Злато

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
79 платиназлатоживак
Ag

Au

Rt
Външен вид
мек, ковък жълт метал мек, ковък жълт метал
Общи данни
Име, символ, № злато, Au, 79
Химическа серия Преходен метал
Група, период, блок 11, 6, d
Свойства на атома
Атомна маса 196,96655 u
Атомен радиус (calc) 135 (174) pm
Ковалентен радиус 144 pm
Радиус на ван дер Ваалс 166 pm
Електронна конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s1
Физични свойства
Агрегатно състояние Твърдо вещество
Плътност 19 300 kg/m³
Температура на топене 1 337,33 K (1 064,18 °C)
Температура на кипене 3 129 K (2 856 °C)
Моларен обем 10,21×10-3 m³/mol
Специф. топлина на топене kJ/mol
Специф. топлина на изпарение kJ/mol
Скорост на звука 1 740 m/s при 293,15 K
Други
Електроотрицателност 2,54 (скала на Полинг)
Специф. електропроводимост 45,2×106 S/m
Специф. ел. съпротивление 22,14.10-3 Ω.mm²/m
Топлопроводимост 317 W/(m·K)
Йонизационен потенциал kJ/mol

Златото е химичен елемент с атомен номер 79 и означение Au. То е тежък, мек, блестящ, ковък и дуктилен метал.

Златото има яркожълт цвят и блясък, традиционно смятан за привлекателен, който се запазва без оксидация във въздуха или водата. В периодичната система то е един от преходните метали, част от Период 6 и Група 11. Златото е един от най-слабо химически активните елементи, сред твърдите при нормални условия. По тази причина то често се среща в самородна форма като златни зърна и жили в скалите или в алувиални отложения. По-рядко е съставна част на образуващи минерали химични съединения, най-често в съединение с телур.

Златото е устойчиво на действието на прости киселини, но може да бъде разтворено от смес на азотна и солна киселина, наричана по тази причина царска вода. То се разтваря и в алкални разтвори на цианиди, които намират приложение в добивната промишленост, както и в живак, образувайки амалгамни сплави. Златото е неразтворимо в азотна киселина, която разтваря повечето често срещани метали, включително среброто, което се използва за установяване наличието на злато чрез киселинна проба.

Още от времената преди появата на писмена история златото е ценен и много търсен благороден метал, използван като парично средство, в бижутерията и за изработване на различни предмети на изкуството. Златните стандарти са най-често срещаната основа на паричната политика в историята на човечеството до първата половина на 20 век, когато започват да отстъпват на фиатните пари.

Количеството злато, добито от началото на човешката история до 2011 година, се оценява на 171 хиляди тона, от които 59% са произведени след 1950 година.[1] Около 50% от новопроизведеното злато се използва в бижутерията, 40% - като инвестиция и 10% - в промишлеността.[2] Освен своите парични и символични функции, добрата ковкост, дуктилност и устойчивост на корозия и повечето други химични реакции, както и голямата електропроводимост и топлопроводимост, правят златото подходящо за различни практически приложения в стоматологията, електрониката и други области.

Наименование[редактиране | edit source]

Българската дума „злато“, както и сродните наименования на метала в повечето славянски и балтийски езици (сърбохърватски, словенски, чешки и словашки: „злато“/„zlato“; руски и украински: „золото“; беларуски: „золата“; полски: „złoto“; латвийски: „zelts“), произлиза от праиндоевропейския корен *g'helto- („жълт“, „зелен“).[3] Със същия произход са и думите „зелен“ и „злак“.[3] Чрез различна промяна на праиндоевропейския корен *g'helto- са образувани и наименованията на златото в повечето германски езици (английски и немски: „gold“; датски и шведски: „guld“; нидерландски: „goud“).[4]

Символът на златото Au е получен от латинското му наименование aurum, което, според различни източници, означава „жълто“ или „светла зора“, и е родствено с «Аврора» (Aurora) — утринна заря. Според определенията в съвременните латински речници смисълът на думата aurum се простира само до метала злато.

