2005 р.
ВСТУП
Періодична система елементів.
Періодична система елементів уявляє собою класифікацію хімічних елементів у відповідності з періодичним законом, що встановлює періодичну зміну властивостей хімічних елементів із збільшенням їх атомної маси, пов”язану із збільшенням заряду ядра їх атомів, тому заряд ядра атому співпадає з порядковим номером елементу в періодичній системі і називається атомним номером елементу. Періодична система елементів оформлена у вигляді таблиці (періодична таблиця елементів), у горизонтальних рядках якої – періодах – відбувається поступова зміна властивостей елементів, а під час переходу від одного періоду до іншого – період повторення загальних властивостей; вертикальні стовбці – групи – об”єднують елементи із спільними властивостями.
Періодична система дозволяє без спеціальних досліджень дізнатись про властивості елементу тільки на підставі відомих властивостей сусідніх по групі або періоду елементів. Фізичні та хімічні властивості (агрегатний стан, твердість, колір, валентність, іонізація, стабільність, металічність або неметалічність і т.д.) можна передбачити для елементу на підставі періодичної таблиці.
Періодичний закон.
Два хіміки, російський вчений Д.І.Менделєєв та німецький вчений Л.Мейєр незалежно один від одного запропонували класифікацію елементів у вигляді сімей, в яких періодично повторюються подібні властивості, коли елементи розташовані в порядку збільшення атомної ваги. Обидва опубліковали свої таблиці (Менделєєв – в 1869 р., а Мейєр – в 1870 р.) і дали формулування нового відкритого періодичного закону. Впевненість Менделєєва у вірності періодичного закону була такою великою, що він не вагаючись виправив відомі значення атомної ваги на підставі відкритого закону. Він передбачив існування і досить точно описав властивості трьох нових, досі невідомих тоді елементів, котрі були відкриті через декілька років: галлія (1875), скандія (1879) і германію (1886).
Групи і підгрупи
При розташуванні періодів один під одним елементи розташовуються в колонках, створюючи групи, що нумеруються цифрами 0, I, II,..., VIII. Вбачається, що елементи всередині кожної групи проявляють подібні загальні властивості. Ще більшу подібність можна спостерігати в елементів у підгрупах (А і В), які створюються із елементів усіх груп, крім 0 і VIII. Підгрупа А називається головною, а В – побічною.Деякі сімейства мають назви, наприклад, лужні метали (група IA), лужноземельні метали (група IIA), галогени (група VIIA) і благородні гази (група 0). У групі VIII знаходяться перехідні метали: Fe, Co и Ni; Ru, Rh и Pd; Os, Ir и Pt. Знаходячись у середині довгих періодів, ці елементи більш подібні між собою, ніж з елементами, що стоять до і після них. У деяких випадках порядок збільшення атомної ваги (точніше атомних мас) порушується, наприклад, у парах теллур і йод, аргон і калій. Це порушення потрібне для збереження подібності елементів у підгрупах.
Метали і неметали
Діагональ від водню до радону примірно ділить всі елементи на метали і неметали, при цьому неметали знаходяться вище діагоналі. (до неметалів відносять 22 елементи - H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, галогени та інертні гази, до металів – всі інші елементи). Вздовж цієї лінії розташовуються елементи, котрі мають деякі властивості металів і неметалів. (металоїди). При розгляді властивостей по підгрупам зверху вниз спостерігається збільшення металічних властивостей і послаблення неметалічних властивостей.
ЗОЛОТО, Au (aurum) хімічний елемент IB підгрупи (Cu, Ag, Au) періодичної системи елементів, благородний метал. Золото широко використовується у монетній справі, крбуванні, ювелірних виробах, творах мистецтва і в умовах товарного виробництва виконує функцію загального цінового еквіваленту .
В природі, як звичайно, зустрічається у вільному стані (самородне золото). Відомо людству з давних давен і застосовується примаймні вже 6000 років. Золото легко оброблюється і з давніх пір цінується за красу і корозійну стійкість. У мінералах зустрічається тільки в сполуках з телуром або селеном, проте, дуже рідко (наприклад, телуріди - такі як кренерит (AuTe2 ) та сильваніт (AuAg)Te2). Золото часто супутнє мінералам срібла, міді та зрідка інших металів, золоті руди можуть вміщувати дорогоцінні метали платинової групи. Природне золото зустрічається у золотоносних пісках у вигляді тонких прожилок у кварці, але знаходили його і у вигляді великих самородків, до 82 кг. Морська вода також містить сліди золота, але, незважаючи на всі спроби, вилучення його з морської води комерційно не вигідно. За оцінками фахівців, загальна маса золота на Землі становить приблизно 110 000 т, що відповідає кубу з ребром біля 20 м.
Існує два типи родовищ золота – у розсипах і рудах. У золотоносних пісках в руслах струмків та річок легкі породи з часом вимиваються, і на дні залишаються зерна золота, які потім легко промити і профільтрувати. (Відомі пов”язані із знаходженням розсипів золота періоди масового захоплення пошуками золота – так звана “золота лихоманка”, наприклад, на Алясці в 1896 р.). В рудних жилах або в жилах золотоносного кварцю золото упроваджується в інший мінерал, який часто знаходиться глибоко під землею. Золотоносні руди добувають потужними екскаваторами, бурінням, вибуховими роботами, а золото виділяють і рафінують механічними або хімічними методами.
