Фізичні та хімічні властивості золота

Серед всіх хімічних елементів в таблиці Менделєєва золото, мабуть, є найдорожчим для людини. Адже саме золото найбільше цінувалося з давніх часів, з нього робили коштовні прикраси, чеканили монети, що служили основною валютою для багатьох народів, саме золото стало одним з основних стимулів для завоювання щойно відкритої Колумбом Америки, жадібними іспанськими конкістадорами. Золото часто згадується у всіляких казках, легендах, міфах, наприклад повчальний міф про жадібного царя Мідаса, який так любив золото, що боги, зрештою, наділили його даром – все до чого він торкався, перетворювалося на золото. Але дар цей перетворився на прокляття, так як навіть дочка царя від його дотику перетворилася в бездушну золоту статую… Протягом багатьох століть, починаючи з епохи античності, через Середньовіччя алхіміки робили численні досліди в марних спробах знайти так званий «філософський камінь», який за легендою перетворює звичайні метали в золото. Та й і у наш час золото не втратило своєї цінності, в нашій статті ми поговоримо про фізичні і хімічні властивості цього настільки цінного елемента.

Фізичні властивості

З давніх-давен люди знали приказку «Не все золото, що блищить». Адже в природі дійсно зустрічається кілька мінералів, схожих за зовнішнім виглядом на золото. Цим до слова користувалися фальшивомонетники, виготовляючи фальшиві золоті монети. Тому досвідчені ювеліри, та й звичайні люди минулих епох (особливо купці), коли розрахунки велися не доларами і євро, а золотими монетами, повинні були добре знати про фізичні властивості золота, зналися як відрізнити справжнє золото від сурогату.

Загальновідомо, що золото має характерний яскраво-жовтий колір. Але це тільки чисте золото, в якому відсутні домішки. Але чисте золото, та й то не завжди, зараз зустрічається тільки в банківських злитках. Природне золото, як і золото в різних ювелірних виробах має домішки інших металів: срібла, олова, міді. Від цих сплавів золото може навіть змінювати свій колір, наприклад, біле золото, являє собою сплав власне золота з сріблом, паладієм або нікелем, що забарвлює його в білий колір.

У ювелірній справі часом золотом називають сплави, в яких частка самого золота може бути навіть менше 40%.

Саме по собі золото дуже м’який матеріал, за шкалою Мооса (шкалою твердості) золото має 2,5-3 бали. Самий твердий матеріал алмаз – має 10 балів, а самий м’який крейда – всього 1 бал. Золото ж куди ближче до крейди, ніж до алмазу, його можна дряпати, а при великому зусиллі навіть різати ножем. Більше того, на золоті можна залишити слід сильно прокусивши його зубами. Саме так, що називається «на зуб» купці давнини перевіряли на справжність золоті монети. На фальшивих монетах з міді, просто замаскованих під золото тонким шаром позолоти, зробити відмітину зубами було неможливо, а ось на справжній золотій монеті володар міцних зубів цілком міг залишити слід (опустимо гігієнічний момент цієї процедури, в середні віки люди в цілому були далекі від гігієни).

Золото добре полірується і має відбивні здібності. Сонячні промені здатні проходити через тонкі листи золота, при цьому теплова частина променів буде відбиватися. Цією особливістю золота користуються при виготовленні тонованого скла хмарочосів в теплих країнах, наприклад Арабських Еміратах. Скло їх хмарочосів має в своєму складі золото, що дозволяє утримувати інтер’єр будівель в прохолоді протягом гарячих літніх місяців.

Тонкі шари золота також використовуються в шоломах космонавтів, так як вони захищають їх від інфрачервоних променів у відкритому космосі.

Також золото має високу пластичність, йому легко можна надати будь-яку геометричну форму, чим протягом століть користувалися майстри ювеліри, виготовляючи з золота найрізноманітніші прикраси, а часом і справжні витвори мистецтва.

Завдяки тому, що золото відмінно тягнеться, з одного його граму можна зробити тонку пластину або дріт довжиною 2610 метра. Такі дроти сьогодні активно використовуються в електронній  індустрії, коли потрібно створити електричні ланцюги в чіпах мікроскопічних розмірів.

