СПЛАВЫ БЕЛОГО ЗОЛОТА

Золото  приобретает  белый  цвет  при  добавлении  к  нему  палладия (около  16%), а  также  никеля  и  цинка, например, сплав  ЗлСрПдН 750-90-140  и  ЗлСрПдН 750-70-140. в  отечественной  промышленности  наиболее  широко  применяется  сплав  белого  золота  750  пробы  ЗлМНЦ -12,5-10-2,5.

СПЛАВЫ ЗОЛОТА 375 И 333 ПРОБ

Из  сплавов  375  пробы  и   родственной  ей  333  пробы  на  ювелирных  предприятиях  изготавливают  дешевую  продукцию  массового  назначения. Составы  и  свойства  некоторых  сплавов  золота  375  пробы  приведены  в  таблице 16.
Физико-механические  свойства  сплавов  на  основе  золота  333  пробы  приведены  в  таблице  17.

СПЛАВЫ ЗОЛОТА 583 И 585 ПРОБ

Физико-механические  свойства  некоторых  сплавов  на  основе  золота  585  пробы  приведены  в  таблице  13.
Химический  состав  золото-медных  сплавов  указан  в  таблице  14 (ГОСТ 6835-80).
Сплавы  золота  583  и  родственной  ей  585  пробы  обладают  хорошими  технологическими  свойствами, имеют  красивый  внешний  вид, высокие  антикоррозионные  и  механические  свойства.

СПЛАВЫ ЗОЛОТА 750 ПРОБЫ

Золотые  сплавы  750  пробы  делятся  на  цветные  и  белые. Технологические  и  декоративные  свойства  этих  сплавов  зависят  от  соотношения  меди  и  серебра  в  сплаве.
Особенностью  сплавов  марки  ЗлСрМ750  является  то, что  в  них  никогда  не  наблюдается  самопроизвольное  растрескивание  при  упорядочении, что  позволяет  подвергать  их  многократным  термообработкам.
Цвет  сплавов ЗлСрМ750  изменяется  в  зависимости  от  содержания  легирующих  элементов  от  зеленого (золото-серебро) до  красного (золото-медь).

СИСТЕМЫ СПЛАВОВ ЗОЛОТА

В  ювелирной  промышленности  для  изготовления  золотых  изделий  используют  в  большинстве  случаев  сплавы  системы  золото-серебро-медь, которые  могут  содержать  добавки  никеля, палладия, цинка, индия, кобальта, кадмия, бора.
Соотношение  серебра  и  меди  определяет  цветовые  оттенки  сплавов  и  их  механические  свойства.
В  обозначении  марок  сплавов  золота  буквы  означают: Зл – золото, Ср – серебро, Пл. – платина, М – медь, Н – никель, Ц – цинк, Пд – палладий, Рд – родий, И – иридий, Кд – кадмий.
Цифры  в  марках  сплавов  обозначают: в  золотых, золото-серебряных, золото-серебряно-медных, золото-медных  сплавах – массовую  долю  золота  и серебра  в  тысячных  долях (пробах); в  марках  золото-никелевых, золото-платиновых, золото-палладиевых, золото-медно-никелево-цинковых  сплавах – массовую  долю  второго, третьего  и  четвертого  компонентов.
Механические  свойства  сплавов  существенно  зависят  от  их  составов  и  режимов  термической  обработки. Чем  меньше  в  сплаве  серебра, тем  эффективнее  можно  упрочнять  сплав  в  результате  фазовых  превращений, поскольку  соотношение  золота  и  меди  в  нем  все  еще  мало  отклоняется  от  стехиометрического  состава  CuAu.
Составы  сплавов  различных  систем  приведены  в  таблицах 1-9.

ТРОЙНАЯ  СИСТЕМА  Au – Ag – Cu
Диаграмма  состояния. Если  диаграммы  состояния  двухкомпонентных  сплавов  изображаются  на  плоскости, то  процессы, происходящие  в  трехкомпонентном  сплаве, описываются  пространственной  диаграммой, которая  представляет  собой  трехгранную  призму (рис 1). В  основании   призмы  лежит  треугольник, углы  которого  соответствуют  чистым  металлам, а  стороны – двойным  системам (Au-Ag, Au-Cu, Ag-Cu). Из  кривых  ликвидуса  образуется  поверхность  ликвидуса. Выше  этой  поверхности  все  сплавы  находятся  в  жидком  состоянии. Кривые  солидуса  образуют  поверхность  солидуса. Между  этими  поверхностями  металл  находится  в  “тестообразном”  состоянии, т.е. сосуществует  расплав  и  твердые  кристаллы.
Концентрационные  треугольники  и  вертикальные  разрезы. На  практике  такие  объемные  диаграммы  не  используются. Наиболее  приемлемой  формой  диаграмм  тройной  системы  являются  концентрационные  треугольники  поверхностей  ликвидуса  и  солидуса.
Если  через  определенный  температурный  интервал  провести  горизонтальные  плоскости  через  поверхность  ликвидуса  и  спроектировать  линии  пересечения  на  основание  диаграммы, то  получим  концентрационный  треугольник  поверхности  ликвидуса (рис 2). Аналогично  строится  концентрационный  треугольник  поверхности  солидуса (рис 3). Линии  пересечения  плоскостей  называются  изотермами, так  как  горизонтальная  плоскость  отвечает  по  диаграмме  одной  определенной  температуре. Содержание  чистого  металла  в  сплаве  определяется  линией  параллельной  стороне  треугольника, лежащей  против  соответствующего  угла. Из  цифр  на  сторонах  треугольника  определяется  количественное  значение  компонента.
В  качестве  примера  возьмем  несколько  точек ( A, B, C) на  треугольнике  изотерм  ликвидуса (рис 2).
Эти  точки  отвечают  следующим  составам  сплавов:
A__________460/000 Au     360/000 Ag     180/000 Cu
B__________320/000 Au     280/000 Ag     400/000 Cu
C__________680/000 Au     280/000 Ag     260/000 Cu
Кроме  такого  изображения, связанного  с  горизонтальными  сечениями  и  проекциями  изотерм  на  плоскость  основания, рассмотрим  получение  вертикальных  сечений  в  той  же  диаграмме. Для  этого  рассмотрим  пространственную  диаграмму  на  рис 4, на  которой  изображена  лишь  поверхность  ликвидуса. Все  три  сечения    проходят  так, что  плоскость  разреза  равномерно  удалена  от  “угла  золота”. Благодаря  этому  все  точки  сечения  соответствуют  постоянному  содержанию  золота. Меняется  лишь  соотношение  серебра  и  меди.
Из  изотерм  ликвидуса  и  солидуса  можно  сделать  вывод  о  начале  и  конце  затвердевания  сплава, а  также  установить  соотношение  жидкой  и  твердой  фаз  в  области  плавления. Однако  из  этих  концентрационных  треугольников  нельзя  сделать  вывод  о  поведении  компонентов  в  твердом  состоянии. Эти  соотношения  дают  вертикальные  разрезы  диаграммы.
Структура  тройной  системы. Так  же, как  и  в  системе  AG-cu, в  тройной  системе  Au-Ag-Cu  различают  сплавы  с  эвтектикой  и  твердые  растворы. В  области  эвтектической  “канавки”, которая  простирается  от  точки  эвтектики  системы  Ag-Cu  до  точки  К (см  рис 2), образуя  эвтектические  сплавы  при  одновременном  выделении  α-  и  β-твердых  растворов.
α-твердый  раствор  представляет  собой  сплав  золота, серебра  и  небольшого  количества  меди (до 9%).
β-твердый   раствор – сплав  золота, меди  и  небольшого  количества  серебра (до 8%).
Сплавы, не  входящие  в  эвтектическую  область, кристаллизуются  так  же, как  в  описанной  ранее  системе Ag-Cu: если  содержание  серебра  больше  эвтектического  состава, то  как  доэвтектические, если  меньше – как  заэвтектические.
На  микрофотографии  структур  видны  большие  первичные  кристаллы  и  между  ними  мелкодисперсная  эвтектика. Соответственно  системе  Ag-Cu  сплавы, лежащие  вне  эвтектической  области, будут  затвердевать  как  твердые  растворы.
При  этом  образуется  однородная  структура, соответствующая  чистому  металлу. Если  состав  твердого  раствора  близок  к  сплавам  с  эвтектикой, то  при  медленном  охлаждении  происходит  частичное  распадение  твердого  раствора, т.е. выделение  второй  фазы.
Подобно  тому, как  это  было  описано  выше, можно  построить  тройную  диаграмму  механических  свойств. В  концентрационном  треугольнике  такой  диаграммы  все  усредненные  значения  рассматриваемых  величин, например  твердости  по  Бринелю, лежат  в  одной  плоскости (рис 5).
Как  видно  из  диаграммы, максимальную  твердость  имеет сплав  500/000 Au  розового  цвета. Сплавы, находящиеся  вблизи  угла  серебра, обладают  наименьшей  твердостью. Сплав  золота  750  пробы  красного  цвета, имеющий  в  своем  составе  эвтектику  Ag-Cu, имеет  наивысшую  твердость  среди  других  сплавов  золота  этой  системы.
Сравнивая  с  этой  диаграммой  концентрационный  треугольник  прочности  на  растяжение (рис 6), можно  видеть, что  последний  сильно  напоминает  диаграмму  твердости: сплавы  с  высокой  твердостью  имеют  большую  прочность.
В  диаграмме  относительного  удлинения (рис 7)  это  соотношение  обратное: сплавы  с  высокой  твердостью  и  прочностью  имеют  незначительное  удлинение. В  области  сплавов  золота  400  пробы  розового  цвета, относительное  удлинение  наименьшее.
Химическая  стойкость  системы  Au-Ag-Cu   меняется  неравномерно. Границы  стойкости  лежат  в  пределах  отношения  атомов  золота  к  общему  содержанию  атомов  как  2/8; 3/8; 4/8.  При  этом  учитывается  также  различие  серебра  и  меди  в  атомных  весах  и  в  химической  стойкости. По  Тамману  различают  следующие  группы  сплавов  системы  Au-Ag-Cu,  различающиеся  по  химической  стойкости (рис 8).
Стойкие (8/8 ...4/8; 100 ...50% атомов  золота).
Эти  сплавы  устойчивы  против  сильных  минеральных  кислот  и  растворяются  только  в  царской  водке.
Слабо  растворимые (4/8 ...3/8; 50....37,5% атомов  золота).
Сильные  кислоты  растворяют  компоненты  сплава  до  тех  пор, пока  содержание  атомов  золота  в  нем  не  достигнет  50%  и  сплав  не  станет  стойким.
Растворимые (3/8 ...2/8; 37,5 ...25%  атомов  золота).
Присадочные  материалы  под  действием  сильных  кислот  полностью  разрушаются  и  золото  остается  в  виде  нерастворимого  осадка.
Тускнеющие (2/8 ...0/8; 25 ...0%  атомов  золота).
Сплавы  этой  области  разлагаются  не  только  под  действием  кислот, но  даже  присутствие  в  воздухе  сероводорода, аммиака  и  влаги  вызывает  потускнение  их  поверхности.