Свойства[редактиране | edit source]

Физични свойства[редактиране | edit source]

Златото е най ковкият и дуктилен метал - само един грам от него може да бъде изкован в лист с площ 1 квадратен метър. Златното фолио може да бъде направено толкова тънко, че да стане прозрачно, като преминаващата през него светлина е зеленикавосиня, тъй като златото отразява силно жълтото и червеното.[5] Такива полупрозрачни листове отразяват и голяма част от инфрачервената светлина, поради което се използват като инфрачервени щитове във визьорите на топлозащитни костюми и скафандри.[6]

Златото е добър проводник на топлина и електричество. Освен това златото има много голяма плътност - един кубичен метър има маса 19 300 kg. За сравнение плътността на оловото е 11 340 kg/m3, а тази на най-тежкия елемент, осмият, е 22 610 kg/m3. Златото има коефициент на линейно разширение 0,0000142 K-1 и коефициент на обемно разширение 0,0000426 K-1, а специфичната му топлоемкост и 128 J/(kg·K)

Златото лесно образува сплави с други метали. Това се използва за промяна на твърдостта и други свойства на метала, за контролиране на температурата на топене или за оцветяване в специфични цветове.[7]

Цвят[редактиране | edit source]

Цветове на сплавите на злато, сребро и мед, в зависимост от съотношението на трите метала

За разлика от повечето метали, които в чист вид са сиви или сребристобели на цвят, златото е жълто. Този цвят се дължи на плътността на слабо свързаните (валентни) електрони, трептящи в обща среда, която може да се разглежда като квазичастица, наричана плазмон. При повечето метали честотата на това трептене е в ултравиолетовия обхват, но при златото е във видимия обхват, поради слабите релативистични ефекти, засягащи орбиталите на неговите атоми.[8][9] На подобни ефекти се дължи и златистия отенък на металния цезий.

Сплавите на златото могат да имат различен цвят, както е показано на триъгълната диаграма на сплавите му със среброто и медта. Такова цветно злато намира приложение в бижутерията, където различните цветове се използват с декоративна цел. Например, сплавите на злато с паладий или никел имат бял цвят и намират широко приложение в бижутерията. По-рядко се използват сплави с други елементи, като манган, алуминий, желязо или индий, с които се получават необичайни цветове със специфично приложение.[10]

Химични свойства[редактиране | edit source]

Златото не реагира химически с въздуха, влагата и повечето корозивни вещества, което го прави подходящо за използване в монети и украшения, както и като защитно покритие на други по-реактивни метали. Въпреки това златото не е напълно химически инертно. То е почти неразтворимо, но все пак се разтваря в силни киселини, като царска вода.

Обичайни степени на окисление на златото са +1 и +3. Златните йони в разтвор редуцират и утаяват като метално злато чрез добавяне на друг метал като редукционен агент. Добавеният метал оксидира и се разтваря, измествайки златото от разтвора и давайки му възможност да се отдели като твърда утайка. Чистото метално злато с висока чистота няма вкус и миризма, което е свързано с неговата устойчивост на корозия - вкусът на металите се дължи на образуваните в разтвор метални йони.[11]

Изотопи[редактиране | edit source]

Златото има само един стабилен изотоп, 197Au, който е и единственият, който се среща в природата. Синтезирани са 36 други радиоактивни изотопа с атомна маса от 169 до 205. Най-устойчив сред тях е 195Au, който има период на полуразпад 186,1 дни. Най-неустойчив е 171Au, при който протича протонен разпад с период на полуразпад 30 µs.

Повечето радиоактивни изотопи на златото с атомна маса под 197 се разпадат чрез съчетание от протонен разпад, алфа разпад и позитронен бета разпад+). Изключения са 195Au, който се трансформира чрез поглъщане на електрони, и 196Au, при който е налице най-често поглъщане на електрони (93%) с ограничен електронен бета разпад (β-).[12] Всички радиоактивни изотопи на златото с атомна маса над 197 се разпадат чрез електронен бета разпад (β-).[13]

Освен тези изотопи са известни поне 32 ядрени изомера с атомни маси от 170 до 200. В този диапазон само 178Au, 180Au, 181Au, 182Au и 188Au нямат изомери. Най-устойчивият изомер на златото е 198 m2Au с период на полуразпад 2,27 дни, а най-неустойчив е 177 m2Au с период на полуразпад само 7 ns. 184 m1Au има три пътя на разпад - β+ разпад, изомерен преход и алфа разпад - повече, отколкото всеки друг изомер или изотоп на златото.[13]

Получаване[редактиране | edit source]

Златото се среща рядко в чист вид, но лесно могат да бъдат изолирани негови съединения с други елементи. Златото се извлича от златоносния пясък при обработка с разтвори на натриева основа и натриев цианид в присъствие на кислород.