Температура плавлення золота становить 1063 С, кипіння 2947 С.  У розплавленому стані золото являє собою рідину блідо-зеленого кольору. А при нагріванні золота вище температури плавлення, воно буде випаровуватися, і летючість його буде зростати, чим більшою ставатиме температура.

Щільність золота становить 19,3 г/см³. Це означає, що воно важить в 19,3 рази більше, ніж рівний обсяг чистої води. Більш високу щільність мають тільки деякі метали платинової групи (Індій – 22,6 г/см³). Частка золота в 2,5 рази важча, ніж така ж за розміром частка срібла, і приблизно в 8 разів важча від шматка кварцу, який зазвичай знаходиться поруч із золотом.

Хімічні властивості і місце в таблиці Менделєєва

У таблиці Менделєєва золото має латинську назву Aurum (Au) – це елемент першої групи з атомним номером 79. Практично все природне золото складається з ізотопу 197 au. Валентність золота в різних хімічних сполуках і сплавах становить зазвичай +1 або + 3.

Як ми писали вище, за прийдешні століття алхіміки в спробах створити філософський камінь провели з золотом безліч найрізноманітніших експериментів. Філософський камінь, на жаль, так і не створили, зате в своїх пошуках дізналися безліч хімічних властивостей золота і зробили чимало інших корисних наукових відкриттів у хімії.

З цікавих хімічних особливостей золота можна відзначити той факт, що сірка і кисень, вельми агресивні по відношенню до безлічі інших металів, на золото вони ніяк не реагують. Іншими словами золото не окислюється, не іржавіє з часом. Можливо, що саме ця його особливість і зробила цей метал настільки цінним в очах людей.

Також золото не реагує і з такими хімічними елементами як водень, вуглець, фосфор і азот. Галогени з золотом при нагріванні утворюють сполуки: AuF₃, AuCl₃, AuBr₃ і AuI.

Ніяк не діють на золото також луги і більшість мінеральних кислот. На цій властивості заснований один з методів перевірки справжності золота: в порцелянову чашку з стовченим золотом заливається азотна кислота, яка потім підігрівається до температури кипіння. Якщо золото розчинилося в кислоті – значить це зовсім і не золото, а фальшивка, справжнє золото в таких умовах не розчиняється.

І навпаки золото добре реагує з хлорною і бромною водою, але такі хімічні реакції здійснюють лише професійні хіміки. Що ж стосується побутових умов, то небезпеку для золота представляє йодна настоянка – водно-спиртовий розчин йоду і йодиду калію, тому тримайте від нього подалі свої золоті кільця та інші прикраси з золота. Хімічну реакцію золота з йодною настоянкою можна описати наступною формулою:

2Au + I₂ + 2KI ® 2K[AuI₂].

Також золото можна розчинити в концентрованій сірчаній кислоті, але тільки в присутності окислювачів: йодної кислоти, азотної кислоти, діоксиду марганцю. У водних розчинах ціанідів при доступі кисню золото розчиняється з утворенням дуже міцних дицінауратів:

4Au + 8NaCN + 2H₂O + O₂ ® 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH;

Ця реакція лежить в основі найважливішого промислового способу вилучення золота з руд – ціанування.

Золото в природі

У природних умовах золото міститься в гірських породах і рудах. У різних породах може бути різна кількість золота, десь його зовсім мало, а десь зберігається золота жила. У минулі часи знахідки таких жил приводили до так званих «золотих лихоманок». Наприклад, коли в XIX столітті знайшли золото на Алясці, тисячі старателів кинулися туди в надії збагатитися. Серед таких старателів був і знаменитий американський письменник Джек Лондон. Золото він так і не знайшов, зате написав чудові романи, які зробили його багатим і відомим.

У малих кількостях золото міститься в організмах тварин і рослин. Так ще в XVIII ст. французький хімік Клод Луї Бертолле виявив золото в золі деяких рослин.

Велика кількість золота знаходиться також в гідросфері нашої планети, в пучинах Світового океану. Особливо цікаво, що найбільша концентрація золота виявлена у водах Мертвого моря, самого незвичайного моря на Землі.

І по сьогоднішній день люди ведуть золотодобування, правда золото в нашому сучасному світі вже не має такого великого значення як в минулі часи, проте, і сьогодні воно залишається одним з найцінніших матеріалів і елементів таблиці Менделєєва.