Главная

Химические источники тока
Практическая химия
Справочные материалы
Журнальные заметки

Именные химические приборы

Химические элементы

Химический клипарт

Библиотека химии углеводов

Метеорология

Минералогия


Абиетиновая кислота
Амигдалин
Анабазин и Лупинин
Ангеликалактон
Арабиноза
Арахидоновая кислота

Арбутин
1,8-диокси-2-ацетилнафталин

Белки из гороха
Бетаин из патоки
Бетулин и Суберин
Бетулиновая кислота

Борнеол

Ванилин

Винная ксилота

Галактоза
Глициризиновая кислота
Глюкоза
Глютаминовая кислота
Госсипол

Дигитонин

Жирные кислоты

Казеин и Тирозин

Камфора из пинена

Каротин

Катехины

Ксилоза

Кофеин
Келлин
Кумарин

Лактоза
Лимонная кислота

Мальтоза
Манноза

Ментол

Мочевая кислота

Муравьиная и Уксусная кислоты
Никотин

Олиторизид
Пектин
Пинен

Рутин и Кверцетин
Сантонин
Склареол
Слизевая кислота
Соласодин
Сорбит
Сахароза
Танин

Теобромин
Тирозин
Триоксиглутаровая кислота

Усниновая кислота

Урсоловая кислота

Фруктоза и Инулин
Фурфурол

Хамазулен
Хинин
Хитин
Холевая кислота

Хлорогеновая кислота
Хлорофилл

Цистеин
Цитизин
Цитраль

Щавелевая кислота

Эргостерин
Эруковая и Брассидиновая кислоты



 

Главная

 



Атомный номер: 79

Символ: Au

Относительная атомная масса:

196,96655

Распределение электронов:

4f145d106s1

Температура плавления: 1064,43

Температура кипения: 2807

Электроотрицательность по

Полингу / по Аллреду и Рохову:

2,54/1,42

Название: Золото, Gold

Латинское название: Aurum

 


 

 

 
 

Общие сведения и методы получения. Золото (Аu) Д благородный металл желтого цвета с приятным блеском. Известно с древних времен (за 12 тыс. лет до н. э.). Среднее содержание золота в земной коре (1÷6)*10-7 % (по массе). Золото наряду с его ближайшими аналогами по группе медью и серебром относится к самородным металлам. Кроме того, известно до 20 минералов, содержащих, помимо золота, некоторые другие элементы, в том числе медь, железо, теллур, селей. Самородное золото чаще всего содержит до 10Д15 % Ag. При более высоком содержании серебра (35Д45 %) минерал становится серебристо-белым с зеленоватым оттенком; он носит название электрум. Практически ~97 % всего добываемого золота получают из самородного золота и лишь остальные ~3 % из его теллуридов, образующих минералы калаверит (АuТе2), кренмерит (Au,Ag)Te, сильванит (AuAgTaTe4) и петунит (AgAuTe2). ГОСТ 6835- 80 регламентирует химический состав золота и его сплавов с серебром, медью, платиной, палладием, а также примерные области применения золота и его сплавов. Согласно ГОСТ в СССР выпускают две марки золота следующего химического состава (по примесям), %:

Марк 

Au, не менее

  Рb

  Fe

  Sb

  Bi

Всего

3л999,9

  99,99

0,003

0,004

0,001

0,002

0,01

Зл999 

  99,9

0,003

0,04

0,002

0,002

0,1

Характеристикой степени чистоты золота является его проба, которая отражает содержание этого металла в 1000 ч сплава. Так, проба 560 указывает, что данный образец содержит 56 % золота и 44 % примесей, которыми могут быть серебро, медь и другие металлы.

