Злато

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.

Злато
Мек, ковък и жълт метал
ПлатинаЗлатоЖивак
Ag

Au

Rg
Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z Злато, Au, 79
Група, период, блок 11, 6, d
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
Налягане на парата
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 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 стандарти са 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

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.

Физични свойства

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

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

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

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

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

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]:

МястоСтранаДобив 2006 (т)Добив 2007 (т)Добив 2008 (т)Добив 2009 (т)Добив 2010 (т)Добив 2011 (т)Добив 2012 (т)Добив 2013 (т)
1 Китай245275295320345362403420
2 Република Южна Африка272252250198189181160145
3 САЩ252238230223231234235227
4 Австралия244246225222261258250255
5 Перу203170175182164164161150
6 Русия159157165191192200218220
7 Канада104101100979197104120
8 Индонезия16411890130120965960
9 Узбекистан85859090919393
10 Гана84848682808785
11 Папуа Нова Гвинея65656668665362
12 Чили42424138455055
13 Мексико394151738497100
14 Бразилия40406058626575
други страни818471446490559640655700
Общо тона годишен добив24602383226424472561266026902767
Цена млн. $ за тон16.520.326.8283545.251.453.3
Общо милиарда $40.5948.37560.67568.51689.635120.232138.266147.481

Най-големите държавни златни запаси в света

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/ОрганизацияЗлато
(тона)
Процентът на златото
в общият обем на
държавния валутен резерв (%)
1 САЩ8133,575,3 %
2 Германия3381 69 %
3Международен валутен фонд2814 -
4 Италия2451,868,3 %
5 Франция2435,663,2 %
6 КНР1788,42,2 %
7 Русия1447 15,1 %
8 Швейцария1040 6,8 %
9 Япония765,22,4 %
10 Нидерландия612,559,4 %

Паричен обмен

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

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

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

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

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

 Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия като го разширите.
  • 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

 Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия като го разширите.

Любопитни факти

  • 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

Цитирани източници
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.