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ДОБАВОК И ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА СПЛАВОВ ЗОЛОТА

МЕТАЛЛЫ
Помимо  основных  сплавов  золота, описанных  выше, важнейшими  являются  также  припои  и  сплавы  белого  золота. Для  того  чтобы  правильно  ориентироваться  в  возможностях  сплавления, необходимо  знать  взаимодействие  золота  и  его  основных  легирующих  элементов – серебра  и  меди  с  другими  присадочными  металлами. Кроме  того, необходимо  знать, с  какими  недостатками  можно  встретиться, если  содержание  присадочного  металла  в  сплаве  перейдет  допустимые  пределы.
Никель. Золото  и  никель  обладают  неограниченной  растворимостью  в  жидком, а  при  высоких  температурах  и  в  твердом  состояниях. Сплавы  системы  золото-никель  имеют  гранецентрированную  кристаллическую  решетку. Между 15  и  20%  по  массе  сплава (ат. доля 37-46%) при  950ºС  на  диаграмме   имеется  минимум, обусловленный  пересечением  линий  ликвидус  и  солидус.

При  охлаждении  сплавов  ниже  820ºС  происходит  распад  гомогенного  твердого  раствора  на  смесь  твердых  растворов  на  основе  золота  и  никеля. Легирование  золота  никелем, также  как  и  легирование  никеля  золотом, сопровождается  повышением  твердости  легируемого  металла. Никель  хорошо  растворяется  в  меди, а  в  серебре  он  практически  не  растворим. Никель  входит  в  состав  менее  благородного, чем  с  палладием, белого  золота  системы  золото-медь-никель-цинк. Для  придания  сплаву  белой  окраски  достаточно  содержания  в  сплаве  от  10 до 14% Ni. Максимум  белой  окраски  достигается  при  17%  никеля, поэтому  его  добавляют  в  сплавы  золота  585  пробы  для  получения  более  дешевого  неблагородного  белого  золота.
Из-за  различного  отношения  легирующих  металлов  сплава  к  никелю  возникают  значительные  трудности  при  обработке  этих  сплавов, которые  устраняются  добавками  других  металлов, например, цинка.
В  общем  можно  сказать, что  неблагородное  белое  золото  имеет  следующие  основные  недостатки:
1) твердость  и  прочность  сплавов  настолько  велики, что  обработка  их  вызывает  значительные  трудности;
2) при  отжиге  сплав  легко  окисляется  и  поэтому  должен  покрываться, например, борной  кислотой;
3) нельзя  производить  переплав  отходов  своими  силами,их  необходимо  сдавать  в  специализированный  плавильный  цех.
Палладий. Золото  и  палладий  обладают  неограниченной  растворимостью,  как  в  жидком, так  и  в  твердом  состоянии.
Содержания  16%  Pdдостаточно  для  того, чтобы  сплав  золота  приобрел  приятный  белый  цвет.белое  золото  с  добавками  палладия  превосходит  по  свойствам  сплавы  золота  с  никелем  и  является  более  благородным. Белое  золото  на  основе  палладия  дороже, чем  на  основе  никеля, но  имеет  ряд  преимуществ: обладает  более  высокой  пластичностью, чем  сплавы, легированные  никелем; имеет  лучший  блеск; белый  цвет  более  устойчив  при  нагреве.
Кобальт. В  отличие  от  железа  и  никеля  предельная  растворимость  кобальта  в  золоте  невелика  и  составляет  лишь  23,5%  при  эвтектической  температуре  996ºС, сильно  понижаясь  до  <0,2%  при  температуре, близкой  к  комнатной. Максимальная  растворимость  золота  в  кобальте  достигает  2,5%,  при  эвтектической  температуре  она  составляет  1,9%,  при  400ºС – 1,1%.
Низкая  растворимость  указывает  на  возможность  использовать  кобальт  для  упрочнения  золота. С  этой  целью  его  вводят  в  состав  золотых  электролитов  для  получения  твердых  покрытий.
Индий. Впервые  сведения  о  диаграмме  состояния  системы  Au-In  содержались  в  работе  О.Кубашевского. Он  указывал  на   образование  пяти  соединений: AuIn2, AuIn, Au7In3,  Au3In,  Au4In. Впоследствии  появились  данные  о  существовании  соединения  Au3In,  которое  образуется  в  результате  перитектической  реакции  при  400ºС. Предельная  растворимость  индия  в золоте  в  твердом  состоянии  составляет  9%.
Эвтектический  сплав  Au-In  используют  в  качестве  припоя  для  низкотемпературной  пайки  элементов  электронного  оборудования.
Цинк. Растворимость  цинка  в  металлах  тройной  системы  составляет: в  золоте  до  4%, в  серебре  до  20%, в  меди  до  40%. Чистое  золото  образует  уже  с  5%  Zn  хрупкое  соединение  Au3Zn, которое  не  образуется  в  тройном  сплаве  из-за  растворимости  цинка  в  меди. Добавка  нескольких  десятых  процента  цинка  в  расплав  системы  Au-Ag-Cu  перед  разливкой  оказывает  раскисляющее  действие  и  повышает  жидкотекучесть  сплава. Благодаря  добавкам  цинка  к  сплавам  золота  красноватого  цвета  последние  приобретают  желтоватый  цвет.
У  сплавов  золота  333  пробы  определенная  добавка  цинка  значительно  повышает  их  устойчивость  против  серы  и  сернистых  соединений.
Цинк  имеет  большое  значение  при  изготовлении  припоев. Небольшие  добавки  цинка  значительно  сужают  область  плавления  тройного  сплава. Введение  цинка  в  сплавы  белого  золота  системы  Au-Cu-Ni  делает  их  технологичнее, снижает  температуру  плавления, уменьшает  твердость.
Кадмий. Золото  растворяет  в  себе  в  твердом  состоянии  до  20%  кадмия, серебро – свыше  30%, медь – практически  не  растворяет  кадмий. Благодаря  добавкам  кадмия  сплавы  Au-Ag  зеленого  цвета  приобретают  более  интенсивную  окраску. Кадмий  еще  более, чем  цинк, понижает  область  плавления  тройной  системы. Совместное  введение  цинка  и  кадмия  более  существенно  понижает  температуру  плавления  тройной  системы, чем  при  вводе  их  порознь.
Цинк  и  кадмий. – важнейшие  присадочные  материалы  для  изготовления  припоев  благородных  металлов.
Следует  отметить, что  при  введении  в  сплавы  золота  более  4% Zn и  20%Cd при  открытой  плавке  и  разливке  на  воздухе  они  образуют  окислы, которые  прочной  пленкой  покрывают  слиток  и  при  деформации  приводят  к  шиферному  излому.
Алюминий. Пластичность  и  склонность  к  потускнению  сплавов  золота  увеличивается  из-за  присутствия  в  сплаве  незначительного  количества  алюминия. Однако, как  только  количество  алюминия  превысит  растворимость  его  в  серебре  и  меди, образуется  фиолетовое  хрупкое  соединение  Au4Al – “аметистовое  золото”. Алюминий  действует  и  как  легирующий  элемент (растворяется  в  сплаве), и  как  раскислитель (очищает  металл  от  газов  и  закиси  меди). Поскольку  в  результате  раскисления  в  расплаве  остается  окись  алюминия  Al2O3, поверхность  металла  ухудшается  уже  при  0,01% Al, а  при  0,05% Al  прокат  имеет  значительные  дефекты  поверхности. Предельно  допустимое  содержание  алюминия  в  сплаве  ЗлСрМ583-80  равно  0,005%  по  массе, что  соответствует  максимальному  фактическому  содержанию  алюминия  в  металле  централизованной  поставки.
Олово. Воздействует  на  механические  свойства  в  том  же  направлении, что  и  алюминий, и  тоже  ухудшает  качество  поверхности  металла. Установленный  предел  содержания  в  сплавах – 0,005% по  массе.
Сплавы  Au-Ag-Cu  могут  растворить  в  себе  без  заметного  вреда  дро  4%  олова. Хрупкость  сплавов  золота  из-за  загрязнения  их  оловянными  припоями  возникает  вследствие  присутствия  в  припое  свинца, а  не  олова. Если  количество  олова  в  сплаве  превысит  4%, то  образуется  окись  олова, которая  при  затвердевании  располагается  по  границам  зерен  и  делает  сплав  хрупким.
Свинец. Несколько  десятых  долей  процента  свинца  достаточно  для  того,чтобы  образовалось  хрупкое  соединение  Au2Pb. Оно  располагается  по  границам  зерен  и,так  как  это  соединение  плавится  при  418ºС, то  сплав  не  поддается  обработке  давлением. Свинец  может  попасть  в  сплав  из  свинцовистых  припоев  или  из  подкладок  при  выколотке  рельефа.

