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 | редактиране на кода]

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 | редактиране на кода]

Физични свойства[редактиране | редактиране на кода]

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 | редактиране на кода]

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 | редактиране на кода]

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 | редактиране на кода]

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 | редактиране на кода]

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.

Добив на злато[редактиране | редактиране на кода]

Известна е обработката на злато още от петото хилядолетие преди новата ера. За цялата история на развитие на човешката цивилизация са добити около 161 хиляди тона (по оценка от 2011 г.).[14]

През 2007 г. в света са добити 2,38 хил. тона злато, а през 2008 — 2,33 хил. тона. Лидери в добива на злато са:[15]:

Място Страна Добив 2006 (т) Добив 2007 (т) Добив 2008 (т) Добив 2009 (т) Добив 2010 (т) Добив 2011 (т) Добив 2012 (т) Добив 2013 (т)
1 Китайска Народна Република Китай 245 275 295 320 345 362 403 420
2 Република Южна Африка ЮАР 272 252 250 198 189 181 160 145
3 Съединени Американски Щати САЩ 252 238 230 223 231 234 235 227
4 Австралия Австралия 244 246 225 222 261 258 250 255
5 Перу Перу 203 170 175 182 164 164 161 150
6 Русия Русия 159 157 165 191 192 200 218 220
7 Канада Канада 104 101 100 97 91 97 104 120
8 Индонезия Индонезия 164 118 90 130 120 96 59 60
9 Узбекистан Узбекистан 85 85 90 90 91 93 93
10 Гана Гана 84 84 86 82 80 87 85
11 Папуа - Нова Гвинея Папуа - Нова Гвинея 65 65 66 68 66 53 62
12 Чили Чили 42 42 41 38 45 50 55
13 Мексико Мексико 39 41 51 73 84 97 100
14 Бразилия Бразилия 40 40 60 58 62 65 75
други страни 818 471 446 490 559 640 655 700
Общо тона годишен добив 2460 2383 2264 2447 2561 2660 2690 2767
Цена млн. $ за тон 16.5 20.3 26.8 28 35 45.2 51.4 53.3
Общо милиарда $ 40.59 48.375 60.675 68.516 89.635 120.232 138.266 147.481

Приложения[редактиране | редактиране на кода]

Паричен обмен[редактиране | редактиране на кода]

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%),[16] а американските след 1837 година - със златно съдържание 90,0% (21,6 карата).[17]

Първите златни монети през класическата Античност се секат в Лидия около 700 година пр.н.е.[18] Древногръцкият златен талант е с маса между 8,42 и 8,75 грама.[19] След продължителен период на използване на предимно сребърни монети, европейските икономики подновяват масовото сечене на златни монети през XIII-XIV век.[20] 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.[21]

Инвестиция[редактиране | редактиране на кода]

Кюлчета злато

Дори след премахването на златния стандарт златото запазва част от монетарните си свойства и някои инвеститори го използват като запас от стойност, като влагат средствата си обикновено в инвестиционни монети или златни кюлчета. Това обикновено се прави като защита срещу инфлация или други икономически сривове, макар че някои икономисти като Мартин Фелдстейн, подлагат на съмнение ефективността на такива вложения.[22]

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.[23] 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 | редактиране на кода]

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 | редактиране на кода]

Зъбна корона от злато

Според някои изследователи златото е най-старото използвано лекарство.[24] То е известно още на Педаний Диоскурид.[25][26] В същото време токсикологията му не е изцяло изучена.[27]

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.[28] Някои соли и радиоизотопи на златото действително имат противовъзпалително действие и се използват при артрит и други подобни състояния,[29] 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.[30][31]

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 разпрашване с аргонова плазма, изпълнява три функции. Много високата електропроводимост на златото отвежда електрическите заряди от пробата, а високата му плътност спира проникването на електроните, ограничавайки дълбочината, до която електронният лъч прониква в образеца. Това подобрява определянето на положението и топографията на повърхността на образеца и увеличава пространствената разделителна способност 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.[32]

Хранителна добавка[редактиране | редактиране на кода]

Златото е регистрирано като хранителна добавка с код Е175.[33] Златно фолио, люспи или прах се използва в някои специални храни, главно в десерти и напитки, като декоративна съставка.[34] 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.[35]

Електротехника[редактиране | редактиране на кода]

  • 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 | редактиране на кода]

Любопитни факти[редактиране | редактиране на кода]

  • 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 | редактиране на кода]

  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. За свою историю человечество добыло 161 тысячу тонн золота — National Geographic Россия
  15. Mineral commodity summaries 2009
  16. Lawrence 1948, с. 103.
  17. Tucker 1839, с. 393.
  18. Friedberg 2009.
  19. Seltman 1924.
  20. Postan 1967.
  21. The New York Times 1999.
  22. Feldstein 2009.
  23. americansilvereagletoday.com 2010.
  24. Kean 2008, с. 112-125.
  25. Moir 1831, с. 225.
  26. Mortier 2006.
  27. Merchant 1998, с. 49-59.
  28. ninemsn 2007.
  29. Messori 2004, с. 280-301.
  30. Faulk 1971, с. 1081-1083.
  31. Roth 1980, с. 55-57.
  32. Bozzola 1999, с. 65.
  33. Food Standards Agency 2010.
  34. Barron's Educational Services 1995.
  35. Geology.com 2010.
Цитирани източници
  • ((en))  FAQs. // gold.org. World Gold Council, 2012. Посетен на 2012-11-17.