Благородные металлы - (реферат)
p>В природе золото в чистом виде не встречается, а металлы-примеси (прежде всего медь и серебро) придают ему различные цвета и оттенки–от бледно-желтого (даже зеленоватого) до ярко желто-красного. Примесь палладия окрашивает золото в белый цвет («белое» золото).Цвет золота также зависит от толщены куска металла и его агрегатного состояния. Так, очень тонкая золотая пластинка имеет на просвет, как говорилось выше, зеленый цвет. Такого же цвета и расплавленное золото, а его пары–зеленовато-желтого. В депрессионном состоянии золото обычно рубинового или темно-фиолетового цвета. К цвету золота мы еще вернемся, когда будем говорить о его применении.
Иногда самородное золото бывает покрыто пленкой оксидов железа. В этом случае цвет его может быть самым заурядным–грязно-бурым, коричневым, а то и почти черным. При добыче такое золото очень трудно отличить от вмещающей пустой породы, и поэтому нужен весьма тщательный контроль, чтобы избежать потерь. О таком золоте говорят что оно «в рубашке», которая может состоять не только из оксидов железа. В некоторых случаях это могут быть мельчайшие частицы пустой породы, вдавленные в поверхность золотины. Надо сказать, что такая «рубашка» не только мешает различать золото, но и затрудняет его обработку–амальгамацию или цианирование. Сплавы золота с серебром, медью, платиной, палладием и другими металлами не являются химическими соединениями, а представляют собой твердые растворы (атомные смеси). Атомы сплавленных металлов не обмениваются электронами. Именно это и является признаком отсутствия между ними химического взаимодействия. Способность ряда металлов образовывать сплавы с золотом объясняется тем, что их атомные радиусы очень близки к атомному радиусу золота. Если атомный радиус золота равен 1, 46 х 10-10 м, то висмута 1, 46 х 10-10 м, серебра - 1, 44 х 10-10 м, а платины - 1, 39 х 10-10 м. Характерно то, что все металлы в сплаве с золотом имеют меньшую температуру плавления чем в чистом виде.
Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи. Дробность атомной массы природного золота (196, 9) говорит о том, что оно состоит из смеси различных изотопов. Как и положено «благородному» металлу, золото в химические реакции вступает очень не охотно (опять «очень»), но с некоторыми элементами оно все-таки взаимодействует, в частности с галоидами (хлором, бромом, йодом), образуя соединения типа AuCl, AuCl3. Взаимодействует оно также с цианидами, ртутью и теллуром. Существуют соединения полученные искусственным путем, в том числе и так называемое гремучее золото– Au(NH)3, (CH)3, которое легко взрывается при ударе или просто при нагреве. В некоторых жидкостях, хотя и очень трудно, золото растворяется. В воде, содержащей хлор, серную кислоту или гумусовые кислоты, можно растворить небольшое количество золота; в смеси азотной (одна часть) и соляной (три части) кислот, называемой«ЦАРСКОЙ ВОДКОЙ», а также в цианидах (в слабых растворах) растворимость золота значительно выше, и этим широко пользуются в практике золотодобычи. Извлечение золота из руд, песков и концентратов, основанное на его растворении в цианидах, - один из основных процессов при его гидрометаллургической переработке. Золото кристаллизуется в кубической системе. Форма кристаллов может быть удлиненной или октаэдрической. При затвердевании после плавки кристаллы золота выглядят неправильными многоугольниками. Чем медленнее идет охлаждение, тем больше размеры кристаллов. При отжиге или медленном охлаждении образуются кристаллы с прямыми ребрами.
ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРОНЕНИЯ ЗОЛОТА В ПРИРОДЕ
В ничтожно малых концентрациях золото присутствует во многих горных породах, слагающих земную кору. В абсолютном большинстве эти концентрации настолько малы, что о промышленной добыче золота не может быть и речи, так как издержки на нее были бы очень велики. Считается, что на 1 т горных пород земной коры приходится 5 мг золота, но вместе с тем отдельные породы могут отличаться и более высоким его содержанием. Например, в гранитном массиве американского штата Невада установлено содержание золота, превышающее 1, 1 г/т, в некоторых диабазах оно достигает 0, 76 г/т, в базальтах– 0, 26 г/т.
Чаще всего золото концентрируется в кварцевых жилах. Именно этими жилами и представлено наибольшее число месторождений. Но даже в промышленных месторождениях концентрация золота по сравнению с промышленными концентрациями других полезных ископаемых весьма мала. Поэтому золото–один из самых трудоемких (но опять таки не самый) по добыче металлов. В этом отношении он уступает, например платине, промышленные концентрации еще меньше. Среднее содержание того или иного элемента в земной коре принято называть его кларком (в честь американского геохимика Ф. В. Кларка). Кларк золота, исходя из указанного выше содержания, равного 5 мг, составляет 107 % (В. И. Соболевский называет цифру 106 %, в других работах встречается показатель 7 х 107 %). Для сравнения можно указать, что кларк самого распространенного в земной коре элемента - кислорода равен 49, 13%. Зная кларк, очень просто определить абсолютное количество данного элемента в заданном объеме земной коры. В частности, в 1 км3 горных пород содержится 14 т золота, а в 20 – километровом слое земной коры –почти 100 млрд. т. Конечно эти расчеты весьма приблизительны, однако они дают приставление об общем количестве золота в природе.