Железо. Из-за  высокой  температуры  плавления  и  легкой  окисляемости  железные  и  стальные  частицы, попавшие  в  сплав  золота, присутствуют  в  нем  в  виде  инородных  включений. Эти  включения  не  оказывают  какого-либо  влияния  на  свойства  сплава  при  обработке  давлением, но  значительно  ухудшают  обрабатываемость  металла  резанием  и  при  доводочных  операциях.
Согласно  ГОСТ  6585-72, содержание  железа  в  золотых  сплавах, применяемых  в  ювелирной  промышленности, не  должно  превышать  0,18%.
НЕМЕТАЛЛЫ.
Кремний, мышьяк, свинец, висмут  образуют  с  золотом  хрупкие  интерметаллические  соединения, которые  выделяются  в  виде  эвтектики  по  границам  зерен. Эти  твердые  выделения  настолько  снижают  пластичность  сплава, что  уже  нескольких  сотых  процента  достаточно  для  того, чтобы  сплав  стал  хладноломким.
Кремний. Он  может  попасть  в  расплав  из  материала  тигля, содержащего  кварц. С  золотом  кремний  образует  эвтектику, которая  плавится  при  температуре  370ºС. При  этом  обрабатываемость  сплава  в  целом  ставится  под  угрозу.
Сурьма. Золото  создает  с  сурьмой  только  одно  химическое  соединение  AuSb2 (55,26% Sb), образующееся  по  перетектической  реакции  при  460ºС  и  вступающее  в  эвтектическую  реакцию  с  золотом  при  380ºС. В  эвтектике  содержится  25% Sb.
Присутствие  небольших  количеств  сурьмы  и  висмута  в  сплавах  золота, применяемых  для  изготовления  ювелирных  изделий, согласно  ГОСТ 6825-72, не  должно  превышать  0,005%.
Сера. Попадает  в  сплавы  золота  при плавке  и  отжиге  под  слоем  древесного  угля, содержащего  серу, загрязненного  сернистыми  соединениями  городского  газа, а  также  при  пайке  изделий  в  гипсовых  формах. Остатки  серной  кислоты  после  травления  при  отжиге  и  пайке, разлагаясь, тоже  приводят  к  загрязнению  сплава  серой.
С  золотом  сера  не  вступает  во  взаимодействие, однако  она  активно  реагирует  с  легирующими  металлами – серебром  и  медью, с  никелем  и  металлами  платиновой  группы. Хрупкие  соединения  Ni3S2  образуют  с  никелем  эвтектику, которая  плавится  при  температуре  645ºС, и  для  образования  которой  достаточно  всего  0,05%  серы.
Во  избежание  попадания  в  сплав  белого  золота  серы  в  процессе  плавки  ее  проводят  не  в  графитовых  тиглях, а  в  корундовых.
В  сплаве  ЗлСрМ 583-80  содержание  серы  необходимо  ограничить  0,005% по  массе.
Фосфор. Применяется  в  виде  фосфористой  меди  для  раскисления  металла  при  выплавке  сплавов  золота.Как  и  кремний, фосфор  растворяется  только  в  меди, практически  не  растворяясь  ни  в  золоте, ни  в  серебре. Не  реагируя  с  золотом, с  легирующими  компонентами, фосфор  образует  хрупкие  соединения: Ag2P, Cu3P, Ni3P,  которые  образуют  легкоплавкие  эвтектики  с  Ag, Cu, Ni.
Действуя  как  раскислитель, фосфор  повышает  пластичность  сплавов  золота. Избыточный  фосфор, располагаясь  по  границам  зерен  в  виде  фосфидной  эвтектики, приводит  к  разрушению  металла  при  нагреве  выше  температуры  ее  плавления (например, при  нагреве  под  пайку  до  температур  порядка  800ºС). В  сплаве  ЗлСрМ 583-80  при  содержании  фосфора  до  0,03% по  массе  сохраняется  хорошая  поверхность  проката, но  по  границам  зерен  появляются  выделения  эвтектики. В  связи  с  этим  рекомендуется  ограничить  в  сплаве  ЗлСрМ 583-80  массовую  долю  фосфора  0,01%.
При  исследовании  на  красноломкость  сплавов  ЗлСрМ 750  пробы  централизованной  поставки  установлено, что  склонность  к  растрескиванию  при  нагреве  проявляют  полуфабрикаты, содержащие  более  0,001% P  и  имеющие  величину  зерна  более  0,03 мм.

