Какие свойства золота и его применение

Запись обновлена: Май 26, 2020

Золото с давних пор закрепило за собой функцию элемента мировой финансовой системы. Запасы этого металла невелики, именно поэтому с течением истории золото практически не терялось, какие бы катаклизмы не приходилось переживать человеческому обществу: желтый металл переплавлялся и накапливался. Изделия из золота и слитки на сегодняшний день выступают в роли важнейших объектов инвестирования денежных средств. Применение золота не ограничено сферой инвестиций. Металл используется в производстве ювелирных украшений, при реализации современных технологий в самых разных отраслях промышленности, а также в медицине.

Промышленное значение золота

Значение желтого металла для промышленного производства обусловлено его особыми свойствами: ковкостью и тягучестью. Благодаря этим качествам из исходного сырья можно сделать микронную проволоку или сверхтонкий лист фольги.

Золото характеризуется высокой степенью стойкости к агрессивной среде. Это свойство позволяет использовать металл в химической промышленности и электронике, даже не смотря на более низкую тепло- и электропроводность по сравнению с той же медью.

Использование золота в современной промышленности чаще всего встречается в:

• Транспортной отрасли;
• Химии и нефтехимическом производстве;
• Энергетике;
• Электронике и производстве измерительных приборов;
• Телекоммуникациях;
• Нанотехнологиях;
• Авиации и космической отрасли.

Металл получил широкое распространение как сварочный материал при производстве новейших образцов технике, производстве термопар, деталей гальванометров. По своей химической и механической стойкости золото отстает от большинства представителей платиноидов, но незаменимо как сырье для электрических контактов. В сфере микроэлектроники широко применяются как золотые проводники, так и гальваническое золотое покрытие отдельных поверхностей, плат и разъемов.

Где еще используют в промышленности золото? Металл применяют как припой при пайке металлов, так как он хорошо смачивает рабочие поверхности. Золото незаменимо и в оборонной отрасли: из него делают мишени для ядерных исследований, используют в качестве покрытия зеркал, предназначенных для работы в дальнем диапазоне инфракрасных лучей, применяют для оболочки нейтронной бомбы. Гальваническое золочение металлов позволяет исключить процессы коррозии, а тонкие пластины из мягких сплавов золота важны в области исследований сверхвысокого вакуума.

Из-за способности золота отражать инфракрасные лучи человек нашел металлу еще одно применение: стекольная промышленность. Металлизация окон зданий представляет собой вставку тонкой золотой пленки. Такие меры позволяют обеспечить отражение большей части лучей и избежать нагрева здания. Если через такое стекло пропустить электрический ток, оно приобретет противотуманные свойства, которые незаменимы для изготовления стекол для крупных транспортных средств – самолетов, электровозом, морских судов.

Применение золота в авиационной и космической промышленности может показаться несколько странным, ведь вес у металла достаточно большой. Золото используется там, где никак нельзя допустить появления коррозии: это и соединение деталей двигателей летательных аппаратов, и места запаивания электрических контактов, и покрытие золотой пленкой окон шаттлов.

Ювелирная промышленность

Ювелирное производство всегда было и остается самым крупным потребителем желтого металла. Золотые украшения существуют уже множество веков, как минимум можно вспомнить древнеегипетских фараонов и убранство их гробниц. Ношение золотых изделий раньше имело несколько иной смысл: это были обереги от болезней, нападений, колдовства. В современном мире украшения из желтого металла олицетворяют статус их обладателя в обществе, а также несут в себе эстетическую красоту.

Мода на этот металл вряд ли пройдет со временем, поэтому на вопрос, где еще используется человеком золото, можно смело отвечать – в ювелирном деле. Ассортимент украшений из золота довольно обширен, из металла делают кольца, серьги, цепочки, запонки, персти и другие изделия. Ювелиры делают свои шедевры не из чистого золота, а его сплавов. Объясняется это тем, что чистый металл очень мягок и не обладает необходимой прочностью по отношению к механическим воздействиям.

Чтобы добиться нужных характеристик, на производстве сначала делают сплав металла с другими добавками, основными из которых считаются серебро и медь. Среди других компонентов сплава значатся палладий, цинк, кобальт и никель. Соотношение компонентов определяет пробу сплава. Золото обеспечивает устойчивость к коррозионным процессам, а вот механические свойства сплава и его цветовой оттенок зависят от содержания остальных металлов. В зависимости от соотношения металлов в сплаве золотое украшение обладает одним из оттенков трехцветной палитры: различают желтое, белое и красное золото.

Использование золота в ювелирных крашениях составляет примерно половину всего количества металла, которое используется человеком.

Еще одной значительной статьей расходования запасов драгметалла – около 10% — является медицина.

Золото в медицине

Золото из-за его хорошей ковкости и способности не окисляться широко используется в стоматологии еще в древних времен. Для зубных протезов и коронок берет, как и для ювелирных украшений, не чистое золото, а его сплавы. В качестве дополнительных компонентов применяют все те же серебро, медь, цинк, платину. В итоге получается изделие с хорошей ковкостью, отличной способностью противостоять коррозии и высокими свойствами механического характера – все, что требуется для зубного протезирования.

Где еще применяется в медицинских целях золото? Одной из важнейших сфер использования драгметалла остается фармакология. Соединения металла являются составляющей некоторых препаратов, которые используются при лечении артритов, злокачественных опухолей, туберкулеза. Среди примеров применения золота в медицине можно назвать водорастворимые препараты с содержанием драгметалла, которые в качестве инъекций вводятся пациенту при артритах хронического характера, тиосульфат золота, вводимый пациентам при эритематозной волчанке, органические соединения металла, используемые при туберкулезе.

