Основные свойства золота

Благодаря своим химическим и физическим свойствам золото относится к немногочисленной группе наиболее ценных и редко встречающихся металлов, существующих в природе. Человечество ценит этот драгоценный металл за его красоту и способность сохранять свой яркий и блестящий внешний вид в изготовленных из него ювелирных изделиях, монетах. А также оно используется в некоторых отраслях промышленности. На протяжении многих столетий золотые изделия являлись предметом роскоши и никогда не теряли своей ценности, подчеркивая высокий уровень платежеспособности своего владельца или страны, владеющей золотовалютным запасом. Нередко можно услышать, что именно золото является международной платежной системой, которая имеет вес и значимость на территории любого мирового государства.

По внешнему виду это полезное ископаемое выглядит как небольшие кусочки металла неправильной округлой формы соломенно-желтого цвета. Основные физические свойства золота:

• плавление металла происходит при температуре, равной 1063ºС;
• плотность вещества составляет 19,33 г/куб. см;
• показатели твердости, определяемые шкалой Мооса, могут быть от 2,5 до 3;
• довести металл до наивысшей точки кипения возможно при t=2948ºС;
• уровень удельной теплопроводности при t=0ºС равен 311,5 Вт/мК;
• прочность металла после отжига равна от 100 до 140 МПа.

По структуре своей кристаллической решетки золото довольно мягкое вещество, и для придания твердости к металлу добавляют различные примеси, называемые лигатурой.

Ценный природный минерал обладает и другими уникальными физическими свойствами.

• Высокий уровень пластичности. Из 1 грамма золота при желании можно вытянуть проволоку длиной до 2-2,6 метра или раскатать металл в виде плоского листа фольги толщиной в 1 микрон. Ввиду природной мягкости золота было замечено, что в течение 1 года монеты, бывшие в обращении, могли утрачивать до 0,1% своего изначального веса при отливке.

• Высокая отражательная способность. Драгоценный сплав в готовом виде обладает способностью легко полироваться до яркого зеркального блеска. Тонкие листы раскатанного материала используют для нанесения позолоты. Это используется даже в космонавтике – тончайшие слои золота наносят на шлемы астронавтов и поверхности наружного космического оборудования, чтобы защитить их от пагубного воздействия излучений инфракрасного потока, который проявляет себя в условиях открытого космоса.

• Возможность распыления. Драгоценный минерал имеет свойство распадаться на мельчайшие фракции размером, равным длине световых волн. Такая способность позволяет этому материалу распыляться. Например, известно, что в водоемах и реках встречается дисперсия золота, которую невозможно увидеть визуально, но можно определить при помощи специальных приборов. Поверхность, покрытая тончайшим золотым слоем, способна пропускать лучи солнца, не нагреваясь при этом.

• Хорошая ковкость. Золото обладает мягкостью и имеет способность принимать желаемую форму, что является одним из его ценнейших качеств. Например, из 1 грамма золота можно изготовить лист тонкой фольги, площадь которого будет составлять не менее, чем 1 кв. м. Такое свойство применяют для изготовления позолоты в виде тончайшего сусального золота, которое идет на покрытие церковных куполов и икон, применяется для украшения интерьеров, используется для создания предметов искусства.

• Высокий уровень электропроводности. При устойчивости к окислительным процессам драгоценный минерал обладает хорошей электропроводимостью. Это свойство металла позволяет применять его для изготовления сопротивлений в электронных схемах многих современных приборов: телефонов, телевизоров, компьютеров, мультимедийных проигрывателей, в радиотехнике и других подобных устройств.

Известно, что у драгоценного металла полностью отсутствует какой-либо запах, а также этот материал не обладает способностью намагничиваться. Кроме того, научным путем доказано, что золото как элемент входит в состав не менее 15 минералов, добываемых в земельных недрах. В большинстве добываемых горных пород, входящих в это число, золото включено в распыленном составе, обнаруживаемом на уровне атомов.