ПРОИЗВОДСТВО ЗОЛОТА

Получение  золота  из  руды
извлечение  золота  из  руд  и  песков  россыпных  месторождений  производится  гравитационным  и  флотационным  обогащением.В  случае  добычи  из  руд  их  предварительно  подвергают  дроблению  и  измельчению.Золото  из  измельченного  материала  извлекают  либо  непосредственно, либо  после  его  обогащения.
Одним  из  методов  химического  извлечения  золота  является  амальгамация,известная  с  начала  промышленной  добычи  драгметаллов, но  в  настоящее  время  практически  не  используемая.по  данному  способу  измельченную  руду  обрабатывают  ртутью, которая  избирательно   смачивает  золото,  образуя  амальгаму, или  же  извлекают  золото  вследствие  только  поверхностного  амальгамирования  его  частичек. Амальгамацию  иногда  совмещают  с  измельчением. Очищенную  и  промытую  амальгаму  отжимают  для  удаления  избытка  ртути; ее  жидкую  часть  возвращают  на  извлечение  Au, а  отжатую  подвергают  отпарке – отгонке  ртути  путем  нагревания. В  результате  получают  черновое  золото, которое  отправляют  на  переплавку.
Наиболее  широко  распространенным  способом  извлечения  золота  является  растворение  его  в  водном  растворе  цианида  натрия  или  калия (после  механического  извлечения  крупных  частиц) в  присутствии  кислорода. Поскольку  извлечение  золота  резко  возрастает  при  повышении  концентрации  растворенного  кислорода, чаще  используют  чистый  кислород, а  не  воздух. Получающийся  комплекс  затем  разлагают  цинковой  пылью  или  стружкой  согласно  реакции: 2NaAu(CN)2 + Zn = NaZn(CN)4 + Au↓. Образовавшийся   шлам  золота  в  смеси  с  избытком  цинковой  пыли  обрабатывают  затем  серной  кислотой, промывают, отфильтровывают  и  плавят  с  добавкой  флюсов. Полученное  таким  образом  золото  содержит  много  примесей, для  очистки  от  которых  его  подвергают  аффинажу.
Извлечение  золота  из  песков  россыпных  месторождений  сводится  к  предварительному  разрыхлению  с  последующей  промывкой  на  шлюзе, представляющем  собой  наклонный  желоб, покрытый  перфорированными  стальными  листами, деревянными  трафаретами  или  пеньковыми  коврами, на  которых  задерживаются  частички  золота  при  промывке  водой  золотоносных  песков.
Более  совершенными  методами  являются: отсадка, производимая  с  помощью  отсадочных  машин, и  добыча  при  помощи  драг - сложных  агрегатов, в  которых  совмещается  добыча  и  извлечение  золота.
Золото  в  настоящее  время  добывают  с  помощью  драг, достигающих  высоты  четырехэтажного  дома, оснащенных  автоматическими  устройствами, приборами  дистанционного  управления, промышленными  телевизионными  установками. Мощная  драга, которую  обслуживают  всего  несколько  операторов, заменяет  труд  12 тысяч  старателей.
2получение  слитков
При  производстве  полуфабрикатов (полосы, проволока  и  др.)  из  чистого  золота  используют  слитки, выпускаемые  аффинажным  заводом.
Наиболее  эффективным  способом  получения  слитков  из  сплавов  золота, обеспечивающим  высокую  производительность  труда, качество  металла  и  рентабельность  производства, является  метод  непрерывного  литья  в  водоохлаждаемые  кристаллизаторы  или  бесслитковая  прокатка – совмещенный  метод  непрерывного  литья  с  последующей  деформацией.
Выбор  технологического  процесса  и  металлургического  оборудования  для  него  определяется  свойствами  сплава, номенклатурой  и  сортаментом  полуфабрикатов. Одним  из  решающих  факторов  являются  литейные  свойства  сплавов, определяющую  роль  в  которых  играют  склонность  к  зональной  ликвации, температурный  интервал  кристаллизации  и  прочностные  свойства  в  интервале  температур  затвердевания  слитка.
Значительная  обратная  ликвация  способна  привести  к  браку  по  химическому  составу, к  неравномерности  свойств  в  готовых  полуфабрикатах  и  наблюдается  в  сплавах, склонных  к  образованию  широких  двухфазных  областей  в  процессе  кристаллизации  слитка.
Экспериментальные  исследования  и  опыт  промышленного  использования  метода  непрерывного  литья  позволяют  разделить  сплавы  золота  на  три  группы  в  соответствии  с  их  литейными  свойствами.
1. малолегированные  сплавы  золота  и  сплавы  с  узкими  температурными  и  концентрационными  интервалами  кристаллизации, при  затвердевании  которых  не  образуются  или  образуются  незначительные  по  ширине  двухфазные  области. В  этих  сплавах  практически  отсутствует  склонность  к  ликвации. К  этой  группе  относятся  сплавы  следующих  составов, %: 75Au + 25Ag; 72,7Au + 27,3Ag; 60Au + 40Ag; 58,3Au _ 41,7Ag; 98Au + 2Cu; 91,6Au + 8,4Ag; 58,3Au + 41,7Ag; 37,5Au + 62,5Ag; Au-Pt с  содержанием  платины  15,7, 10 и 25%; сплавы Au-Pd c 2-40%Pd; Au-Ni c 2-20% Ni; 98Au + 2Co; Au + 0,2Pd и  др.
2. сплавы  со  средним  температурным  и  концентрационным  интервалами  кристаллизации, затвердевающие  с  образованием  двухфазных  областей  и  имеющие  относительно  небольшую  склонность  к  зональной  ликвации. Ко  второй  группе  сплавов  относится  большинство  трехкомпонентных  ювелирных  сплавов  системы  Au-Ag-Cu  типа ЗлСрМ 75-12,5; ЗлСрМ 58,3 – 8,0; ЗлСрм 33,5 – 33,5 и  др.
3. сплавы  с  широким  температурным  и  концентрационным  интервалами  кристаллизации, затвердевающие  с  образованием  значительных  двухфазных  областей, обладающие  высокой  склонностью  к  зональной  ликвации  и  широким  диапазоном  прочностных  характеристик  в  интервале  температур  затвердевания. К  этой  группе  относятся  золотые  припои  (58,3Au + 19Ag + 18Cu + 3Cd + 2Zn; 60Au + 10Ag + 20Cu + 10Cd) и ряд  многокомпонентных  сплавов  типа Au-Ag-Pd-Cu.
Каждой  группе  сплавов  должна  соответствовать  наиболее  рациональная  технологическая  схема  полунепрерывного  литья.
Анализ  современных  методов  литья  слитков  позволяет  выделить  три  основных  направления, по  которым  будут  развиваться  способы  непрерывного  литья:
1) полунепрерывное  или  непрерывное  литье  на  вертикальных, не  зависящих  от  плавильных  печей  установках  с  водоохлаждаемыми  кристаллизаторами  скольжения;
2) бесслитковая  прокатка (непрерывное  литье  с  совмещением  процесса  прокатки);
3) непрерывное  литье  заготовки  и  готовых  полуфабрикатов  на  установках  с  вертикально  или  горизонтально  вмонтированными  в  плавильную  печь  кристаллизаторами.
Для  сплавов  золота  всех  перечисленных  групп  наивысшие  технико-экономические  показатели  в  сочетании  с  высоким  качеством  металла  дает  метод  полунепрерывного  литья  на  вертикальных  установках.
Этот  метод  предназначен  для  литья  слитков, деформируемых  в  горячем  и  холодном  состояниях. Благодаря  его  применению  полностью  решается  проблема  массового  производства  высококачественных  полуфабрикатов  из  сплавов  золота.
Плавку  золота  и  его  сплавов  производят  в  графитно-шамотных  тиглях  на  высококачественных  индукционных  установках  различной  мощности. Сплавы  золота  с  высоким  содержанием  платины  или  палладия  плавят  в  алундовых  тиглях, так  как  оба  металла  склонны  поглощать  углерод  из  материала  тигля.
Защитные  флюсы  и  защитно-рафинировочные  флюсы  для  сплавов  золота – это  прокаленный  березовый  уголь, борнокислый  натрий, получаемый  при  нагреве  до  плавления  буры (Ba2B4O7∙5H2O). При  плавлении  бура  полностью  теряет  кристаллизационную  воду. Применяют  также  безводный  углекислый  натрий (Na2CO3) в  смеси  с  борнокислым  натрием, кальцинированную  соду, CaO, CaCl2, NaCl2, BaCl2  или  смеси  указанных  солей  с  прокаленным  березовым  углем в  зависимости  от  компонентов  сплава.
Лучшим  раскислителем  для  сплавов  золота, содержащих  медь, является  фосфористая  медь  марок  МФ1  и  МФ2. в  качестве  раскислителей  применяют  также  литий, цинк  и  кадмий  как  в  чистом  виде,   так  и  в  виде  сплавов  с  металлами, входящими  в  состав  сплава.
При  подготовке  шихтовых  материалов  для  плавки  сплавов  золота  необходимо  обращать  особое  внимание  на  чистоту  материалов  от  вредных  примесей. Одной  их  наиболее  вредных  примесей  во  всех  ювелирных  сплавах  (системы  Au-Ag-Cu) является  свинец: он  нерастворим  в  золоте  в  жидком  состоянии, не  образует  интерметаллиды Au2Pd  и AuPd2. допустимое  количество  Pd ограничивают,  поэтому  0,005%. При  более  высоком  содержании  свинца  пластичность  сплавов  резко  падает, а  при  более  0,06% Pd золото  становится  хрупким. Такое  же  вредное  влияние  и  по  такому  же  механизму (выделение  хрупких  интерметаллидов  по  границам  зерен) оказывает  теллур, его  содержание  в  сплавах  не  должно  превышать  0,01%. Резко  пластичность  золота  понижает  висмут; хотя  его  предельная  растворимость  в  золоте  в  пределах  нескольких  процентов, допустимое  содержание 0,01%.

СВОЙСТВА ЗОЛОТА

Атомарный  номер  золота  79, атомная  масса  196,9665,  атомный  объем  10,2 см3/моль. Природное  золото  моноизотропно  и  в  нормальных  условиях  инертно  по  отношению  к  большинству  органических  и  неорганических  веществ.
Золото  имеет  гранецентрированную  кубическую  решетку (ГЦК) с  периодом  0,407855 нм  при  25ºС  и  не  претерпевает  аллотропических  превращений. Плотность  при  комнатной  температуре  19,299 г/см3. температура  плавления  по  новейшим  данным  1046,49ºС.
Теплопроводность  золота  при  20ºС  составляет 0,743 кал/(см∙сºС) и  мало  изменяется  с  повышением  температуры. Удельное  электросопротивление  при  0ºС – 2,06 мкОм-см, а  температурный  коэффициент  электросопротивления  0,004ºС-1. золото – диамагнетик (намагничивается  против  внешнего  поля).
Желтый  цвет  золота  объясняется  характером  его  отражательной  способности  R в  видимой  части  спектра: R для  длин  волн 1  более 0,7 мкм – около 98,4%, а  при  уменьшении 1 до  0,5 мкм  резко  падает  до  40%. Высокая  отражательная  способность  сохраняется  и  в  инфракрасной  области, что  делает  золото  незаменимым  для  экранирования  космических  аппаратов, а  также  для  защиты  от  действия  радиоактивных  источников   при  умеренных  температурах.
Легирование  золота  другими  элементами  изменяет  его  оптические  свойства  и, следовательно, цвет, что  особенно  заметно  ввиду  наибольшей  чувствительности  человеческого  глаза  в  желто-зеленой  области  спектра. Палладий  снижает  R в  области  красного  цвета  и  при  значительном  содержании  придает  ему  серовато-белый  цвет. Медь  сдвигает  рост  R  золота  в  сторону  больших  длин  волн, поэтому  цвет  сплава  становится  красноватым. Добавки  серебра  придают  сплаву  зеленоватый  цвет, а  при  содержании  Ag  более  25%  цвет  становится  грязно-белым. Желтый  цвет  сохраняется  при  совместном  легировании  серебром  и  медью. Сплавы  белого  золота  получают  совместным  легированием  никелем, медью  и  цинком. Сплав, легированный  железом (атомная  доля  Fe 53%  или  18  карат)  получил  название  “голубое  золото” (истинный  цвет  серовато-белый).
Влияние  добавок  различных  металлов  на  предел  прочности  показан  на  рис.1. сильнее  всего  предел  прочности  увеличивает  кобальт, а  легирование  серебром  оказывает  наименьшее  влияние. Серебро  оказывает  наименьшее  влияние  и  на  прирост  удельного  электросопротивления  g. Введение V, Ti, Nb, Ta  в  количестве 2% (атомная  доля)увеличивает g  примерно  в  15  раз, тогда  как  введение  такого  же  количества  Ag  и  Pd – только  на  40%. На  величину  удельного  электросопротивления  значительное  влияние  оказывает  наклеп.

Как  благородный  металл, золото  химически  мало  активно. На  воздухе  оно  не  претерпевает  изменений. Золото  не  растворяется  ни  в  щелочах,  ни  в  большинстве  минеральных (серной, соляной, азотной, плавиковой), за  исключением  горячей  селеновой  кислоты   H2SeO4. золото  также  растворяется  в  смесях  минеральных  кислот: серной  с  азотной, марганцевой  с  серной, соляной  с  азотной (царской  водке)  и  растворе  хлорида  натрия  в  азотной  кислоте; в  водных  растворах  цианидов  щелочных  металлов, а  также  в  растворах  тиомочевины  в  присутствии  окислителей.
С  сухими  галогенидами  при  обычных  условиях  не  реагирует; с  кислородом, водородом, азотом  и  углеродом  не  соединяется  вплоть  до  температуры  плавления. Соединения  золота  химически  неустойчивы  и  большинство  из  них  разлагается  при  нагревании, а  некоторые – на  свету. Золото  склонно  к  образованию  комплексных  соединений. В  соединениях  валентность  Au равна  единице  или  трем.
Известны  следующие  соединения  золота: Au2O – монооксид (закись) золота, фиолетовый  порошок, образующийся  при  нагревании  гидрата  закиси  AuOH; Au2O3 – оксид (окись) золота, черно-бурый  порошок, получается  при  осторожном  обезвоживании  при  нагревании  гидрооксида  Au(OH)3. при  действии  газообразного  хлора  на  порошкообразное  золото  при  температурах  140-150ºС образуется  желто-бурое  хлорное  золото, растворимое  в  воде  и   спирте.
Из  раствора  золота  в  царской  водке (один  объем  азотной  кислоты  плотностью  1,28  и  три  объема  соляной  кислоты  плотностью  1,18) после  выпаривания   выделяются  желтые  кристаллы  золотохлористоводородной  кислоты  HauCl4∙3H2O, из  солей  которой  наиболее  важен  хлораурат  натрия  NaAuCl2∙2H2O, применяемый  в  фотографии.
В  водном  растворе  цианистых  натрия  и  калия  при  доступе  воздуха  золото  растворяется  с  образованием  комплексного  соединения: 4Au+8NaCN+H2O+O2=4NaAu(CN)2 +4 NaOH.на  этом  основан  один  из  важнейших  промышленных  способов  извлечения  золота  из  руд.

ЗОЛОТО И ЕГО СПЛАВЫ.

История  золота – это  история  цивилизации. Первые  крупицы  этого  металла  попали  в  руки  людей  несколько  тысячелетий  назад, и  тогда  же  он  был  возведен  человеком  в  ранг  драгоценного.
Самой  богатой  страной  древнего  мира  считался  Египет. Не  случайно  при  раскопках  захоронений  египетской  знати  археологи  находят  много  украшений  и  других  золотых  предметов.
“Отблески  золота  вспыхнули  всюду, чуть  только  брызнул  первый  луч... Золото  на  полу, золото  на  стенах, золото  там, в  самом  отдаленном  углу, где  рядом  со  стеной  стоит  гроб, золото  яркое  и  светлое, как  будто  бы  оно  только  что  вышло  совсем  новое  из  рук  золотых   дел  мастера...”, - писал  один  из  участников  первого  проникновения  в  могилу  неизвестного  фараона, найденную  в  1907 году  в  Долине  царей  близ  Фив, на  левом  берегу  Нила.
Спустя  15  лет  английский  археолог  Говард  Картер  обнаружил  там  же  гробницу  фараона  Тутанхамона, правившего  в  XIV веке  до  нашей  эры. Тысячелетия   сохранили  здесь  бесценные  произведения  древнего  искусства, многие  из  которых  сделаны  из  чистого  золота. Мумия  юного  фараона  покоилась  в  золотом  гробу, весившем  110  кг. необычайно  красива  маска  Тутанхамона, выполненная  из  золота  и  разноцветных  поделочных  камней.
Примерно  два  с  половиной  тысячелетия  назад  появились  первые  золотые  монеты. Родиной их  стала  Лидия – могущественное  рабовладельческое  государство, располагавшееся  в  западной  части  Малой  Азии. Лидия  вела  обширную  торговлю  с  Грецией  и  своими  восточными  соседями. Для  удобства  расчетов  при  торговых  сделках  лидийцы  ввели  в  обращение  золотую  чеканную  монету – статер.
После  завоевания  Лидии  персидским  царем  Киром  золотые  монеты  начали  чеканить  и  в  других  странах  Ближнего  и  Среднего  Востока.
Первые  русские  золотые  монеты  - гривенники  и  пятаки -  появились  в  начале  XVII века, выпущенные  в  обращение  Василием  Шуйским.
При  императрице  Елизавете  Петровне  появилась  крупная  золотая  монета  достоинством  в  10  рублей, получившая  название  “империал”.
Форма  самородного  золота  разнообразна. Листочки , зерна, сфероиды, октаэдры, палочки  и  т. д. Поверхность  частичек  самородного  золота  покрыта  пленками  других  веществ, главным  образом  гидроксида  железа, затрудняющих  извлечение  золота  при  промышленной  добыче.
Самородное  золото  почти  всегда  содержит  серебро (в  массовой  доле  от  5  до  30%)  и  почти  всегда – медь (в  массовой  доле  до  20%), изредка – металлы  платиновой  группы.
Из  полукустарного  промысла  добыча  золота  превратилась  в  одну  из  самых  современной  отраслей  промышленности. Старательский  лоток  можно  встретить  в  наши  дни  только  в  музее.
За  всю  историю  человечество  добыло  не  более  1000000 тонн  золота. Если  это  количество  золота  представить  в  идее  куба, то  высота  его  окажется  равной  всего  17  метрам. Только  в  земной  коре, по  мнению  геологов, заключено  приблизительно  100  миллиардов  тонн  золота.
Практически  неисчерпаемые  запасы  этого  металла  растворены  в  водах  рек, морей  и  океанов  нашей  планеты (0,01-0,05мг/т). многие  зарубежные  фирмы   ведут  сейчас  исследования  в  этой  области, может  быть, в  ближайшие  годы  океан  станет  неисчерпаемым  золотым  прииском.
Учеными  также  установлено, что  золото  присутствует  в  крови  и  тканях  живых  организмов (0,1 – 0,4мг/кг).
В  начале  XVI века испанские  и  португальские  завоеватели  нашли  более  доходный  способ  добычи  золота: они  подвергли  варварскому  грабежу  древние  государства  Америки, открытой  в  1492 году  Христофором  Колумбом.
Накопленное  за  много  веков  ацтеками, инками, майя  и  другими  народами  Нового  Света, золото  широким  потоком  хлынуло  в  Европу. У  древних  народов, населявших  Латинскую  Америку, золото  считалось  священным  металлом, металлом  бога  Солнца.
Золото – один  из  самых  тяжелых  металлов. Именно  это  свойство  позволило  Архимеду  уличить  в  мошенничестве  ювелиров  сиракузского  царя  Герона, изготовивших  по  его  заказу  золотую  корону.
Чистое  золото -  очень  мягкий  и  пластичный  металл. Кусочек  его  со  спичечную  головку  можно  вытянуть  в  проволоку  длиной  в  несколько  километров  или  раскатать  в  прозрачный  голубовато-зеленый  лист  площадью  50 м2.
Если  царапнуть  ногтем  по  чистому  золоту, на  нем  останется  след. Поэтому  золото, идущее  на  ювелирные  украшения, обычно  содержит  лигатуры – добавки  меди, серебра, никеля, кадмия, палладия  и  других  металлов, придающих  золоту  прочность.
Одно  из  самых  важных  свойств  золота – его  исключительно  высокая  химическая  стойкость. На  него  не  действуют  кислоты  и  щелочи. Лишь  “царская  водка” (смесь  азотной  и  соляной  кислот) способна  растворить  золото.
В  настоящее  время  сравнительно  большая  доля  добываемого  золота  идет  на  изготовление  ювелирных  изделий, украшений, сувениров  и  зубных  протезов, спрос  на  которые  продиктован  прежде  всего  модой  и  ценой  на  золото.
Использование  золота  в  таких  отраслях  промышленности, как  электроника, связь, космическая  техника, химия  меньше  зависит  от  колебаний  цен  на  золото.
Несомненно, что  если  бы  не  специфические  монетарные  функции  золота, этот  металл  гораздо  более  широко  применялся  бы  в  технике  уже  в  настоящее  время.

ЗОЛОТО В ПРИРОДЕ

Содержание  золота  в  земной  коре  по  данным  различных  источников   составляет  от  1  до  6∙10-7%, т.е. примерно  в  20  раз  меньше, чем  серебра  и  в  200  меньше, чем  ртути. Содержание  золота  в  морях  и  океанах  оценивается  величиной  порядка  1010 тонн, примерно  столько  же – в  речных  и  подземных  водах. Подсчитано, что  река  Амур  в  год  выносит  около  8,5тонн  золота. В  человеческих  волосах  содержится  до  430∙10-5%, в  зубах - 20∙10-5%, в  мускулах  рыб  значительно  меньше – 0,12∙10-7%.
В  природе  золото  находится, главным  образом, в  самородном  виде  и  представляет  собой  минерал, являющийся  твердым  раствором  серебра  в  золоте, содержащим  до  43%  серебра  с  примесями  железа, свинца, реже  висмута, ртути, платины, марганца, сурьмы  и  других  элементов. Реже  встречаются  разновидности  самородного  золота: купроаурит (около  20% Cu), висмутаурит (4% Bi), проперцит (8,2 – 11,6% Pd), родит (11,6% Rh), иридистое  золото (30% Ir  с  примесями Pt,Ag,Fe), платинистое  золото (10,5% Pt+Ir), амальгамы  AuHg2, Au2Hg, Au3Hg  и  химические  соединения – селениды  и  теллуриды.
К  золотосодержащим  материалам  относятся: самородное  золото, электрум, медистое  золото, теллурит  золота – корнерит, калаверит, сильвинит  и  др. Различают  коренные  месторождения, где  золото  находится  в  виде  включений  в  рудные  тела, россыпи. Последние  образуются  в  результате  разрушения  коренных  месторождений, выноса  золота  вместе  с  породой  природными  водами  и  отложения  его  в  долинах  рек  и  ручьев.
Отделенные  от  пустой  породы  мельчайшие  крупицы  золота  подвергают  дальнейшей  обработке, получая  небольшие  слитки.
Самородками  принято  называть  природные  куски  металлов  массой  более 5-12г  и  размером  в  поперечнике  более  4-5 мм. Самые  крупные  самородки  получают  имена  и  хранятся  в  музеях.
По  размеру  частиц  самородное  золото  делится  на  тонкодисперсное (1-5 мкм), пылевидное (5-50 мкм), мелкое (0,05-2 мм)  и  крупное (более 2 мм). Частицы  массой  более 5г  относятся  к  самородкам. Часто  самородное  золото  концентрируется  в  гидротермальных  месторождениях. Самый  большой  самородок  золота  в  России   весом  в  36кг  был  найден  в  1842 году  на  Урале  в  бассейне  реки  Миасс  мастеровым  Никифором  Сюткиным.
Золотоносные  месторождения  делятся  на  коренные  и  россыпные. Коренные  представлены  жилами, системами  жил, залежами  и  зонами  прожилково-вкрапленных  руд  протяженностью  от  десятков  до  тысяч  метров. Россыпные  формировались  в   процессе  разрушения  гор, за  счет  выноса  частиц  золота  водами  рек. Особый  тип  месторождения – метаморфированные  россыпи (золотоносные  конгломераты). К  этому  типу  относится  и  крупнейшее  в  мире  месторождение  “Витватерсранд”  в  ЮАР  с  запасами  золота  в  несколько  десятков  тысяч  тонн  при  концентрации  драгметалла  11,2 г на  тонну  руды.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА благородные металов.

