Добрый день, читатели! В этой статье вы найдете информацию об одном из самых сложных процессов в химии — растворении золота. С помощью моих советов вы сможете воссоздать тяжелейшую реакцию самостоятельно и без особых навыков!
Золото — довольно малоактивный металл. В природе чаще всего оно встречается в качестве соединений. Когда неопытный химик задается целью получить чистый драгметалл, сам собой возникает вопрос, в чем растворяется золото. Без растворения выделить его невозможно. Но найти вещество, которое вступит в сложную реакцию, — непростая задача, не зря ведь золото называют благородным металлом.
Промышленный метод
При добыче золота из так называемых золотоносных песков приходится работать со взвесью примерно одинаково мелких частиц золота и песчинок, которые нужно отделить друг от друга. Можно сделать это с помощью промывания, а можно использовать цианид натрия или калия — разницы нет. Дело в том, что золото образует растворимый комплекс с цианид-ионами, а песок не растворяется и остается как есть.
Ключевым моментом в этой реакции является наличие кислорода (того, что содержится в воздухе, достаточно): кислород окисляет золото в присутствии цианид-ионов и получается комплекс. При недостаточном количестве воздуха или сама по себе без цианида реакция не идет.
Сейчас это наиболее распространенный способ промышленного получения золота. Конечно, до получения конечного продукта еще много стадий, но нас интересует конкретно этот этап: растворы цианидов — то, в чем растворяется золото.
Амальгама
Процесс амальгамации также применяют в промышленности, только уже при работе с рудами и твердыми породами. Суть его заключается в способности ртути образовывать амальгаму — интерметаллическое соединение. Строго говоря, ртуть в этом процессе не растворяет золото: оно остается в амальгаме в твердом виде.
При амальгамации идет смачивание породы жидкой ртутью. Однако процесс «вытягивания» золота в амальгаму долгий, опасный (пары ртути ядовиты) и малоэффективный, поэтому этот метод уже редко где применяют.
Оборудование
Чтобы начать в домашней мастерской аффинаж, как золота, так в равной степени и серебра, вам потребуется приобрести довольно много инструментов и расходных материалов.
Вот список самого необходимого:
- мензурки на литр и 250 мл;
- лабораторная воронка для перелива жидкостей;
- палочка из стекла (длиной не менее 30 см);
- тигли для переплавки;
- электроплитка;
- толстые резиновые перчатки;
- респиратор с угольным фильтром;
- защитные очки;
- фарфоровые чаши для химических веществ.
Царская водка
Есть много кислот, способных разъедать живые ткани и оставлять страшные химические ожоги (вплоть до летального исхода). Однако нет такой одиночной кислоты, в какой растворяется золото. Из всех кислот подействовать на него может только знаменитая смесь — царская водка. Это азотная и соляная (хлороводородная) кислоты, взятые в соотношении 3 к 1 по объему. Замечательные свойства этого адского коктейля обусловлены тем, что кислоты берутся в очень больших концентрациях, что сильно повышает их окислительную способность.
Царская водка начинает действовать с того, что азотная кислота начинает окислять сперва соляную, и в ходе этой реакции образуется атомарный хлор — очень реакционноспособная частица. Именно она идет на атаку золота и образует с ним комплекс — золотохлористоводородную кислоту.
Это очень полезный реактив. Очень часто золото хранят в лаборатории именно в виде кристаллогидрата такой кислоты. Нам же оно служит лишь подтверждением того, что золото растворяется в царской водке.
Стоит еще раз обратить внимание на то, что окисляет металл в этой реакции не одна из двух кислот, а продукт их взаимной реакции. Так что если взять, например, одну лишь «азотку» — известную кислоту-окислитель — ничего не выйдет. Ни концентрация, ни температура не смогут сделать так, чтобы золото растворилось в азотной кислоте.
Хлорка
В отличие от кислот, в частности хлороводородной кислоты, отдельные вещества могут стать тем, в чем растворяется золото. Широко известная бытовая хлорка — раствор газообразного хлора в воде. Конечно, обычным магазинным раствором ничего не сделаешь, нужны концентрации повыше.
Хлорная вода действует следующим образом: хлор диссоциирует на соляную и на хлорноватистую кислоты. Хлорноватистая кислота под светом разлагается на кислород и соляную кислоту. В таком разложении выделяется атомарный кислород: как и атомарный хлор в реакции с царской водкой, он очень активен и окисляет золото за милую душу. В итоге опять получается комплекс золота с хлором, как и в предыдущем способе.
Пошаговая инструкция по растворению золота
Растворение металла — трудоемкий процесс. Действенный способ — использование цинка. Он применяется химиками для выделения чистейшего металла высокой пробы.
Существует множество видео, на которых наглядно показана бурная реакция с цинком.
Необходимые материалы и инструменты
Требуются следующие инструменты:
- емкость для нагрева;
- большой пинцет;
- плита;
- огнеупорная колба;
- колпак с щелью;
- аппарат для плавления металлов.
Материалы:
- чистый тетраборат натрия (бура);
- азотная кислота концентрированная;
- соляная кислота средней концентрации;
- цинк.
Процесс растворения
Емкость для нагрева из огнеупорного стекла или фарфора с небольшим углублением в центре необходимо избавить от влаги и нагреть на плите. В углубление емкости добавить тетраборат натрия. Золотой лом опустить в емкость и нагреть. Убедившись, что лом покраснел, посыпать его тетраборатом.
Золото начинает плавиться, а значит, необходимо добавить к нему небольшие кусочки цинка.
Полученный раствор нужно прокипятить. После остывания добавить в колбу чистую прохладную воду, чтобы промыть осадок. Взболтать колбу для оседания хлопьев желтого оттенка, осторожно слить воду и промывать до того момента, пока вода в колбе не перестанет быть мутной.
Отделить осадок от воды с помощью марли, отжать лишнюю воду и присыпать тетраборатом натрия. Завязать марлю в тугой узел, поместить в колбу и нагревать до тления марли и расплавления тетрабората. На дне колбы должен образоваться золотой ком.
Как только слиток металла затвердеет, его нужно вытащить, очистить от остатков соединения буры с окисленными металлами, прокипятив пять минут в растворе азотной и соляной кислот. Должен получиться гладкий и блестящий золотой слиток.
Другие галогены
Кроме хлора, золото также неплохо окисляют и другие элементы седьмой группы таблицы Менделеева. В полной мере сказать о них: «то, в чем растворяется золото» — трудно.
С фтором золото может реагировать по-разному: при прямом синтезе (с температурой 300-400°С) образуется фторид золота III, который в воде немедленно гидролизуется. Он настолько неустойчив, что разлагается даже при воздействии плавиковой (фтороводородной) кислоты, хотя среди фторид-ионов ему должно быть комфортно.
Также действием сильнейших окислителей: фторидов благородных газов (криптона, ксенона) можно получить и фторид золота V. Такой фторид вообще взрывается при контакте с водой.
С бромом дела обстоят несколько проще. Бром в обычных условиях — жидкость, и золото неплохо рассеивается в его растворах, образуя растворимый бромид золота III.
С йодом золото также реагирует при нагревании (до 400°С), образуя йодид золота I (такая степень окисления объясняется меньшей активностью йода по сравнению с другими галогенами).
Таким образом, золото, несомненно, реагирует с галогенами, однако растворяется ли золото в них — спорное утверждение.
ПРИМЕНЕНИЕ
Золотые монеты
По своей химической стойкости и механической прочности золото уступает большинству платиноидов, но незаменимо как материал для электрических контактов. Поэтому в микроэлектронике золотые проводники и гальванические покрытия золотом контактных поверхностей, разъёмов, печатных плат используются очень широко. Золото используется в качестве мишени в ядерных исследованиях, в качестве покрытия зеркал, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне, в качестве специальной оболочки в нейтронной бомбе. Тонкий слой золота (20 нм) на внутренней поверхности оконных и витражных стекол существенно уменьшает нежелательные тепловые потери зимой, а летом предохраняет внутренние помещения зданий и транспортных средств от нагревания инфракрасными лучами. Золотые припои очень хорошо смачивают различные металлические поверхности и применяются при пайке металлов. Тонкие прокладки, изготовленные из мягких сплавов золота, используются в технике сверхвысокого вакуума. Традиционным и самым крупным потребителем золота является ювелирная промышленность. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, а из его сплавов с другими металлами, значительно превосходящими золото по механической прочности и стойкости. В настоящее время для этого служат сплавы Au-Ag-Cu, которые могут содержать добавки цинка, никеля, кобальта, палладия. Стойкость к коррозии таких сплавов определяются, в основном, содержанием в них золота, а цветовые оттенки и механические свойства — соотношением серебра и меди. Значительные количества золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготовляют из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком. Такие сплавы сочетают коррозионную стойкость с высокими механическими свойствами. Соединения золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний (туберкулёза, ревматоидных артритов и т. д.). Радиоактивный изотоп 198Au (период полураспада 2,967 сут.) используется при лечении злокачественных опухолей в радиотерапии.
Золото (англ. Gold) — Au
| Молекулярный вес | 196.97 г/моль |
| Происхождение названия | Праславянское «*zolto» («золото») родственно лит. geltonas «жёлтый», латыш. zelts «золото». |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
Раствор Люголя
На самом деле, йод (обычный йод I2) в воде нерастворим. А растворим его комплекс с йодидом калия. Это соединение называется раствором Люголя — и он умеет растворять золото. Между прочим, им же часто смазывают горло болеющим ангиной, так что не все так однозначно.
Эта реакция также идет через образование комплексов. Золото образует с йодом комплексные анионы. Используется, как правило, для травления золота — процесс, при котором взаимодействие идет только с поверхностью металла. Раствор Люголя удобен в этом случае, потому что в отличие от царской водки и цианидов, реакция идет заметно медленнее (и реактивы доступнее).
Что потребуется для процесса и за счёт чего металл растворяется?
Прежде чем приступить к непосредственной процедуре, следует знать, как растворить золото. Также необходимо заранее подготовить:
- Азотную кислоту.
- Серную кислоту. Оба компонента должны быть концентрированными.
- Ёмкость для реакций. Для этого лучше всего подойдет обычный стакан из лаборатории или стеклянная колба.
- И главный участник процесса – ювелирный лом, либо любая другая деталь с элементами драгоценного металла.
Многие удивляются, как так происходит, что смесь кислот растворяет царя металлов. На самом деле при соединении двух видов кислот и драгоценного металла, появляется новый продукт.
Называется он тетрахлораурат водорода, или если по иному — золотохлористоводородная кислота.
Сам процесс реакции происходит следующим образом — Au + HNO3 + 4 HCl = HAuCl4 + NO + 2 H2O.
Это своеобразное уравнение дает объективно понять, что для процесса растворения 1 гр.
Драг металла потребуется не менее 5 мл реактивной жидкости. Что самое интересное, в качестве растворителя выступает не азотная кислота, а серная.
Бонус
Говоря о том, что одиночные кислоты — это то, в чем золото не растворяется, мы немного соврали — на самом деле такие кислоты есть.
Хлорная кислота — одна из самых сильных кислот. Ее окислительные свойства чрезвычайно высоки. В разбавленном растворе они проявляются плохо, однако в больших концентрациях творят чудеса. При реакции образуется ее соль перхлорат золота — желтый и неустойчивый.
Из кислот, в каких растворяется золото, есть еще горячая концентрированная селеновая кислота. В результате также образуется соль — селенат золота красно-желтого цвета.