Разпространен метод за извличане на златото, когато е във вид на прах, е с помощта на живак. Живакът образува амалгама със златото. Течните живачни отпадъци обаче тровят реките и хранителните вериги, и при вдишване носят риск за здравето.

Приложения[редактиране | edit source]

Паричен обмен[редактиране | edit source]

Златни монети от около 1400 година

Още от древността златото се използва в много части на света като парично средство за размяна във вид на монети или в друга форма. Тъй като чистото злато е твърде меко за употреба в ежедневния паричен обмен, златните монети обикновено се секат от сплави с примеси на мед, сребро или други метали, които им придават по-голяма твърдост. Така например английските златни монети, в обращение от 1526 година до 30-те години на XX век, са с чистота 22 карата (91,6%),[14] а американските след 1837 година - със златно съдържание 90,0% (21,6 карата).[15]

Първите златни монети през класическата Античност се секат в Лидия около 700 година пр.н.е.[16] Древногръцкият златен талант е с маса между 8,42 и 8,75 грама.[17] След продължителен период на използване на предимно сребърни монети, европейските икономики подновяват масовото сечене на златни монети през XIII-XIV век.[18] През 19 век златото започва да се използва широко като обезпечение на банкноти чрез системата на златния стандарт.

Рязкото нарастване на държавните разходи по време на Първата световна война карат повечето държави, участващи в нея, да финансират дефицитите си за сметка на увеличаване на паричната маса и обезценяване на парите, отказвайки се на практика от златния стандарт. След войната някои страни правят опити да се върнат към него, но след Втората световна война почти всички държави изоставят тази система за сметка на фиатните пари. Последната държава, прибягнала до тази мярка, е Швейцария, която се отказва от задължителното обезпечение на парите със злато през 2000 година.[19]

Инвестиция[редактиране | edit source]

Кюлчета злато

Дори след премахването на златния стандарт златото запазва част от монетарните си свойства и някои инвеститори влагат средства под формата на злато, обикновено на инвестиционни монети или златни кюлчета. Това обикновено се прави като защита срещу инфлация или други икономически сривове, макар че икономисти, като Мартин Фелдстейн, подлагат на съмнение ефективността на такива вложения.[20]

Тъй като не са предназначени за ежедневна употреба, изискванията към механичните свойства на инвестиционните монети са по-ниски и те обикновено се изготвят с чистота 24 карата (минимум 99,9%, най-често 99,99%), макар че има и изключения. Например, американският златен орел, британският соверен и южноафриканският крюгерранд и днес по традиция използват чистота 22 карата.[21] Инвестиционната монета с най-голяма чистота на златото е канадският златен кленов лист, в който златото е 99,999%.

Най-често използваното кюлче злато е с маса 1 kg и форма, близка до правоъгълен паралелепипед.

Бижутерия[редактиране | edit source]

Златото намира широко приложение в бижутерията. Както и при монетите, чистото злато е твърде меко и в бижутерията обикновено се използват различни сплави с чистота 22, 18, 14 или 10 карата, като по този начин се изменят неговата твърдост и дуктилност, температура на топене, цвят и други свойства. Най-често използваният допълнителен метал в тези сплави е медта.[7]

18-каратовото злато, съдържащо 25% мед, често използвано в античната и руската бижутерия, има червеникав цвят, 14-каратовата златно-медна сплав има цвят, почти еднакъв с този на някои бронзови сплави. Синкав цвят може да се получи чрез добавяне на желязо, а лилав – на алуминий, но тези разновидности се използват много рядко, поради по-трудната им обработка.[7]

14 и 18-каратовата сплав със сребро има зеленикаво-жълт цвят. Бялото злато се получава чрез добавяне на паладий или никел, а 18-каратовото злато, съдържащо 17,3% никел, 5,5% цинк и 2,2% мед е сребристо на цвят. От друга страна никелът е токсичен и отделянето му от бялото злато е регулирано в някои страни.[7] Бялото злато, съдържащо паладий, е по-скъпо от съдържащото никел. Висококаратните сплави на бяло злато са много по-устойчиви на корозия от среброто и стърлинга.

