислорода. Золото легко растворяется также в смеси HCI и HNO (царская водка). В химическом отношении золото - малоактивный металл. На воздухе оно не изменяется, даже при сильном нагревании. Золото легко растворяется в хлорной воде и в аэрируемых растворах цианидов щелочных металлов. Ртуть также растворяет золото, образуя амальгаму, которая при содержании более 15% золота становится твердой. Известны два ряда соединений золота, отвечающие степеням окисления +1 и +3. Так, золото образует два оксида – оксид золота, или закись золота, AuO и оксид золота, или окись золота, AuO. Более устойчивы соединения, в которых золото имеет степень окисления +3. Соединения золота легко восстанавливаются до металла. Восстановителями могут быть водород под большим давлением, многие металлы, стоящие в ряду напряжений до золота, перекись водорода, двух хлористое олово, сернокислое железо, треххлористый титан, окись свинца, двуокись марганца, перекиси щелочных и щелочноземельных металлов. Для восстановления золота используют также различные органические вещества: муравьиную и щавелевую кислоты, гидрохинон, гидразин, метол, ацетилен и др. Для золота характерна способность к образованию комплексов с кислородом и серосодержащими лигандами, аммиаком и аминами вследствие высокой энергии образования соответствующих ионов. Чаще всего встречаются соединения одновалентного и трехвалентного золота. Часто их рассматривают как сложные молекулы, состоящие из равного числа атомов Au (1) и Au (3). Трехвалентное золото – очень сильный окислитель, оно образует много устойчивых соединений. Золото соединяется с хлором, фтором, йодом, кислородом, серой, теллуром и селеном.
Физико-механические свойства.

Золото давно является объектом научных исследований и

относится к числу металлов, чьи свойства изучены достаточно глубоко. Атомный номер золота 79, атомная масса 197.967, атомный объем 10.2см /моль. Природное золото моноизотопно и в нормальных условиях инертно по отношению к большинству органических и неорганических веществ. Золото имеет гранецентрированную кубическую решетку и не претерпевает аллотропических превращений. Большие расхождения существуют в результате измерения температуры плавления золота – от 1062.7 до 1067.4 С. Как правило, температурой плавления золота считают 1063 С. Теплота сублимации золота при 25 С равна 87.94 ккал. Поверхностное натяжение расплавленного золота составляет 1.134 Дж/м. Теплопроводность золота l при 20 С составляет 0.743 кал и мало меняется с повышением температуры. При низких температурах наблюдается максимум теплопроводности при 10 К. Температурный коэффициент электросопротивления при 0 – 100 С равен 0.004 С. Облучение, наклеп и закалка золота приводят в результате образования дефектов решетки к небольшим изменениям параметра решетки и объема металла. Однако эти изменения очень не значительны, линейные размеры изменяются лишь на несколько сотых процентов. В процессе отжига происходит термический возврат свойств, изменение которых было вызвано дефектами решетки. Упрочение в процессе пластической деформации весьма не значительно вследствие склонности золота к рекристаллизации в процессе деформирования.

Общая характеристика золота.

Золото — ярко-жёлтый блестящий металл. Золото – один из самых малоактивных металлов, стандартный электродный потенциал его равен +1,68 В.Оно очень ковко и пластично; путём прокатки из него можно получить листочки толщиной менее 0.0002мм, а из 1 грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3.5км. Золото — прекрасный проводник тепла и электрического тока, уступающий в этом отношении только серебру и меди. Золото очень мягкий металл(и опять-таки не самый мягкий, свинец и олово, например, еще мягче). Чистое золото царапается ногтем. Мягкость всегда делала золото очень удобным для обработки материалом. Ввиду мягкости золото употребляется в сплавах, обычно с серебром или медью. Эти сплавы применяются для электрических контактов, для зубопротезирования и в ювелирном деле. Золото очень легко истирается, превращаясь в тончайшую пыль. Благодаря этому свойству оно рассеяно везде, и таким образом, широко распространено в природе. Золото очень ковко и тягуче, что, конечно, является результатом его мягкости. На воздухе оно не изменяется даже при высоких температурах, не растворяется в соляной, серной и азотных кислотах. Но в царской водке золото легко растворяется с получением комплексной золотохлористоводородной кислоты:

Au + HNO + 4HCl = H [AuCl ] + NO + 2H O

Так же легко растворяется золото в хлорной воде, ртути и в аэрируемых (продуваемых воздухом) растворах цианидов щелочным металлов.

Золото в природе.