Предполагают, что в земном ядре концентрация золота значительно выше. Основанием для этого предположения стали железные метеориты, довольно часто падающие на землю. Концентрация золота в метеоритном веществе достигает иногда 5-10 г на тонну. Исходя из этого предположения многие исследователи пришли прямо-таки к астрономическим результатам: количество золота, находящегося в земном ядре исчисляется 6 840 000 000 000– 8 000 000 000 000 т !
В 1953 году Ф. Фриденсбург, исходя из предельной глубины разработки 3000 м, определил, что земная кора содержит 4 470 000 000 т золота. В настоящее время золотые рудники ЮАР вплотную подошли к 4-километровой глубине. Результаты расчетов для этой глубины еще более впечатляющие.
Находки золота в метеоритах являются неопровержимым доказательством того, что золото распространено не только на Земле, но и на других космических телах. Об этом, к тати, спектральные линии золота обнаруженные на Солнце. Но золото встречается не только в горных породах. Весьма много его в морях и океанах, хотя концентрация его и общее количество не установлены. Раннее считалось, что в тонне морской воды находится от 5 до 10 мг золота. В настоя время можно считать установленным, что в действительности его немного меньше–от 0, 001 до 0, 4 мг. Но если принять даже содержание золота в тонне воды равным 0, 02 мг, то и в этом случае в Мировом океане должно быть около 27 млн. т желтого металла. Вполне закономерно, что человек уже неоднократно задумывался над тем, как извлечь золото из морской воды. В этом направлении работали многие специалисты, но результаты пока неутешительны. При существующем уровне технологий, золото из морской воды добывать можно, но издержки производства при этом будут столь велики, что сама добыча теряет всякий смысл. Весьма любопытно, что концентрации золота в разных районах Мирового океана далеко не одинаковы. Если в среднем по океану мы оценили содержание драгоценного металла в тоне воды равным 0, 02 мг, то в Карибском море оно достигает 15-18 мг. Джон Густафон сообщает, что профессор Тюбингенского университета Байер из 100 л воды, взятой в неаполитанском заливе, извлек 1, 4 мг золота. Это необычно высокая концентрация. В прибрежных водах США в 1901 году Вагнером было установлено содержание золота в тоне воды, равное 16 мг. В 1923 году исследования Хабера и Аррениуса в Атлантическом океане у берегов Северной Европы показали содержание золота на тонну воды равным 0, 014-0, 4 мг. У берегов Австралии были обнаружены сравнительно высокие концентрации– от 3, 65 до 65 мг/т. В морской воде содержится не только раствореное золото. Недавно в Красном море обнаружены так называемые «придонные илы», которые, кроме золота, в значительных количествах содержат во взвешенном состоянии многие другие полезные материалы.
Предполагают, что «придонные илы» образовались в результате деятельности природных источников термальных вод. Золото здесь представлено настолько малыми частицами, что его извлечение пока не может быть осуществлено. И все-таки золота «придонных илов» заставляет многих исследователей искать пути его получения, поскольку колоссальное количество драгоценного металла, наличие которого предполагается в земном ядре, добыть еще труднее.
Золото попадает в воды морей самыми различными путями. Прежде всего этому способствуют реки, которые на своем пути размывают золотосодержащие породы, растворяют некоторое количество освободившегося золота и несут в своих струях мельчайшие золотые пылинки.
Согласно расчетам река Амур ежегодно выбрасывает в Татарский пролив более 8 т золота, что превышает годовую добычу ряда золотодобывающих стран. Часть золота попадает в море из метеоритного вещества. В своей книге Л. В. Фирсов указывает, что ежегодно в атмосфере земли распыляется около 3500т метеоритного вещества, в котором находится примерно 18 кг золота. Следовательно, только за последний миллион лет в земной атмосфере было распылено 18 тыс. т золота, большая часть которого в конечном итоге попала в Мировой океан. По наблюдениям французских ученых вулкан Этна на острове Сицилия ежедневно вместе с пеплом выбрасывает в атмосферу в виде мельчайших частиц 2, 5 кг золота.
Золото попадает в океан и из золотосодержащих горных пород, имеющих выход в береговой зоне или на морском дне.
Можно сказать что золото окружает нас буквально по всюду, в небольших концентрациях оно содержится в почве, грунтовых водах, растениях, организмах животных. В растения оно попадает вместе с солями, растворенными в грунтовых водах, с растительной пищей поступает в организм животных. Впервые «растительное» золото обнаружено в золе растений французским химиком Клодом Луи Бертоле. В дальнейшем установлено, что накапливать в себе золото у различных растений далеко не одинакова. Из тонны еловой древесины можно извлечь 1, 27 мг золота, из тонны осины– 2 мг, из тонны березы –всего 0, 6 мг. Хорошо накапливает золото кукуруза, а обычный хвощ, растущий на почве с содержанием золота около 0, 1 мг в тонне, может накопить столько металла, что в тонне золы окажется 6 г золота. Наличие определенного количества золота в золе растений может быть поисковым признаком для геологов. В тонне каменного угля обнаруживают до 10 мг золота (уголь образовывается из древесины).