Медицина[редактиране | edit source]

Зъбна корона от злато

Според някои изследователи златото е най-старото използвано лекарство.[22] То е известно още на Педаний Диоскурид.[23][24] В същото време токсикологията му не е изцяло изучена.[25]

Преди появата на научната медицина златото е смятано за полезно за здравето, заради неговата рядкост и красота. Дори някои съвременни езотерични течения и форми на алтернативната медицина приписват на металното злато лечебни свойства.[26] Някои соли и радиоизотопи на златото действително имат противовъзпалително действие и се използват при артрит и други подобни състояния,[27] както и за третиране на рак, но металното злато е напълно инертно към химическите вещества в човешкото тяло.

Сплави на златото се използват във възстановителната стоматология за изготвяне на корони и мостове. Ковкостта на златните сплави позволява по-прецизно възстановяване на повърхността на зъба, отколкото при порцелановите корони. Използваните на златни корони при видими зъби, като резците, се насърчава при някои култури и се смята за нежелателно при други.

Различни форми на златото намират приложение в някои изследователски методи, използвани в медицината и биологията. Колоидното злато представлява суспензия на златни наночастици, които имат свойството да абсорбират протеинови молекули по своята повърхност. Такива частици, покрити с определени антитела, могат да се използват за откриване на дадени антигени по повърхността на клетките.[28][29]

Злато или сплави на златото с паладий се използват като електропроводящо покритие на биологични проби и други непроводящи материали, като пластмаси и стъкло, за да бъдат наблюдавани със сканиращ електронен микроскоп. Покритието, което обикновено се нанася чрез магнетронно разпрашаване с аргонова плазма, изпълнява три функции. Много високата елктропроводимост на златото заземява електрическите заряди на пробата, а високата му плътност спира електроните в електронния сноп, ограничавайки дълбочината, до която той прониква в образеца. Това подобрява определянето на положението и топографията на повърхността на образеца и увеличава пространствената резолюция на изображението. В същото време от златото се отделят голямо количество вторично емитирани електрони, които имат ниска енергия и са най-често използваният източник на сигнал в сканиращите електронни микроскопи.[30]

Хранителна добавка[редактиране | edit source]

Златото е регистрирано като хранителна добавка с код Е175.[31] Златно фолио, люспи или прах се използва в някои специални храни, главно в десерти и напитки, като декоративна съставка.[32] Голдвасер („златна вода“) е традиционен билков ликьор, приготвян в Гданск и Швабах, който съдържа частици златно фолио.

В същото време металното злато е напълно инертно към химичните вещества в човешкия организъм и не променя вкуса, нито има някаква хранителна стойност.[33]

Електротехника[редактиране | edit source]

  • Електротехника - златото е незаменимо като материал за електрически контакти — в космическата техника и микроелектрониката често проводниците са златни, а контактни повърхности, съединители, печатни платки и т. н. много често се покриват галванично със злато.

Други области на техниката[редактиране | edit source]

Любопитни факти[редактиране | edit source]

  • Сходството между златото и минерала пирит е станало причина пиритът да бъде наречен „златото на глупака”. Разликата между златото и пирита се установява при силен удар с остър предмет. Пиритът ще се надроби, а по златото ще остане дълбока следа от острието.

Бележки[редактиране | edit source]

  1. World Gold Council 2012.
  2. Soos 2011.
  3. а б Георгиев 1971, с. 644-645.
  4. Hesse 2007.
  5. webexhibits.org 2009.
  6. Mallan 1971, с. 216.
  7. а б в г Utilisegold.com 2000a.
  8. Math.ucr.edu 2009.
  9. Schmidbaur 2005, с. 151-161.
  10. Utilisegold.com 2000b.
  11. Pelouze 1854, с. 280.
  12. National Nuclear Data Center 2012.
  13. а б Audi 2003, с. 3-128.
  14. Lawrence 1948, с. 103.
  15. Tucker 1839, с. 393.
  16. Friedberg 2009.
  17. Seltman 1924.
  18. Postan 1967.
  19. The New York Times 1999.
  20. Feldstein 2009.
  21. americansilvereagletoday.com 2010.
  22. Kean 2008, с. 112-125.
  23. Moir 1831, с. 225.
  24. Mortier 2006.
  25. Merchant 1998, с. 49-59.
  26. ninemsn 2007.
  27. Messori 2004, с. 280-301.
  28. Faulk 1971, с. 1081-1083.
  29. Roth 1980, с. 55-57.
  30. Bozzola 1999, с. 65.
  31. Food Standards Agency 2010.
  32. Barron's Educational Services 1995.
  33. Geology.com 2010.
Цитирани източници
  • ((en))  FAQs. // gold.org. World Gold Council, 2012. Посетен на 2012-11-17.