Поширеність золота у природі
Поширеність золота у природі. 1
Хімічні властивості . 2
Фізико-механічні властивості. 2
Застосування золота в науці та техніці. 3
Валютно-фінансове значення золота. 4
У зв'язку із швидкими темпами розвитку техніки зв'язку, електронної, авіаційної, космічної та інших галузей промисловості значно зріс інтерес до золота. В даний час розроблено велику кількість нових сплавів золота, а також технологічні процеси нанесення покриття золотом та отримання багатошарових матеріалів.
У земній корі міститься золота у 20 разів менше, ніж срібла, та у 200 разів менше, ніж ртуті. Нерівномірний розподіл золота у різних частинах земної кори ускладнює вивчення його геохімічних особливостей. У морях та океанах міститься близько 10 млрд. т золота. Приблизно стільки міститься золота в річкових і підземних водах.
Родовища золота поділяються на корінні та розсипні. Родовища золота формувалися різні геологічні епохи різних глибинах – від десятків метрів до 4 – 5 км від землі. Корінні родовища представлені жилами, системами жил, покладами та зонами прожилково – вкраплених руд завдовжки від десятків до тисяч метрів. Протягом тривалого періоду історії землі гори руйнувалися і вода забирала все, що не розчинялося в річках. Одночасно відокремлювалися важкі мінерали від легень і накопичувалися у місцях, де швидкість течії мала. Так утворилися розсипні родовища із концентрацією щодо великого золота. Як правило, промислові розсипи утворюються недалеко від корінних родовищ. Певна частина мікроскопічних частинок золота залишається у розсипах, проте внаслідок неможливості його вилучення воно практичного значення не має. Частинамікроскопічних і колоїдних частинок золота відноситься водними витоками в моря, океани та озера, де воно розсіяне у вигляді найтонших суспензій або знаходиться в мулистих осадах. Таким чином в результаті дії ерозійних процесів більшість золота безповоротно втрачається.
Незважаючи на те, що золото в періодичній системі Д. І. Менделєєва знаходиться в одній групі зі сріблом і міддю, його хімічні властивості набагато ближчі до хімічних властивостей металів платинової групи. Електродний потенціал пари Au – Au (111) дорівнює – 1,5 В. Внаслідок такого високого значення на золото не діють розбавлені та концентровані HCI, HNO, HSO. Однак HCI воно розчиняється в присутності таких окислювачів, як двоокис магнію, хлористе залізо і мідь, а також під великим тиском і при високій температурі в присутності кисню. Золото легко розчиняється також у суміші HCI та HNO (царська горілка). У хімічному плані золото - малоактивний метал. На повітрі воно не змінюється навіть при сильному нагріванні. Золото легко розчиняється в хлорній воді і в розчинах, що аеруються, ціанідів лужних металів. Ртуть також розчиняє золото, утворюючи амальгаму, яка за змістом понад 15% золота стає твердою.
Відомі два ряди сполук золота, що відповідають ступеням окиснення +1 і +3. Так, золото утворює два оксиди – оксид золота (1), або закис золота, Au O і оксид золота (111), або окис золота, Au O. Більш стійкі сполуки, у яких золото має ступінь окислення +3. Сполуки золота легко відновлюються до металу. Відновниками можуть бути водень під великим тиском, багато металів, що стоять у ряді напруги до золота, перекис водню, двох хлористе олово, сірчанокисле залізо, трихлористий титан,окис свинцю, двоокис марганцю, перекису лужних та лужноземельних металів. Для відновлення золота використовують також різні органічні речовини: мурашину та щавлеву кислоти, гідрохінон, гідразин, метол, ацетилен та ін. Для золота характерна здатність до утворення комплексів з киснем та сірковмісними лігандами, аміаком та амінами внаслідок високої енергії утворення відповідних іонів. Найчастіше зустрічаються з'єднання одновалентного та тривалентного золота. Часто їх розглядають як складні молекули, що складаються з рівної кількості атомів Au(1) та Au(3). Тривалентне золото - дуже сильний окислювач, воно утворює багато стійких сполук. Золото поєднується з хлором, фтором, йодом, киснем, сіркою, телуром та селеном.
Фізико-механічні властивості
Великі розбіжності існують в результаті вимірювання температури плавлення золота - від 1062.7 до 1067.4 С. Як правило, температурою плавлення золота вважають 1063 С. Теплота сублімації золота при 25 С дорівнює 87.94 ккал. Поверхневий натяг розплавленого золота становить 1134 Дж/м. Теплопровідність золота при 20 С становить 0.743 кал і мало змінюється з підвищенням температури. За низьких температур спостерігається максимум теплопровідності при 10 До.Температурний коефіцієнт електроопору при 0 - 100 С дорівнює 0.004 С. Опромінення, наклеп і загартування золота призводять в результаті утворення дефектів решітки до невеликих змін параметра решітки та об'єму металу. Однак ці зміни дуже не значні, лінійні розміри змінюються лише на кількасот відсотків. У процесі відпалу відбувається термічний повернення властивостей, зміна яких була викликана дефектами ґрат. Для чистого золота характерні низьке значення межі міцності s - близько 13 - 13.3 кгс/мм - і високе значення відносного подовження - близько 50% - у відпаленому стані. Межа плинності s також дуже низька, вона дорівнює 0.35 кгс/мм. Зміцнення в процесі пластичної деформації дуже незначне внаслідок схильності золота до рекристалізації в процесі деформування.