Физические свойства. Атомные характеристики. Атомный номер 79, атомная масса 196,967 а. е. м., атомный объем 10,2*10-8 м3/моль. Атомный радиус (металлический) 0,144 нм, ионный радиус Аu+ 0,137 нм, ковалентный радиус 0,134 нм.  Природное золото состоит из стабильного изотопа 197Аи. Получено 20 радиоактивных изотопов с массовыми числами 184Д 196, 198Д204 и периодами полураспада от нескольких секунд до 185 сут. Золото Д мономорфный металл, имеет г. ц. к. решетку с периодом а =0,40785 нм. Энергия кристаллической решетки 345 мкДж/кмоль. Электроотрицательность 2,4. Потенциалы ионизации атома золота (эВ): 9,223; 20,5. Работа выхода электронов ф = 4,53 эВ. Плотность. При комнатной температуре плотность золота  = 19,299 Мг/м3; при плавлении и последующем повышении температуры: 

Т, К 1337 (тв) 1337 (ж) 1373 1473 1573
р, Мг/м3 18,474 17,361 17,221 17,099 16,95

Отношение dp/dT для жидкого золота равно 1,5 мг/(м3*К).

Электрические и магнитные. Удельная электрическая проводимость σ золота в зависимости от температуры:

Т, К 73 293 673 1073
σ, МОм/м 167 43,5 12,8 8,35

Удельное электрическое сопротивление золота ρ в зависимости от температуры:

Т, К 73 293 673 1073
ρ, мкОм*м 0,006 0,023 0,057 0,102

Температурный коэффициент электрического сопротивления золота в интервале 273Д373 К равен α =3,70*10-3K-1. При плавлении электрическое сопротивление золота возрастает в 2,08 раза. В термопаре золото Д платина золото проявляет отрицательную т. э. д. с. по отношению к платине при температуре горячего спая 173,2 К. В этом случае Е=-390 мкВ. С повышением температуры т. э. д. с. меняет знак и при 373,2 К Е=+780 мкВ. Абсолютный коэффициент т. э. д. с. Е= + 1,1 мкВ/К. Максимальное значение коэффициента вторичной электронной эмиссии золота =1,46 и соответствует ускоряющему напряжению первичных электронов Ер, равному 0,75 кэВ. Постоянная Холла золота высокой чистоты при комнатной температуре R=(Д0,69±0,0009) *10-10 м3/Кл, при 800 К R = (Д0,74+0,0074) *10-10 м3/Кл.

Золото Д диамагнетик; магнитная восприимчивость χ =Д0,142*10-9 при 293 К.

Тепловые и термодинамические. Температура плавления 1064,2 0С, температура кипения  2877°С, характеристическая температура 161,6 К, удельная теплота плавления 64,4 кДж/кг, удельная теплота сублимации, отнесенная к 298 К, = 1873 кДж/кг. При плавлении происходит увеличение объема на ΔV=2,79*10-6 м3/кг, или ΔV/V=0,055. При увеличении давления температура плавления золота возрастает и при 6,56 ГПа достигает 1565 К; dT/dP = 60 К/ГПа. Удельная теплоемкость Cр золота значительно возрастает при повышении температуры: при 1 К Cр =0,088 Дж/(кг*К),а при 5 К 4,5 Дж/(кг*К). Средняя удельная теплоемкость золота в интервале 273Д373 К составляет 130 Дж/(кг*К). Электронная теплоемкость Cэл =[0,764 мДж/(моль*К2)]*T.

Теплопроводность λ золота чистотой 99,9 % в зависимости от температуры:

T, K λ, Вт/(м*К) T, K λ, Вт/(м*К) T, K λ, Вт/(м*К)
2 1171 150 335 500 303,4
8 2805 273 310 700 289,7
30 795 373 310 1000 271,7

 

Температурный коэффициент линейного расширения при низких температурах описывается формулой а=аТ+bТ3:

T, K 5 7 9 11 13 15
α * 106 K-1 0,0255 0,0753 0,1645 0,3062 0,5002 0,7652

 

При повышении температуры характер роста α существенно изменяется и при температурах ~ 100 К становится практически линейным.

Молярная энтропия s° золота в зависимости от температуры:

T, K 298 500 1000 1500 2000 2500
s°, Дж/(моль*К) 47,38 60,73 79,75 100,96 109,4 115,9

Давление насыщенного пара р золота в зависимости от температуры:

T, К

Р, Па

T, К

Р, Па

T, К

Р, Па

1669

1705

1,06

1,76

1762

1831

3,72

9,0

1897

1930

1966

18,8

31,0

47,58

Давление пара золота при температуре его плавления (1337 К) равно 24,32*10-4 Па. Поверхностное натяжение σ жидкого золота при температуре плавления: σ=1140 мН/м, dσ/dT= Д 0,52 мН/(м*К). Поверхностная энергия v кристаллического золота v =1165 мДж/м2 для грани (100) и v = 1020 мДж/м2 для грани (111). Эиергия дефекта упаковки 52 мДж/м2. Динамическая вязкость золота при температуре плавления η = 5,0 мПа.

