Злато

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Jump to navigation Jump to search
Злато
Злато – мек, ковък и жълт метал
Мек, ковък и жълт метал
Спектрални линии на злато
ПлатинаЗлатоЖивак
Ag

Au

Rg
Периодична система
Общи данни
Име, символ, № Злато, Au, 79
Група, период, блок 116d
Химическа серия преходен метал
Електронна конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s1
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 32, 18, 1
CAS номер 7440-57-5
Свойства на атома
Атомна маса 196,966569 u
Атомен радиус (изч.) 135 (174) pm
Ковалентен радиус 136±6 pm
Радиус на ван дер Ваалс 166 pm
Степен на окисление 5, 3, 2, 1, −1, −2, −3
Оксид Au2O3 (амфотерен)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
2,54
Йонизационна енергия I: 890,1 kJ/mol
II: 1980 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние твърдо вещество
Кристална структура кубична стенноцентрирана
Плътност 19300 kg/m3
Температура на топене 1337,33 K (1064,33 °C)
Температура на кипене 3243 K (2970 °C)
Моларен обем 1,02×10-5 m3/mol
Специф. топлина на топене 12,55 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 342 kJ/mol
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 1646 1814 2021 2281 2620 3078
Скорост на звука 2030 m/s при 25 °C
Специф. топл. капацитет 129,1 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 4,5×107 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление 0,02214 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост 318 W/(m·K)
Магнетизъм диамагнитен [1]
Модул на еластичност 79 GPa
Модул на срязване 27 GPa
Модул на свиваемост 180 GPa [2]
Коефициент на Поасон 0,4
Твърдост по Моос 2,5
Твърдост по Викерс 188 – 216 MPa
Твърдост по Бринел 188 – 245 MPa
История
Откритие в Средния Изток
(≈6000 г. пр.н.е.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР
195Au синт. 186,1 дни ε 195Pt
196Au синт. 6,183 дни ε 195Pt
β- 195Hg
197Au 100 % стабилен
198Au синт. 2,7 дни β- 198Hg
199Au синт. 3,17 дни β- 199Hg
Злато в Общомедия

Златото е химичен елемент с атомен номер 79 и означение Au. То е тежък, мек, блестящ, и ковък метал. Провежда електричеството. Има яркожълт цвят и блясък, традиционно смятан за привлекателен. Не ръждясва във въздуха и във водата.

Златото е преходен метал. Намира се в период 6, група 11 на периодичната система.При нормални условия е в твърдо агрегатно състояние. То е един от най-слабо активните елементи. По тази причина се среща често в самородна форма – като златни зърна и жили в скалите или в алувиални отлагания. По-рядко е съставна част на химични съединения, образуващи минерали, най-често в съединение с телура.

Златото е устойчиво на действието на най-силните киселини поотделно, но може да бъде разтворено в 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 метали, включително среброто. Този факт се използва за установяване на наличието на злато чрез т. нар. киселинна проба.

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

Количеството злато, добито от началото на човешката история до 2011 г., се оценява на 171 хиляди тона, от които 59% са произведени след 1950 г.[3] Около 50% от новопроизведеното злато се използва в бижутерията, 40% – като инвестиция и 10% – в промишлеността.[4] Добрата ковкост, проводимост, устойчивостта на корозия и слабата химическа активност 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“).[5] Със същия произход са и думите „зелен“ и „злак“.[5] 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“).[6]

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]

Късчета самородно злато

Златото е най-ковкият метал – един грам от него може да бъде изкован в лист с площ един 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.[7] Такива полупрозрачни листове отразяват и голяма част от инфрачервената светлина, поради което се използват като инфрачервени щитове във визьорите на топлозащитни костюми и скафандри.[8]

Златото е добър проводник на топлината и електричеството. То има голяма плътност – 19,3 тона на кубичен метър. За сравнение плътността на оловото е 11,34 t/m3, а тази на най-тежкия елемент – осмия – е 22,610 t/m3. Златото има коефициент на линейно разширение 0,0000142 K-1 и коефициент на обемно разширение 0,0000426 K-1, а специфичната му топлоемкост e 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.[9]

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.[10][11] На подобни ефекти се дължи и златистият отенък на цезия.

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.[12]

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, а също и като защитно покритие на други, по-реактивни метали. Въпреки това златото не е напълно инертно химически. То е неразтворимо в повечето течности, но се разтваря в смес от силни киселини – т. нар. царска вода.