Великі родовища золота знаходяться в Південній Африці, на Алясці, в Канаді та Австралії. Для видобутку частіше застосовується розчин ціаніду натрію (NaCN), в якому золото розчиняеться в присутності кисню із утворенням комплексних аніонів [Au(CN)2]:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H20 —> 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH.
З отриманого розчину золото виділяють цинком:
2Na[Au(CN)2] + Zn —> Na2[Zn(CN)4] + 2Au.
Золото, що вивільнюється обробляють для відділення від нього цинку розбавленою сірчаною кислотою, промивають і обсушують. Подальша чистка золота від домішок (головним чином від срібла) здійснюється обробкою його горячою концентрованою сірчаною кислотою або шляхом електролізу.
Метод вилучення золота із руд за допомогою розчинів цианідів калію або натрію був розроблений в 1843 році російським інженером П.Р. Багратіоном. Цей метод, що належить до гідрометалургічним способам отримання металів, в теперішній час найбільш поширений в металургії золота.
| ВИДОБУТОК ЗОЛОТА (утонах) | |||
| Роки | 1970 | 1980 | 1990 |
| ПАР | 1000 | 674 | 603 |
| СРСР | 202 | 262 | 280 |
| США | 54 | 30 | 300 |
| Канада | 73 | 51 | 170 |
| Австралія | 19 | 17 | 210 |
| Китай | – | 56 | 90 |
| Загальносвітовий видобуток | 1473 | 1219 | 2010 |
Застосування.
З давніх часів золото ішло на виготовлення прикрас та монет. Дорогоцінності, кубки та інші посудини, предмети церковного вжитку роблять із золота вже тисячі років. Так як золото м”який метал, для збільшення твердості його звичайно використовують у вигляді сплавів з іншими металами.
Склад сплаву визначається пробою (кількість часток золота із 1000) або в каратах (частка від 24), наприклад, 18 карат золота складає 18/24 маси сплаву. Покриття із золота (золочення) звичайно проводять при спільному осаджуванні із сріблом або міддю із ціанідних розчинів.
Воно дуже добре кується і пластичне; шляхом прокатки із нього можна отримати листочки завтовшки менше 0.0002 мм, а із 1 граму золота можна витягнути дріт довжиною 3.5 км.
Золоту фольгу (сусальне золото) виготовляють із листового золота у вигляді найтонших смужок (долі мкм), які високо цінуються за красу і стійкість до атмосферного впливу, їх використовують для архітектурних прикрас та тиснення на книгах.
Золото та його сполуки застосовуються у живописі, кераміці, фотографії, стоматології (зубне протезування) і як лікарські засоби. Наприклад, деякі сполуки золота застосовують при лікуванні ревматичних артритів, а штучний радіоактивний ізотоп 198Au – при радіотератії пухлин.
Завдяки дуже великій електричній провідності та високій корозійній стійкості золото застосовують для виготовлення транзисторів, випрямувачів та печатних плат.
.
Властивості
| ВЛАСТИВОСТІЗОЛОТА | |
| Атомный номер | 79 |
| Атомная маса | 196,9666 |
| Стабільный ізотоп (єдиний природній) | 197 |
| Число відомих штучних ізотопів (радіоактивных, штучних) | 21 |
| Вмісту земній корі, % (мас.) | 4×10–7 |
| Вміст у морскій воді, мг/л | <5×10–6 |
| Температура плавлення, °С | 1064 |
| Температура кипіння, °С | 2880 |
| Щільність, г/см3 | 19,32 |
| Электричний опір, Ом×м | 2,35×10–8 |
| Степінь окислення | –1, 0, +1, +3, +5 |
Золото стоїть у кінці ІВ підгрупи періодичної системи елементів і проявляє степені окислення в основному +1, +3, зрідка –1, +5. Це світло-жовтий метал, зелений у прохідному світлі (в дуже тонкому шарі), один із найбільш важких, м”який та пластичний.
Золото – чудовий провідник тепла і електрики, самий благородний метал: на відміну від інших металів воно не реагує ні з киснем, ні з сіркою при будь-якій температурі, не взаємодіє із лугами та кислотами, розчиняється тільки в гарячій селеновій кислоті та царській горілці (суміш концентрованих соляної та азотної кислот) і реагує із розчинами галогенів та цианідів.
З металами легко утворює сплави, особливо з міддю, сріблом та металами платинової групи. Сплави забарвлені в різні кольори; сплави з міддю в золотих монетах та ювелірних виробах мають червоний або жовтий колір, сплави з нікелем, палладієм, платиною, сріблом та цинком, які також застосовуються для виготовлення дорогих ювелірних прикрас, мають білий колір. Золото легко взаємодіє із ртуттю, створюючи амальгами, які використовують для виділення золота при переробці руд.