Параметры самодиффузии (предэкспоненциальиый множитель Do и энергия активации Е) золота:

Состояние материала

Т, К

D0*104, м2

Е, кДж/моль

Поликристалл

Монокристалл

-

873Д1227

0,091

0,031

174,59

164,96

 

Параметры взаимной диффузии элементов в золоте (по объему зерна):

Диффундирующий элемент

Т, К

D0, м2

Е, кДж/моль

Н*

773Д1113

5,6*10-8

23,61

Fe

973Д1243

8,2*10-6

174,17

Со

973Д1273

6,8*10-6

174,17

Ni

973Д1273

6,8*10-6

175,85

Сu

973Д1180

0,105*10-4

170,0

Pt

1076Д1328

7,6*10-4

254,98

Hg

873Д1303

0,116*10-4

156,7

*Примечание. Образуется твердый раствор.

Оптические. Излучательная способность (спектральный еλ и интегральный ет коэффициенты излучения) золота:

Состояние металла

е*

λ, мкм

Т, К

-

Неокисленный, жидкий

Неокисленный

>>

0,05-0,17

 0,22

0,02**

0,03**

0,65

0,65

-

-

473Д1273

-

373

773

*Гладкая поверхность. ** ет

Отражательная способность золота (коэффициент отражения nD) в зависимости от длины волны λ:

λ, мкм

nD, %

λ, мкм

 nD

λ, мкм

nD, %

0,251

38,8

0,420

29,3

0,700

92,3

0,288

34,0

0,450

33,1

0,800

94,9

0,305

31,8

0,500

47,0

2,0

96,8

0,326

26,6

0,550

74,0

4,0

96,9

0,357

27,9

0,600

84,4

9,0

98,0

0,385

27,1

0,650

88,9

 

 

Примечанне. Электролитическое полирование.

Показатель преломления золота n в зависимости от длины волны λ:

λ, мкм

  n

λ, мкм

n

λ, мкм

n

0,188

1,28

0,397

1,47

1,087

0,27

0,199

1,33

0,496

1,04

1,215

0,35

0,249 .

1,33

0,617

0,21

1,393

0,43

0,301

1,53

0,821

0,16

1,610

0,56

 

 

 

 

1,937

0,92

Примечание. Пленка толщиной 0,025Д0,05 мкм.

Показатель поглощения χ в зависимости от длины волны λ:

λ, мкм

χ

λ, мкм

χ

λ, мкм

χ

0,188

1,19

0,612

3,27

1,937

13,78

0,199

1,25

0,821

5,08

3,0

17,6

0,249

1,63

1,087

7,15

4,0

23,2

0,301

1,89

1,216

8,145

6,0

34,5

0,397

1,95

1,393

9,52

8,0

44,0

0,496

1,83

1,610

11,21

 

 

Механические свойства. Золото Д малопрочный, легко деформируемый металл. Временное сопротивление золота при комнатной температуре σв = 135-140 МПа, относительное удлинение δ = 50 %, НВ = 245-250 МПа. Твердость по Виккерсу HV в зависимости от температуры:

Т, °С 25 200 400 600 800 900
HV, МПа 216 181 157 73,6 39,2 24,5

Микротвердость чистого золота при комнатной температуре 600 МПа; при нагреве снижается до 367 МПа при 300 °С и до 152 МПа при 400 °С. Модуль нормальной упругости Е у золота высокой чистоты в зависимости от температуры:

 

Т, °С

25

600

800

1000

Е, ГПа

77,5

61,8

54

45

В процессе пластической деформацни золото упрочняется очень слабо из-за большой склонности к рекристаллизации в процессе деформирования. Температура рекристаллизации близка к комнатной. Небольшие добавки (0,1Д0,25 %) меди, серебра значительно повышают температуру рекристаллизации. Сжимаемость золота х =0,617*10-11 Па-1.