Радиоактивное золото, применяемое в онкологии для диагностики и лечения злокачественных опухолей, золотые нити в эстетической косметологии, золотосодержащие препараты по уходу за кожей, которые благодаря противомикробному действию металла способствуют устранению проблем кожных покровов и их омоложению.

Достижения науки, подарившие человечеству золотосодержащие препараты, позволили достичь больших результатов в лечении многих заболеваний, особенно это касается онкологии, где применяют радиоактивное золото, а точнее коллоидные частицы его изотопов. Кроме того, помогает справиться с некоторыми недугами и простое ношение золотых украшений. Тезис о благотворном воздействии золота на человеческий организм активно используется в рецептах нетрадиционной медицины:

• Улучшает память, препятствует развитию атеросклероза;
• Укрепляет сердце и всю кровеносную систему;
• Помогает справиться с простудными заболеваниями;
• Добавляет бодрости и энергии.

Полезные свойства золота не всегда могут принести пользу конкретному человеку. Перед тем, как лечиться золотом, рекомендуется проконсультироваться с врачом. Даже простое ношение изделий из драгметалла может вызвать отрицательную реакцию организма: повышение температуры, боли в кишечнике, проблемы с почками, выпадение волос и даже депрессию. Такие явления действительно встречаются у некоторых людей, постоянно контактировавших с золотом.

Применение золота как промышленного и лечебного металла в жизни людей довольно обширно. Области его использования захватывают и двигатели космических аппаратов, и золотые кольца на пальцах современных модниц, и зубные протезы в кабинете стоматолога. Золото как драгоценный металл сохраняет свое инвестиционное, промышленное, ювелирное и медицинское назначение на протяжении уже нескольких тысячелетий. Подобная тенденция вряд ли прервется в будущем, свойства желтого металла будут использоваться учеными всегда, расширяя границы его современного применения.

Золото — минерал, являющийся природным твёрдым раствором серебра (следы, до 43%) в золоте; обычны примеси (следы, до 0,9%) меди, железа, свинца, реже — висмута, ртути, платины, марганца и др. Известны разновидности с повышенным содержанием меди — до 20% (медистое золото, купроаурит), висмута — до 4% (висмутистое золото, висмутаурит), платиноидов (платинистое и иридистое золото; порпецит — Au, Pd, родит — Au, Rh), природные амальгамы (Au, Hg).

СТРУКТУРА

Кристаллизуется в кубической сингонии, в виде октаэдров, ромбододекаэдров, кубов и более сложных по форме кристаллов; нередко они искажены, сильно вытянуты, образуя «проволочки», «волоски», или уплощены параллельно грани октаэдра. Для самородного золота особенно низкопробного, характерно многообразие форм роста, оно обычно в виде скелетных кристаллов, дендритов, нитевидных и скрученно-нитевидных кристаллов. Широко распространены прожилковидные и неправильные комковидные, «крючковатые» выделения; на их поверхности нередко сохраняются отпечатки кристаллов других минералов, агрегаты которых включали скопления самородного золота. Травление выявляет кристаллически-зернистое строение золотых частиц.

СВОЙСТВА

Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Диамагнетик, то есть, магнитное поле в золоте ослабевает. Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, рения, платины, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25). Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы — например, промывка на шлюзах, — могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы.
Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю 220—250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя).
Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м.
Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3 при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, и активно испаряется задолго до температуры кипения.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Содержание золота в земной коре очень низкое — 4,3·10-10 % по массе (0,5-5 мг/т), но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото содержится и в воде. Один литр и морской, и речной воды содержит менее 5·10−9 граммов Au, что примерно соответствует 5 килограммам золота в 1 кубическом километре воды.
Золоторудные месторождения возникают преимущественно в районах развития гранитоидов, небольшое их количество ассоциирует с основными и ультраосновными породами.
Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать лишь с немногими веществами (ртуть, цианиды). С развитием современных технологий более популярными становятся химические способы.
В 1947 году американские физики Ингрем, Гесс и Гайдн проводили эксперимент по измерению эффективного сечения поглощения нейтронов ядрами ртути. В качестве побочного эффекта эксперимента было получено около 35 мкг золота. Таким образом, была осуществлена многовековая мечта алхимиков — трансмутация ртути в золото. Однако экономического значения такое производство золота не имеет, так как обходится во много раз дороже добычи золота из самых бедных руд.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Самородное золото — главная форма нахождения золота в природе. Оно концентрируется в гидротермальных месторождениях образуя золотые руды, неравномерно распределяясь в трещиноватом жильном кварце и в сульфидах — пирите, арсенопирите, пирротине и др. В существенно сульфидных рудах самородное золото тонкодисперсное. При окислении руд на земной поверхности мелкое самородное золото частично растворяется и переотлагается; в ряде случаев оно обогащает верхние части рудных тел. Процессы их разрушения приводят к освобождению частиц самородного золота и их накоплению в россыпях; перемещаясь водными потоками вместе с другим кластическим материалом, частицы окатываются, округляются, деформируются, частично перекристаллизовываются; в результате электрохимической коррозии на них образуется тонкая оболочка высокопробного золота, что приводит к общему повышению пробы самородного золота в россыпях.

ПРИМЕНЕНИЕ

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. Тонкий слой золота (20 нм) на внутренней поверхности оконных и витражных стекол существенно уменьшает нежелательные тепловые потери зимой, а летом предохраняет внутренние помещения зданий и транспортных средств от нагревания инфракрасными лучами.
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.
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.
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.
Соединения золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний (туберкулёза, ревматоидных артритов и т. д.). Радиоактивный изотоп 198Au (период полураспада 2,967 сут.) используется при лечении злокачественных опухолей в радиотерапии.

Золото (англ. Gold) — Au

КЛАССИФИКАЦИЯ

Hey’s CIM Ref1.5

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА