Химические свойства золота

Золото - самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам, в отличие от металлов обычных, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.

Синтетические кристаллы золота

Определение атомного веса золота было предметом многочисленных работ. Особенный интерес оно представляло в последнее время. Дело в том, что до появления периодической системы профессора Менделеева для Au и близких к нему Os, Ir, Pt, Hg принимали следующие величины для атомного веса, как наиболее достоверные: Os = 200; Ir = 197; Pt = 198; Au = 196; Hg = 200. Изучая химические свойства этих металлов, их взаимные соотношения и сравнивая их с другими группами элементов, Менделеев ясно показал, что атомный вес должен увеличиваться от Os к Hg, и что Au должно быть помещено между Pt и Hg. Это блестящим образом подтвердилось позднейшими исследованиями.

Смотреть видео 15, добавленное в раздел "Химические свойства золота"

Атомный вес Os получился близким к 191; Ir = 193,22 (Seubert); Pt около 196 и для Au около 197 (Mallet дает - 196,91, Thorpe and Laurie - 196,852, Kruss - 196,64). Что касается строения частицы золота, то на этот счет существует несколько исследований, в основе которых лежит закон Рауля, для слабых растворов выражающий, как известно, зависимость между частичным весом какого-нибудь растворенного тела и тем понижением температуры замерзания или упругости пара, которое наблюдается для взятого растворителя. Ramsay ("Jour. Chem. Soc.", 55 t.) определил упругость паров ртути, содержащей в растворе Au от 1,54% до 2,69%; Tamman ("Zeit. f ь r phys. Chem.", 1889 г.) исследовал температуру замерзания подобных растворов; наконец Heycock and Neville изучили температуру замерзания растворов золота в натрии, калии, олове и таллии. Из всех этих исследований можно сделать тот вывод, что частица золота составлена из одного только атома. Занимая в натуральной классификации в периодической системе профессора Менделеева место с одной стороны рядом с медью и серебром, а с другой - с осмием, иридием, платиной и ртутью, золото обладает свойствами, характерными для той и другой группы элементов.

Смотреть видео 16, добавленное в раздел "Химические свойства золота"

Почти все природное золото состоит из изотопа 197 Au. Валентность золота в химических соединениях обычно +1, +3. За прошедшие столетия химики (а до них алхимики) провели с золотом огромное количество различных экспериментов, и оказалось, что золото вовсе не так инертно, как об этом думают неспециалисты. Правда, сера и кислород, агрессивные по отношению к большинству металлов (особенно при нагревании), на золото не действуют ни при какой температуре. Исключение – атомы золота на поверхности. При 500–700°С они образуют чрезвычайно тонкий, но очень устойчивый оксид, не разлагающийся в течение 12 часов при нагреве до 800° С. Это может быть Au2O3 или AuO(OH). Такой оксидный слой найден на поверхности крупинок самородного золота. На этом основан один из способов определения подлинности золота. Весь истолченный металл пересыпается в фарфоровую чашку, куда наливается азотная кислота в коли­честве, достаточном для покрытия всего металла. Чашку с кис­лотой и металлом, при непрерывном помешивании стеклянной палочкой, подогревают на примусе до кипения. Если при этом не происходит растворения металла и выделения пузырьков газа, то металл является золотом.

Смотреть видео 17, добавленное в раздел "Химические свойства золота"

Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O

Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексообразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:

4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 → 4Na[Au(CN)2] + 4 OH

Эта реакция лежит в основе важного промышленного способа извлечения золота из руд.

В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °С с образованием хлорида золота(III), то в водном растворе (царская водка) золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:

2Au + 3Cl2 + 2Cl− → 2[AuCl4]−

Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, давая трибромид AuBr3.

Смотреть видео 18, добавленное в раздел "Химические свойства золота"

Со фтором золото реагирует в интервале температур 300−400°C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.

Золото также растворяется во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав (амальгаму).

Но самыми необычными являются свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы – гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными. Так, при добавлении к 0,0075%-ному раствору H[AuCl4] восстановителя (например, 0,005%-ного раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-ному раствору H[AuCl4] добавить 0,005%-ный раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь. Таким образом, в зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь). При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510–520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620–630 нм (раствор голубой). Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота.

Получение золота с помощью бактерий

Науке известны и органические соединения золота. Так, действием хлорида золота(III) на ароматические соединения получают соединения, устойчивые к воде, кислороду и кислотам, например: AuCl3 + C6H6 = C6H5AuCl2 + HCl. Органические производные золота(I) стабильны только в присутствии координационно связанных с золотом лигандов, например, триэтилфосфина: CH3Au•P(C2H5)3.

Смотреть видео 19, добавленное в раздел "Химические свойства золота"

Дата добавления: 2015-08-21