Очень долгое время, почти до конца XVIII в., считалось, что существует всего 7 металлов: золото, серебро, ртуть, медь, железо, олово, свинец. Золото и серебро, не изменяющиеся при действии воздуха, влаги и высокой температуры, получили название совершенных, благородных металлов. Прочие же металлы, которые под действием воды и воздуха теряют металлический блеск, покрываясь налетом, а после прокаливания превращаются в рыхлые, порошкообразные «земли» или «окалины» (оксиды), были названы несовершенными, неблагородными.
Такое деление металлов нередко применяется и в наши дни, но с тем отличием, что к двум благородным металлам древнего мира и средневековья - золоту и серебру - на рубеже XVIII и XIX вв. прибавились платина и четыре ее спутника: родий, палладий, осмий, иридий. Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г.
Благородные металлы очень мало распространены в природе.
В природе благородные металлы встречаются почти всегда в свободном (самородном) состоянии. Некоторое исключение составляет серебро, которое находится в природе и в виде самородков, и в виде соединений, имеющих значение как рудные минералы (серебряный блеск, или аргентит Ag2S, роговое серебро, или кераргирит AgCl, и др.).
История благородных металлов - одна из самых интересных глав истории материальной культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях эпохи неолита (V-IV тысячелетия до н.э.).
И в древности, и в средние века основными областями применения золота и серебра были ювелирное дело и изготовление монет. При этом недобросовестные люди, как ремесленники, так и лица, стоявшие у власти, прибегали к обману, не гнушались сплавлением драгоценных металлов с более дешевыми - золота с серебром или медью, серебра с медью. Хорошо известен рассказ древнегреческого писателя Плутарха о том, как сиракузский царь Гиерон II поручил Архимеду узнать, нет ли примеси серебра в золотой короне, изготовленной по заказу царя.
Ученый, пользуясь открытым им законом, взвесил корону сначала на воздухе, а затем в воде и вычислил ее плотность. Она оказалась меньше, чем у чистого золота. Так был разоблачен корыстный ювелир.
Способ испытания золотых и серебряных изделий (особенно монет) на чистоту был известен уже в глубокой древности. Он состоял в сплавлении пробы металла со свинцом и затем в окислительном обжиге жидкого сплава в сосуде из пористого материала (костной золы). При этом свинец и другие неблагородные металлы окислялись. Расплавленная смесь оксида свинца PbO с другими оксидами всасывалась пористым материалом, а благородный металл оставался неокисленным. Зная массу взятой пробы и массу выделенного из него «королька» золота или серебра, определяли содержание благородного металла в пробе.
Совершенно очевидно, что Архимед не мог воспользоваться этим приемом для разрешения заданного ему вопроса; к тому же Гиерон II запретил повреждать корону. А пробирных игл в то время в Древней Греции не было, как не были известны и способы разделения золота и серебра.
Пробирные иглы изготовляют из золота и меди (или серебра и меди), взятых в различных отношениях, заданных заранее. На отполированной поверхности пробирного камня (черного кремнистого сланца) наносят черту сперва испытуемым изделием, затем пробирной иглой, наиболее близкой к нему по цвету, а потом иглами соседних составов. Сравнивая окраску всех этих черт, можно определить приблизительно содержание благородного металла в испытуемом предмете. Пробирные иглы применялись уже в Древней Индии. В Западной Европе появились около XIV в.
И в древности, и в средние века подделка золота и серебра была широко распространена. Несмотря на жестокие наказания, которые угрожали фальсификаторам монеты (начиная с отсечения кисти и кончая сожжением заживо), «проклятая страсть к золоту» брала верх. Та же страсть была движущей силой алхимии .
Называя главные моменты ранней стадии периода первоначального накопления капитала, К.Маркс прежде всего отмечает открытие золотых и серебряных рудников в Америке. Были найдены богатые месторождения золота в Мексике (1500), в Перу и Чили (1532), в Бразилии (1577). Серебряные руды были обнаружены во второй трети XVI в. в Мексике и Перу. В XVI в. большие количества золота и серебра стали поступать из Нового Света в Европу.
Первую в России золотую россыпь обнаружил весной 1724 г. крестьянин Ерофей Марков в районе Екатеринбурга. Ее эксплуатация началась только в 1748 г. Добыча уральского золота медленно, но неуклонно расширялась. В начале XIX в. были открыты новые месторождения золота в Сибири. С 1821 по 1850 г. в России было добыто 3293 т золота, т.е. почти в 3,9 раза больше, чем во всех остальных странах мира (893 т).
С открытием богатых золотоносных районов в США (Калифорния, 1848 г.; Колорадо, 1858 г.; Невада, 1859 г.; Аляска, 1890 г.), Австралии (1851), Южной Африке (1884) Россия утратила свое первенство в добыче золота, несмотря на то что были введены в эксплуатацию новые месторождения, главным образом в Восточной Сибири.
Добыча золота велась в России полукустарным способом, разрабатывались преимущественно россыпные месторождения. Свыше половины золотых приисков находилось в руках иностранных монополий. Самородная платина, по имеющимся данным, была известна в Древнем Египте, Эфиопии, Древней Греции и в Южной Америке. В XVIII в. испанские колонизаторы обнаружили в золотых россыпях в Колумбии самородки тяжелого тускло-белого металла, который не удавалось расплавить. Его назвали платиной (уменьшительное от исп. рlаtа - серебро). В 1744 г. испанский путешественник Антонио де Ульоа привез образцы платины в Лондон. Ученые очень заинтересовались новым металлом. В 1789 г. А. Лавуазье включил платину в список простых веществ. Но вскоре оказалось, что самородная платина содержит другие, еще неизвестные металлы.
В 1803 г. английский физик и химик У.Уолластон открыл в ней палладий, получивший свое название от малой планеты Паллады, и родий, названный так по розово-красному цвету его солей (от греч. rhodon - роза). В 1804 г. английский химик С.Теннант, исследуя остаток от растворения самородной платины в «царской водке» (смесь азотной и соляной кислот), нашел в нем еще два новых металла. Один из них - иридий - получил название вследствие разнообразия окраски его солей (от греч, iris - радуга). Другой был назван осмием по резкому запаху его оксида OsO4 (от греч. osme - запах). Наконец, в 1844 г. профессор Казанского университета К.К. Клаус открыл еще один спутник платины - рутений (от лат. Rhuthenia - Россия).
Материалом для исследования К.К. Клауса служили остатки от аффинажа (очистки) уральской самородной платины. Она была открыта в золотоносных песках Верх-Исетского горного округа в 1819 г. Вскоре и в других местах было найдено «белое», «лягушечье» золото или «серебрецо». В 1823 г. В. В. Любарский показал, что все эти находки не что иное, как самородная платина.
В 1824 г. на Урале было добыто 33 кг самородной платины, а в 1825 г. уже 181 кг. Незадолго перед этим (в 1823 г.) был уволен в отставку министр финансов Д.А. Гурьев, приведший Россию на грань денежной катастрофы. Его преемник Е.Ф.Канкрин, чтобы спасти положение, наметил в числе прочих мер чеканку платиновой монеты. В 1826 г. горные инженеры П.Г.Соболевский и В.В. Любарский разработали технологию получения ковкой платины.
Способ этот состоял в следующем: губчатую платину, полученную прокаливанием «нашатырной платины», т.е. гексахлорплатината аммония, набитую в цилиндрические железные формы, сильно сдавливали винтовым прессом и полученные цилиндры выдерживали при температуре белого каления около 36 ч, после чего из них отковывали полосы или прутки. К концу 1826 г. этим способом было получено 1590 кг ковкой платины. Ранее по способу парижского ювелира Жаннетти платину сплавляли с мышьяком. Сильным прокаливанием на воздухе мышьяк выжигали из полученных слитков, после чего их подвергали горячей ковке. Этот способ был крайне опасен для здоровья и сопряжен с большими потерями платины. За рубежом его заменил способ У.Уолластона, который хранился в тайне и был опубликован только в 1829 г. В основных чертах он схож со способом П.Г.Соболевского. Получение изделий посредством прессования и последующего спекания порошков металлов, карбидов и других соединений широко применяется под названием металлокерамики или порошковой металлургии.
В 1828 г. был начат выпуск платиновой монеты достоинством в 3,6 и 12 руб. Но в 1845 г. царское правительство решило прекратить ее чеканку, а в 1862 г. продало за бесценок иностранной фирме остатки от аффинажа платины, накопившиеся на Монетном дворе.
В конце XIX в. спрос на платину сильно возрос, в частности, вследствие ее применения как катализатора в производстве серной кислоты. Однако владельцы уральских платиновых приисков, которые поставляли тогда около 95% мировой добычи платины, вместо того чтобы наладить аффинаж платины и производство платиновых изделий и препаратов, предпочли продавать сырую платину за границу. Так, Россия, будучи монополистом по добыче самородной платины, оказалась вынужденной покупать за рубежом платиновую посуду, проволоку и др. Только в 1914 г. был запрещен вывоз сырой платины, а в 1915-1918 гг. построен платино-аффинажный завод в Екатеринбурге.
Вскоре (в 1918 г.) была введена государственная монополия на добычу, очистку и куплю-продажу драгоценных металлов. Тогда же по инициативе проф. Л. А.Чугаева был основан при Академии наук Институт по изучению платины и других благородных металлов (в 1934 г. вошел в состав Института общей и неорганической химии АН СССР). Его директорами были Л.А.Чугаев и Н.С.Курнаков.
В годы первой мировой и гражданской войн добыча золота и платины сильно упала. Но уже в 1921 г. Совнарком РСФСР издал постановление «О золотой и платиновой промышленности». В нем указывалось, что месторождения золота и платины составляют собственность государства, отмечалось особо важное значение их разработки и предусматривался ряд мер, направленных на восстановление и развитие добычи этих металлов. Так была возобновлена работа золотых и платиновых приисков, но с применением механизации в невиданных ранее масштабах. За годы Советской власти были открыты и введены в эксплуатацию месторождения золота в Сибири, Казахстане, Приморье и других районах СССР. Была налажена комплексная переработка медно-никелевых сульфидных руд Заполярья с извлечением из них драгоценных металлов.
В капиталистических странах (по оценке на 1970 г.) общая добыча золота составляла 1293,8 т, в том числе 999,7 т приходится на Южно-Африканскую Республику, 74,2 т - на Канаду, 52,9 т - на США, 21,5 т - на Австралию, остальное - на Японию, Мексику и Индию.
Главные зарубежные поставщики платины и ее спутников - ЮАР, Канада, Колумбия, США. Относительная стоимость платиновых металлов на рынках Запада (по данным конца 1960 г. составляла, если принять стоимость золота за единицу:

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Серебро обладает значительной химической стойкостью. В отличие от меди оно сохраняет металлический блеск при действии воздуха, влаги и углекислого газа. Но, подобно меди, серебро уже при комнатной температуре покрывается темным налетом сульфида Ag2S. Подобно меди, серебро легко растворяется в холодной разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата:
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2Н2O
и в горячей концентрированной серной кислоте с образованием сульфата:
2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2Н2O
Нитрат серебра - бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Из его водного раствора едкие щелочи осаждают бурый оксид серебра Ag2O, уже при 300°С распадающийся на кислород и серебро. Галогениды серебра AgCI, AgBr, AgI в воде нерастворимы, но AgF хорошо растворим. Эти соединения об¬разуют с аммиаком, цианидами щелочных металлов и тиосульфатом натрия хорошо растворимые комплексные соли.
Все соли серебра легко восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют на ней черные пятна мелкораздробленного серебра; отсюда старинное название AgNO3 - ляпис (от лат. lapis internalis - адский камень).
Для серебра наиболее характерна степень окисления +l. Известны лишь немногие соединения серебра со степенью окисления +2, напри¬мер фторид AgF2, нитрат Ag(NO3)2. Вода разлагает их с выделением солей Ag+1 и кислорода.
По сравнению с серебром золото значительно более стойко против химических воздействий. С неметаллами, кроме галогенов, оно не реагирует даже при нагревании. Кислоты - соляная, азотная, серная - на золото не действуют. Оно растворяется только в смеси соляной и азотной кислот (которую алхимики назвали «царской водкой» по ее способности растворять золото, считавшееся «царем металлов»). В этой смеси образуется хлор и нитрозилхлорид NOCl:
ЗНС1 + HNO3 = Сl2 + NOCl + 2Н20