Застосування золота в науці та техніці
Тисячоліттями золото використовувалося для виготовлення ювелірних прикрас та монет, а застосування золота для зубопротезування відоме ще давнім єгиптянам. Застосування золота у скляній промисловості відоме з кінця XVII ст. Золоту фольгу, а пізніше гальванопокриття золотом широко застосовували для золочення куполів церковних храмів. Лише останні 40 – 45 років можна зарахувати до періоду суто технічного застосування золота. Золото має унікальний комплекс властивостей, якого не має жодний інший метал. Воно має найвищу стійкість до впливу агресивних середовищ, по електро - і теплопровідності поступається лише сріблу і міді, ядро золота має великий переріз захоплення нейтронів, здатність золота до відображення інфрачервоних променів близька до 100%, у сплавах воно має каталітичні властивості. Золото дуже технологічне, з нього легко виготовляють надтонку фольгу та мікронний дріт. Покриття золотомлегко наносять на метали та кераміку. Золото добре паяється та зварюється під тиском. Така сукупність корисних властивостей спричинила широке використання золота у найважливіших сучасних галузях техніки: електроніці, техніці зв'язку, космічній та авіаційній техніці, хімії.
Слід зазначити, що у електроніці на 90% золото використовують як покриттів. Електроніка та пов'язані з нею галузі машинобудування є основними споживачами золота у техніці. У цій галузі золото широко використовують для з'єднання інтегральних схем зварюванням тиском або ультразвуковим зварюванням, контактів штепсельних роз'ємів, як тонких дротяних провідників, для паяння елементів транзисторів та інших цілей. В останньому випадку особливо важливо те, що золото утворює легкоплавкі евтектики з індієм, галієм, кремнієм та іншими елементами, які мають провідність певного типу. Крім технологічних удосконалень в електроніці, для ряду деталей та вузлів замість золота стали використовувати паладій, покриття оловом, сплавами олова зі свинцем та сплавом 65% Sn + 35% Ni із золотим підшаром. Сплав олова з нікелем має високу зносостійкість, корозійну стійкість, прийнятну величину контактного опору та електропровідність. Незважаючи на те, що в даний час витрата золота в електроніці безперервно зростає, вважається, що вона могла бути на 30% вищою, якби не заходи, спрямовані на економію золота.
У мікроелектроніці широко застосовують пасти на основі золота з різним електроопіром. Широке використання золота та його сплавів для контактів слаботочної апаратури обумовлено його високими електричними та корозійними властивостями. Срібло, платина та їх сплави при використанні як контакти, що комутують мікроструми примікронапруження, дають набагато гірші результати. Срібло швидко тьмяніє в атмосфері, забрудненій сірководнем, а платина полімеризує органічні сполуки. Золото вільне від цих недоліків, і контакти з його сплавів забезпечують високу надійність та тривалий термін служби. Золоті припої з низьким тиском пари використовують для паяння вакуумнощільних швів деталей електронних ламп, а також для паяння вузлів в аерокосмічній промисловості.
У вимірювальній техніці контролю температури і особливо вимірювань низьких температур використовують сплави золота з кобальтом чи хромом. У хімічній промисловості золото переважно використовують для плакування сталевих труб, призначених для транспортування агресивних речовин.
Золото застосовують для металізації шибок будівель. У спекотні літні місяці через шибки будівель проходить значна кількість інфрачервоного випромінювання. У цих обставинах тонка плівка (0.13 мкм) відображає інфрачервоне випромінювання і в приміщенні стає значно прохолоднішим. Якщо через таке скло пропустити струм, воно набуде протитуманних властивостей. Покрите золотом оглядове скло суден, електровозів і т.д. ефективні будь-якої пори року.
Валютно-фінансове значення золота
Більшість дослідників вважають, що перша золота монета була викарбувана у VII ст. до н.е. у Лідії зі сплаву, що містить 73% Au та 27% Ag. Трохи згодом стали карбувати золоті монети і в Стародавній Греції. У країнах Середземномор'я та на БлизькомуСході нарівні із золотими мали звернення срібні монети, що вказує на раннє походження біметалізму. Співвідношення цінності між золотом і сріблом було різним залежно від епохи та запасів цих металів. За свідченням Плінія, першу золоту монету римляни вибили у ІІІ ст. до н.е. Саме слово " " монета " " походить від назви римського храму Юнона – Монета, де було організовано перший римський монетний двір.
На початку ХІХ ст. намічається перехід до золотого стандарту у Великій Британії, законодавчо – наприкінці XVIII в., фактично – 1823 р. мови у Франції, Німеччини, Укаїни, Японії та США перехід до монометалической грошової системи завершився останньої чверті ХІХ ст. Вищою формою золотого стандарту був золотомонетний стандарт, що характеризується вільною циркуляцією у внутрішньому обігу золотих монет та їх вільним карбуванням, необмеженим обміном на паперові гроші за твердими паритетами, вільним ввезенням та вивезенням золота за кордон.
Вільна циркуляція золота найбільше відповідала вимогам системи вільного підприємництва, служила розвитку міжнародних зв'язків, поступово оформилися у валютну систему.
Громіздкість золотих монет і пов'язані з цим незручності та витрати при транспортуванні, поступове стирання монет, витрати в обігу стали об'єктивними причинами переходу на паперові гроші.
Високі ціни на золото стимулюють розробку його замінників, але очевидно, що універсального замінника золоту знайти не вдається. Можна тільки говорити про заміну золота дешевшим матеріалом в окремих пристроях, де умови роботи дозволяють це зробити. Якщо взяти до уваги зростання космічних програм, то очікується значного зростання технічного застосування золота.Безсумнівно, що якби не специфічні монетарні функції золота, цей метал набагато ширше застосовувався в техніці вже нині.