Золотовстречается в природе почти исключительно в самородном состоянии, главным образом в виде мелких зёрен, вкраплённых в кварц или содержащихся в кварцевом песке. В небольших количествах золото встречается в сульфидных рудах железа, свинца и меди. Следы его открыты в морской воде. Крупные месторождения золота находятся в Южной Африке, на Аляске, в Канаде и Австралии.

Золото отделяется от песка и измельченной кварцевой породы промыванием водой, которая уносит частицы песка, как более лёгкие, или обработкой песка жидкостями, растворяющими золото. Чаще всего применяется раствор цианида натрия (NaCN), в котором золото растворяется в присутствии кислорода с образованием комплексных анионов [Au(CN)2 ]- :

4Au + 8NaCN + O2 + 2h3 0 —> 4Na[Au(CN)2 ] + 4NaOH

Из полученного раствора золото выделяют цинком:

2Na [Au(CN)2 ] + Zn —> Na2 [Zn(CN)4 ] + 2Au

Освобождённое золото обрабатывают для отделения от него цинка разбавленной серной кислотой, промывают и высушивают. Дальнейшая очистка золота от примесей (главным образом от серебра) производится обработкой его горячей концентрированной серной кислотой или путём электролиза.

Метод извлечения золота из руд с помощью растворов цианидов калия или натрия был разработан в 1843 году русским инженером П.Р.Багратионом. Этот метод, принадлежащий к гидрометаллургическим способам получения металлов, в настоящее время наиболее распространён в металлургии золота. Самородное золото, имеющее примеси серебра и меди, существенно отличается от искусственных сплавов с этими же металлами. Сплав имеет однородную структуру, которая образуется в результате затвердевания расплавленной смеси металлов. Самородный металл появляется в результате кристаллизации из водных растворов.

В чистом виде золото имеет красивый соломенно-желтый цвет с сильным металлическим блеском. В данном случае можно сказать что золото – самый желтый из всех металлов.

В природе золото в чистом виде не встречается, а металлы-примеси (прежде всего медь и серебро) придают ему различные цвета и оттенки – от бледно-желтого (даже зеленоватого) до ярко желто-красного. Примесь палладия окрашивает золото в белый цвет (“белое” золото).

Цвет золота также зависит от толщены куска металла и его агрегатного состояния. Так, очень тонкая золотая пластинка имеет на просвет зеленый цвет. Такого же цвета и расплавленное золото, а его пары – зеленовато-желтого. В депрессионном состоянии золото обычно рубинового или темно-фиолетового цвета.

говорить о его применении.

Иногда самородное золото бывает покрыто пленкой оксидов железа. В этом случае цвет его может быть самым заурядным – грязно-бурым, коричневым, а то и почти черным. При добыче такое золото очень трудно отличить от вмещающей пустой породы, и поэтому нужен весьма тщательный контроль, чтобы избежать потерь. О таком золоте говорят что оно “в рубашке”, которая может состоять не только из оксидов железа. В некоторых случаях это могут быть мельчайшие частицы пустой породы, вдавленные в поверхность золотины. Надо сказать, что такая “рубашка” не только мешает различать золото, но и затрудняет его обработку.

Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи. Дробность атомной массы природного золота (196,9) говорит о том, что оно состоит из смеси различных изотопов. Как и положено “благородному” металлу, золото в химические реакции вступает очень не охотно, но с некоторыми элементами оно все-таки взаимодействует, в частности с галоидами (хлором, бромом, йодом), образуя соединения типа AuCl, AuCl3 . Взаимодействует оно также с цианидами, ртутью и теллуром. Существуют соединения, полученные искусственным путем, в том числе и так называемое гремучее золото – Au(NH)3 , (CH)3, которое легко взрывается при ударе или просто при нагреве. В некоторых жидкостях, хотя и очень трудно, золото растворяется. Извлечение золота из руд, песков и концентратов, основанное на его растворении в цианидах, - один из основных процессов при его гидрометаллургической переработке.

Золото кристаллизуется в кубической системе. Форма кристаллов может быть удлиненной или октаэдрической. При затвердевании после плавки кристаллы золота выглядят неправильными многоугольниками. Чем медленнее идет охлаждение, тем больше размеры кристаллов.

В 1953 году Ф. Фриденсбург, исходя из предельной глубины разработки 3000м, определил, что земная кора содержит 4 470 000 т золота. В настоящее время золотые рудники ЮАР вплотную подошли к 4-километровой глубине. Результаты расчетов для этой глубины еще более впечатляющие.

Находки золота в метеоритах являются неопровержимым доказательством того, что золото распространено не только на Земле, но и на других космических телах.

mirznanii.com


Смотрите также