Химические свойства. Наиболее характерная степень окисления золота +3; известны соединения золота со степенями окисления +1 и +2.

Золото Д малоактивный в химическом отношении металл, нормальный электродный потенциал реакции Au3++3 e=Аu при 298 К Фо=  1,498 В. Для одновалентного золота Аu+=Аu, при нормальных условиях этот потенциал составляет 1,962 В. В ряду напряжений, металлов золото располагается правее водорода, причем дальше всех остальных металлов. Поэтому в растворе соляной, серной и других кислот при отсутствии окислителей золото не растворяется. Хорошо растворяет золото смесь кислот, состоящая из 1 объема азотной кислоты и 3Д4 объемов соляной («царская водка»). На воздухе золото не изменяет своего цвета и не взаимодействует с кислородом даже при иагревании до 400 °С. При обычных условиях поверхность золота покрыта тончайшим адсорбированным слоем кислорода, однако непосредственно, даже при нагреве, золото не соединяется не только с кислородом, но и с серой, и селеном. Оксид Аu2О и оксид Аu2О3 могут быть получены только косвенным путем. С водородом золото не реагирует даже при высоких температурах. Однако летучие гидриды типа АuН образуются в небольших количествах при обдувке золота струей водорода при температурах выше 1425 °С. Воздействуя на золото атомарным водородом, удается получить бесцветный твердый гидрид, который очень неустойчив. Водород крайне незначительно растворяется в твердом золоте. Максимальная растворимость при 900°Ссоставляет ~8*10-4%. При воздействии аммиака на водную суспензию Аu2О образуется соединение Au3N*NH3, которое после промывки разбавленной азотной кислотой переходит в Au3N*H2О. В сухом состоянии оба соединения взрывоопасны. Золото не реагирует с углеродом даже при высоких температурах. Соединение золота с этим элементом может быть получено косвенным путем Д воздействием ацетилена на раствор тиосульфатного комплекса золота, при этом образуется желтый карбид Аu2С2, точнее ацетилид золота, который крайне взрывоопасен. Золото реагирует с хлором, бромом и иодом. Реакция с бромом протекает при комнатной температуре с образоваинем бромида AuBr3. С сухим хлором и иодом золото вступает в реакцию только при нагревании, при этом образуется хлорное золото AuCl3. Теплоты образования АиС13 и AuBr3 соответственно равны 117,08 и 54,15 кДж/моль. В водном растворе хлора (хлорной воде) золото легко растворяется. Еще более активно, чем ионы хлора, действуют на золото ноны CN-. В их присутствии золото окисляется даже кислородом воздуха. Этот процесс лежит в основе получения золота цианидным выщелачиванием из золотоносной руды. Со своими ближайшими аналогами Д серебром и медью Д золото образует непрерывные твердые растворы, аналогичный характер взаимодействия наблюдается при сплавленнн золота с некоторыми элементами VIII группы Д платиной и палладием. В системах золото Д медь и золото Д платина непрерывные твердые растворы существуют лишь при высоких температурах, при понижении температуры наблюдается их распад с образованием упорядоченных металлических соединений, так называемых фаз Курнакова. Золото образует ряд металлических соединений (ауридов) с электроположительными и переходными металлами ПА, IIIA, IVA, VIIA и VIIIA подгрупп. Ограниченные твердые растворы и металлические соединения золото образует со многими элементами, более электроотрицательными по сравнению с ним. Так, золото образует широкие области ограниченных твердых растворов с металлами ПА подгруппы (цинком, кадмием, ртутью), IIIA подгруппы (алюминием, галлием, индием), IVA подгруппы (германием, оловом, свинцом) и VA подгруппы (мышьяком, сурьмой). За пределами растворимости в этих системах образуются соединения, имеющие во многих случаях переменные составы. Характерная черта золота Д большое разнообразие во взаимодействии с другими элементами Периодической системы, связанное с образованием твердых растворов н большого числа металлических соединений различного состава, с различной кристаллической структурой и различной природой химической связи. Все это обусловливает возможность создания на основе золота большого числа сплавов различного назначения.