Металл, называемый золото (аурум), имеет обозначение – Au, что дословно может значить «солнечный» или «желтый». В системе Менделеева металл относят к 1 группе, ему присвоен 79 атомный порядковый номер. Химическая кристаллическая решетка у Au имеет кубическое строение.

Металл имеет особые химические свойства.

• Относительная инертность. Золото не меняет своих свойств при контактах с серой и кислородом, не вступает во взаимодействие с азотом, углеродом, водородом и фосфором. Золото не реагирует на многие щелочи и кислоты.
• Валентность у этого химического элемента проявляет себя как +I или +III.
• При t=20ºС металл вступает в химическую реакцию с водными растворами хлора и брома. А водно-спиртовые растворы йода, вступая в реакцию с золотом 585 пробы, оставляют на нем участки темных пятен, чего не бывает, если капнуть йодом на золото 750 пробы.
• Цветовой спектр металла зависит от того, из частиц какого размера он состоит. Наиболее мелкие частицы золота могут иметь зеленовато-серые оттенки. По данным геологоразведки, на каждый 20 приисков приходится только один, где золото добывают в виде самородков желтого цвета.

Если расплавить золотой натуральный самородок, то в жидком состоянии он будет выглядеть как вещество, имеющее бледный зеленовато-серый оттенок, причем этот оттенок присущ и парам, которые поднимаются, исходя от горячего расплавленного металла. Стоит только нагреть вещество до температуры, превышающей 1064ºС, то есть увеличить показатель плавления металла хотя бы на 1ºС, как пары золотого сплава начнут улетучиваться в атмосферу. И чем выше будет температура плавления вещества, тем выше у него будут и показатели летучести. Если в сплав добавить компоненты ртути, мышьяка, а также сурьмы или теллура, испарения с поверхности золотого сплава увеличатся в еще большей степени, так как указанные компоненты будут образовывать так называемые летучие соединения.

Ювелиры, работающие с различными золотыми сплавами, заметили, что на химические, физические и внешние свойства материала, получившегося при переплавке золота, влияют лигатурные примеси.

Рассмотрим более подробно, как меняются свойства драгоценного минерала при сочетании с разными веществами.

В сочетании с серебром благородный желтый металл снижает температуру своего плавления, а также изменяет природный изначальный зеленовато-желтый цвет на стальные серебристые оттенки. В этом сочетании есть свои положительные и отрицательные стороны. Несмотря на внешние визуальные изменения, прочность готового переплавленного материала при сочетании с серебром только возрастает. Но в ходе практических исследований установлено, что у драгоценного сплава при таком составе несколько снижаются такие важные качества, как ковкость и пластичность. Однако это вовсе не означает, что сплавы Au и Ag не применяются – напротив, это довольно распространенное сочетание, которое довольно часто используют ювелиры в своей работе.

Изменения физических свойств готового драгоценного сплава произойдут, если в качестве лигатуры к нему добавить медь. Этот металл значительно повышает прочность золотого сплава, сохраняя при таком совмещении металлов пластичность полученного материала и его хорошие показатели ковкости.

Если в составе драгоценного сплава из золота меди будет присутствовать от 14,5% и более, то готовые изделия будут иметь выраженный красноватый оттенок – такое золото принято называть «червонным». Но без недостатков в этом случае не обошлось – применяя медную лигатуру, полученный материал утрачивает свои антикоррозионные свойства, что обусловлено повышенной способностью меди к образованию окислительных реакций с кислородом. Контактируя с влажной средой и даже просто с воздухом, со временем изделие из такого сплава обязательно потемнеет, при этом утратив свои первоначальные яркие краски и блеск.

Так как медь имеет низкую стоимость, то и сплав из нее не будет слишком дорогим в цене, что отражается на себестоимости готовой продукции – она является самой дешевой. Во времена Советского Союза золото для населения изготавливалось 583 пробы, и только в 1995 году в производство ввели пробу 585, которая содержала меди на 0,2% меньше, чем предыдущий аналог, но при этом содержание золота увеличилось на те же 0,2%, что незамедлительно привело в свое время к удорожанию золотых изделий.