Обичайни степени на окисление на златото са +1 и +3. Златните йони в разтвор се редуцират и утаяват чрез добавяне на друг метал като редукционен агент. Добавеният метал се окислява и се разтваря, измествайки златото от разтвора и давайки му възможност да се отдели като твърда утайка. Златото с висока чистота няма вкус и мирис, което е свързано с неговата устойчивост на корозия: вкусът на металите се дължи на образуваните в разтвора метални йони.[13]

Изотопи[редактиране | редактиране на кода]

Златото има само един стабилен изотоп, 197Au – единственият срещан в природата. Синтезирани са 36 други радиоактивни изотопа с атомни маси от 169 до 205. Най-устойчив сред тях е 195Au, който има период на полуразпад 186,1 дена. 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-).[14] Всички радиоактивни изотопи на златото с атомна маса над 197 се разпадат чрез електронен бета-разпад (β-).[15]

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.[15]

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, а 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.).[16]

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:[17]:

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 Flag of the People's Republic of China.svg Китай 245 275 295 320 345 362 403 420
2 Flag of South Africa.svg Република Южна Африка 272 252 250 198 189 181 160 145
3 Flag of the United States.svg САЩ 252 238 230 223 231 234 235 227
4 Flag of Australia.svg Австралия 244 246 225 222 261 258 250 255
5 Flag of Peru.svg Перу 203 170 175 182 164 164 161 150
6 Flag of Russia.svg Русия 159 157 165 191 192 200 218 220
7 Flag of Canada.svg Канада 104 101 100 97 91 97 104 120
8 Flag of Indonesia.svg Индонезия 164 118 90 130 120 96 59 60
9 Flag of Uzbekistan.svg Узбекистан 85 85 90 90 91 93 93
10 Flag of Ghana.svg Гана 84 84 86 82 80 87 85
11 Flag of Papua New Guinea.svg Папуа Нова Гвинея 65 65 66 68 66 53 62
12 Flag of Chile.svg Чили 42 42 41 38 45 50 55
13 Flag of Mexico.svg Мексико 39 41 51 73 84 97 100
14 Flag of Brazil.svg 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

Най-големите държавни златни запаси в света[редактиране | редактиране на кода]

В долната таблица са показани само държавните златни запаси (и златният запас на МВФ). Трябва да се отчете, че в много страни частни лица притежават значително по-голям по обем злато в сравнение със златният запас на съответните държави. Например, през декември 2011 г. частното злато в Индия е 18000 тона[18], като държавният златен запас през 2013 г. е 557.7 тона[19].

Най-големите златни запаси в света през април 2016 г.[20].

Страна/Организация Злато
(тона)
Процентът на златото
в общият обем на
държавния валутен резерв (%)
1 Flag of the United States.svg САЩ 8 133,5 75,3 %
2 Flag of Germany.svg Германия 3 381  69 %
3 Международен валутен фонд 2 814  -
4 Flag of Italy.svg Италия 2 451,8 68,3 %
5 Flag of France.svg Франция 2 435,6 63,2 %
6 Flag of the People's Republic of China.svg КНР 1 788,4 2,2 %
7 Flag of Russia.svg Русия 1 447  15,1 %
8 Flag of Switzerland.svg Швейцария 1 040  6,8 %
9 Flag of Japan.svg Япония 765,2 2,4 %
10 Flag of the Netherlands.svg Нидерландия 612,5 59,4 %

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 г. до 30-те години на XX век, са с чистота 22 карата (91,6%),[21] а американските след 1837 г. – със златно съдържание 90,0% (21,6 карата).[22]

Първите златни монети през Античността се секат в Лидия около 700 г. пр.н.е.[23] Древногръцкият златен талант е с маса между 8,42 и 8,75 грама.[24] След продължителен период на използване на предимно сребърни монети, европейските икономики подновяват масовото сечене на златни монети през XIII-XIV век.[25] През XIX 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 кара 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 г.[26]

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. Някои икономисти подлагат на съмнение ефективността на такива вложения.[27]

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.[28] 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.[9]

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.[9]

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.[9] 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.[29] То е известно още на Педаний Диоскурид.[30][31] В същото време токсикологията му не е изцяло изучена.[32]

Преди появата на научната медицина златото е смятано за полезно за здравето поради своята рядкост и красота. Дори някои съвременни езотерични течения и форми на алтернативната медицина приписват на златото лечебни свойства.[33] Някои соли и радиоизотопи на златото действително имат противовъзпалително действие и се използват при артрит и други подобни състояния,[34] както и за лекуване на рак, но като чист метал златото 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. Използването 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.[35][36]

Златото и негови сплави 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.[37]

Хранителна добавка[редактиране | редактиране на кода]

Златото е регистрирано като хранителна добавка с код Е175.[38] Златно фолио, люспи или прах се използва в някои специални храни, главно в десерти и напитки, като декоративна съставка.[39] Голдвасер („златна вода“) е традиционен билков ликьор, приготвян в Гданск и Швабах, който съдържа частици златно фолио.

В чист вид златото е напълно инертно към химичните вещества в човешкия организъм, не променя вкуса на храните и няма хранителна стойност.[40]

Електротехника[редактиране | редактиране на кода]

  • Златото е незаменимо като материал за електрически контакти. В космическата техника и микроелектрониката проводниците често са златни, а контактни повърхности, съединители, печатни платки и т. н. 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]

Цитирани източници