Технологические свойства и области применения. Из золота марок Зл999,9 и Зл999 изготовляют полуфабрикаты в виде полос, ленты, проволоки. Технология выплавки и последующего производства полуфабрикатов не имеет каких-либо специфических особенностей, так как чистое золото, а также большинство сплавов на его основе высокопластичные и технологические материалы. Отечественная промышленность производит сплавы золота с различным количеством серебра, обладающие высокой коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах и хорошей электрической проводимостью. Их состав регламентируется ГОСТ 6835Д80.

Химический состав золото-серебряных сплавов , %

Марка

Аu

Рb

Fe

Sb

Bi

Всего

ЗлСр990Д10

ЗлСр750Д250

ЗлСр600Д400

ЗлСр583Д417

99,0±0,3

75,0±0,3

60,0±0,3 58,3±0,3

0,003

0,005

0,005

0,005

0,05

0,18

0,18

0,18

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,1

0,28

0,28

0,28

Примечание. Остальное Ag.

Сплавы золота с медью гораздо более прочны, чем сплавы с серебром. Они обладают высокой упругостью и твердостью. Согласно ГОСТ 6835Д80 изготовляют две марки сплавов системы золото Д медь Их химический состав, %:

Марка

  Аu

Рb 

Fe 

Sb 

Bi

Всего

ЗлМ

98,0±0,30

0,005

0,01

0,005

0,005

0,2

58,3±0,30

0,005

0,18

0,005

0,005

0,28

Примечание. Остальное Сu.

Большое промышленное значение имеют сплавы тройной системы золото Д сереброДмедь (ГОСТ 6835Д80), которые применяют в электротехнической промышленности, ювелирном деле. Высокой технологичностью, хорошим сопротивлением истиранию и износу обладают сплавы золота с платиной и палладием. В нашей стране изготавливают четыре марки сплавов золота с платиной, содержащих 2, 5, 7 и 10 % Pt (ЗлПл2, ЗлПлб и т. д.) и три марки сплавов золота с палладием, содержащих 16, 20 и 40 % палладия (ЗлПд16 и т. д.). Сплавы золота с палладием широко используются для изготовления электроконтактов и элементов термопар. В частности сплав ЗлПд40 имеет по отношению к платине отрицательную т. э. д. с, равную 42 мВ при 273 К. В стоматологии чаще всего используют сплавы, содержащие 75Д90 % золота, с добавками серебра и меди. Иногда в эти сплавы для повышения их жидкотекучести вводят небольшое количество цинка и кадмия.

Состав некоторых зубопротезных сплавов, %:

Марка сплава

Аu

Ag

Сu

Cd

Zn

Прочие

ЗлСрМ916

ЗлСрМ900

ЗлСрМ750

91,6

90,0

75,0

4,2

4,0

5-8,0

4,2

6,0

9-14,2

-

-

0-5,0

-

-

0-0,8

-

-

0-8,0

Многие сплавы на основе золота широко применяются в качестве припоев. Прежде всего следует упомянуть группу тройных сплавов системы АuДAgДСu, состав которых выбирают в зависимости от рабочей температуры изделия и достижимой температуры пайки. Так, широко используемый в электротехнической промышленности припой марки ПЗлМСр75 содержит 75 % Аu; 12,5 % Ag; 12,5 % Сu и плавится в интервале температур (890-900 °С). У припоев этой системы прослеживается определенная закономерность: по мере уменьшения содержания золота снижается температура начала его плавления. Так, припой с 45 % Аu, 30Д35 % Ag и 15Д20 % Сu, применяющийся в стоматологии, плавится в интервале 690Д820 °С. Определенное количество золота ежегодно расходуется на золочение Д покрытие золотом поверхности металлических и неметаллических изделий в декоративных целях, а также в целях защиты от коррозии и др. Существуют разные методы нанесения золота на поверхность: гальваническое осаждение, катодное распыление, вакуумное осаждение, покрытие сусальным золотом, газофазное осаждение и некоторые другие. Использование золота для различного вида покрытий и прежде всего наносимых гальваническим осаждением непрерывно возрастает.