Этот природный металл применяется ювелирами для того, чтобы очистить золотой сплав от природной рыжины, и особенно часто такую лигатуру применяют при изготовлении особо ценного белого золота.

При сочетании в драгоценном сплаве Au и Ni прочность готового драгоценного материала в значительной мере увеличивается. У изделий, выполненных из такого благородного сплава, появляется стальной цвет с едва уловимым бледно-соломенным оттенком. Чтобы окончательно устранить эту слабо проявляющуюся желтизну, поверхность готовых ювелирных изделий покрывают тонким слоем из другого металла – родия. Делают это не только для красоты, но и чтобы снизить аллергенность драгоценных изделий.

Дело в том, что металл никель известен тем, что обладает способностью вызывать аллергические проявления на коже. У 8 человек из 10 эти проявления обязательно дадут о себе знать при ношении ювелирных украшений. Поэтому из сплавов, где в качестве лигатуры использовался никель, чаще всего изготавливают броши, запонки, подвесные кулоны, брелоки – словом, то, что мало соприкасается с кожей человека при длительном контакте. Со временем тонкое родиевое покрытие на ювелирных изделиях стирается, и примерно 1 раз в 6 или 7 лет его потребуется обновлять в ювелирной мастерской. После проведения таких реставрационных работ украшение опять будет выглядеть как новенькое, поблескивая стальными голубовато-серебристыми переливами.

Химический элемент, называемый палладием, по мнению химиков, является продуктом, который в качестве побочного появился при обработке драгоценных металлов. Получили этот элемент, соединив вместе платину, цианид ртути и царскую водку (ее состав: 3 части азотной + 1 часть соляной кислоты). Таким образом, открытие этого металла было сделано, когда уже были открыты Pd, Au, Pt и Ag. При обычной температурной среде на палладий не действует фтор, не влияют соляная кислота и даже царская водка. Этот металл абсолютно не склонен к оксидированию при соприкосновении с кислородом, он обладает очень прочной структурой, и на нем не появляются царапины, трещины или сколы, а кроме того, он хорошо подвержен любой механической обработке и сварке.

Добавляя металл палладий в качестве лигатурного компонента к золотому сплаву, можно добиться получения золота белого цвета. Из-за необычности и повышенной прочности золотые изделия с палладием превосходят по своему качеству и стоимости другие золотые сплавы, имеющие в своем составе более простые компоненты.

Палладий ценится не только в ювелирном производстве, но и находит применения начиная от медицины и заканчивая самолетостроением. На международных рыночных торгах стоимость котировок палладия иногда превышает даже стоимость золота, а ювелирные изделия из него выглядят по-особенному элегантно и благородно. Они пользуются высоким спросом у ценителей белых драгоценны сплавов.

На сегодняшний день природная платина является самым дорогим из всех драгоценных металлов, известных человечеству. По своим физико-химическим свойствам платина обладает в 2 раза большей плотностью и прочностью, чем ее драгоценный собрат – золото. Кроме того, у платины отмечены наиболее высокие показатели стойкости к корродированию металла – при соприкосновении с кислородом окисления не происходит. Платина по своим свойствам более всего сходна с металлом палладием, разница между ними заключается более всего в стоимости – платина стоит дороже, чем палладий.

При создании благородного сплава к чистому золоту добавляют платину, и тогда после переплавки получается изделие сверкающего серебристо-белого цвета, в котором абсолютно отсутствуют любые примеси желтизны. Входя в состав золотого сплава, платина значительно увеличивает его стоимость, что сказывается и на готовых ювелирных изделиях. Однако этот сплав пользуется неизменно высокой популярностью и имеет очень хорошую репутацию у тех, кто ценит чистейшие белые сплавы, созданные из благородных металлов.

О том, почему золото имеет большую ценность, вы можете узнать ниже.