Хлор с золотом дает хлорид золота (III) АuС1з. Он с соляной кислотой образует комплексную золото(Ш)хлороводородную кислоту H[AuCl4], которая выделяется при выпаривании ее раствора в виде желтых кристаллов состава H[AuCl4]*2H2O. Ее соль - тетрахлораурат натрия (оранжево-желтые кристаллы) - хорошо растворима в воде.
Золото растворяется также в растворах цианидов натрия или калия при доступе воздуха:
4Аu + 8NaCN + 2Н2O + Оз == 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Эта реакция, открытая в 1843 г. П.Р.Багратионом (племянником знаменитого полководца П.И.Багратиона), широко применяется для извлечения золота из руд.
Золото очень легко осаждается из растворов его соединений неорганическими восстановителями, например сульфатом железа (II):
2АuС1з + 6FeSO4 = 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 + 2Аu
или хлоридом олова (II):
2АuС1з + 3SnCl2 = 3SnCl4 + 2Аu
Если последнюю реакцию проводить в разбавленных растворах, получается пурпуровый коллоидный раствор золота в гексагидроксооловянной кислоте H2[Sn(OH)6], называемый «кассиевым пурпуром» (по имени немецкого врача А. Кассия, открывшего это явление примерно в середине XVII в.).
Многие органические вещества восстанавливают золото из его соединений.
Главнейшие свойства платиновых металлов приведены в таблице (см. выше). В VIII группе периодической системы элементов Д.И. Менделеева эти элементы образуют две триады («тройки»), а именно: 1) легкие платиновые металлы - рутений, радий, палладий, имеющие плотность около 12 г/см3; 2) тяжелые платиновые металлы - осмий, иридий, платина, имеющие плотность около 22 г/см3. Все платиновые металлы в чистом виде имеют серебристо-белый цвет. Все они, кроме осмия, не окисляются на воздухе и очень стойки против действия многих химических реагентов. В соединениях платиновые металлы проявляют различные степени окисления и сильно выраженную склонность к образованию комплексных соединений.
Необходимо, однако, отметить, что платиновые металлы в виде так называемой «черни» (мелкого черного порошка, получаемого восстановлением растворов соединений платиновых металлов) значительно химически более активны, чем те же металлы в виде слитков. Подобным образом рутений, радий, осмий и иридий, будучи сплавлены с платиной, цинком, медью и другими металлами, переходят в раствор при действии «царской водки», хотя она не действует на эти металлы, взятые отдельно.
Химические свойства платиновых металлов имеют много общего. Удобнее всего проследить это, если рассматривать диады, образованные стоящими одним под другим легким и тяжелым платиновыми металлами.
Таких диад три: 1) рутений, осмий; 2) радий, иридий; 3) палладий, платина.
Рутений и осмий хрупки и очень тверды. При действии кислорода и сильных окислителей они образуют оксиды RuO4 и OsO4. Это легкоплавкие желтые кристаллы. Пары обоих соединений имеют резкий, неприятный запах и очень ядовиты. Оба соединения легко отдают кислород, восстанавливаясь до RuO2 и OsO2 или до металлов. Со щелочами RuO4 дает соли (рутенаты):
2Ru04 + 4КОН = 2K2RuO4 + 2Н2O + О2
OsO4 дает с гидроксидом калия комплексное соединение K2[OsO4(OH)2].
Родий и иридий менее тверды и хрупки, чем рутений и осмий. В виде сплавов радий и иридий очень медленно растворяются в «царской водке» с образованием комплексных кислот. Компактные же родий и иридий нерастворимы даже в «царской водке» при нагревании. При прокаливании в атмосфере кислорода оба металла образуют оксиды Rh203 и IrO2, разлагающиеся при высоких температурах.
Палладий и платина - очень пластичные, сравнительно мягкие металлы. Палладий, подобно серебру, но в отличие от прочих платиновых металлов, растворяется при нагревании в азотной и концентрированной серной кислотах с образованием нитрата и сульфата палладия (II):
3Pd + 8HNO3 = 3Pd(NO3)2 + 4H2O+2NO
Pd + 2H2SO4 = PdSO4 + SO2 + 2Н20
На платину эти кислоты не действуют. «Царская водка» при слабом нагревании растворяет и палладий, и платину с образованием комплексных соединений - тетрахлорпалладиевой кислоты и гексахлорплатиновой кислоты.
Гексахлорплатиновая кислота - красно-коричневые кристаллы состава H2[PtCl6]*6H2O. Из ее солей большое значение для получения платины имеет гексахлорплатинат аммония -светло-желтые кристаллы, малорастворимые в воде. При прокаливании они разлагаются:
(NH4)2[PtCl6] = Pt + 2NH4Cl + С12
Платина остается в мелкораздробленном виде («платиновая губка»). Все платиновые металлы поглощают водород, особенно платина и палладий. Последний может поглотить до 900-1000 объемов водорода, при этом металл увеличивается в объеме и покрывается трещинами.
Металлургия благородных металлов существенно отличается от способов выплавки из руд таких металлов, как железо, медь, цинк, свинец, алюминий и магний. Объясняется это тем, что содержание благородных металлов в их рудах, как правило, очень невелико. Кроме того, значительные количества благородных металлов получают при очистке (рафинировании) «черновых» металлов - свинца, меди, никеля. В частности, свыше 80% добычи серебра получают в качестве одного из продуктов рафинирования свинца, выплавленного из сульфидных свинцовых и свинцово-цинковых руд. Такой свинец, так называемый веркблей, всегда содержит примесь серебра. Чтобы его выделить, расплавленный и нагретый докрасна веркблей перемешивают с цинком, который образует с серебром интерметаллические соединения, имеющие меньшую плотность, чем расплавленный свинец, и более высокую температуру затвердевания. Поэтому при охлаждении веркблея на его поверхность всплывает «серебристая пена» - затвердевший сплав цинка, серебра и свинца. Эту пену, собирают и затем сильно нагревают в ретортах из смеси огнеупорной глины с графитом. После удаления цинка в виде паров в реторте остается сплав серебра и свинца. Его подвергают купелированию, состоящему в том, что на поверхность серебристого свинца, помещенного в печь с подом из пористого материала, направляют струю воздуха. Свинец при этом окисляется в оксид свинца PbO «свинцовый глет», который плавится, частично всасывается материалом пода, частично стекает в приемник. Вместе со свинцом окисляются и другие металлы, их оксиды удаляются с «глетом». Полученное сырое серебро очищают, лучше всего электролизом. Анодами служат пластины, отлитые из сырого серебра, катодами - тонкие листы из чистого серебра, электролитом - раствор нитрата серебра. При пропускании тока аноды растворяются, образуя катионы Ag+. Они разряжаются на катодах, где чистое серебро осаждается; примеси же (например, золото) накапливаются на дне ванны в виде илообразного осадка, называемого шламом (от нем. Schlamm - ил).
Электролизом можно также отделить серебро от свинца. В этом случае аноды отливаются из серебристого свинца, .катоды делают из чистого листового свинца; электролитом служит гексафторокремниевая кислота H2[SiF6]. Чистый свинец осаждается на катодах, а серебро (вместе с золотом и платиновыми металлами) выпадает на дно в виде шлама.
Одним из важных источников для получения серебра (и золота) является шлам, образующийся при электролитическом рафинировании меди. При этом процессе анодами служат литые пластины из меди огневого рафинирования, катодами - тонкие листы из электролитической меди, электролитом - раствор сульфата меди (II) с добавкой серной кислоты. Оседающий на дне ванны шлам высушивают и сплавляют под слоем смеси соды с селитрой. Полученный сплав «металл Даре» содержит 93-97% серебра, 2,0-2,5% золота, остальное - медь и примеси. Его очищают электролизом. Золото (иногда платина и палладий) выпадает в виде шлама.
Руды золота содержат обычно очень немного этого металла (от 3 до 16 г на 1 т). Поэтому измельченную руду сперва подвергают обогащению. Из полученного концентрата извлекают золото очень слабым раствором цианида натрия (иногда кальция) при одновременном продувании воздухом. Золото (и серебро) переходит в раствор в виде комплексных цианидов Na[Au(CN)2] и Na[Ag(CN)2]. Из этого раствора золото (и серебро) осаждают цинком, продукт реакции обрабатывают разбавленной соляной или серной кислотой для удаления цинка, остаток высушивают и сплавляют. Окончательную очистку золота производят электролизом в солянокислом растворе хлорида золота (III), подогретом до 60-70°С. В этих условиях золото осаждается на катодах из чистого листового золота, серебро выпадает в виде шлама. Платина переходит в электролит; ее удаляют в виде гексахлорплатината аммония, добавляя к электролиту хлорид аммония.
Разделение платиновых металлов и получение их в чистом виде (аффинаж) - очень сложная задача, требующая большой затраты труда, времени, дорогих реактивов, а также высокого мастерства. Самородную платину, платиновый «лом» и другой материал прежде всего обрабатывают «царской водкой» при слабом нагревании.
При этом полностью переходят в раствор платина и палладий в виде Н2[PtСl6] и H2[PdCI6], медь, железо и никель - в виде хлоридов CuCl2, FeCl3, NiCl2. Частично растворяются родий и иридий в виде H3[RhCl6] и H2[IrCI6]. Нерастворимый в «царcкой водке» остаток состоит из соединения осмия с иридием, а также сопутствующих минералов (кварца SiO2, хромистого железняка FeCr2O4, магнитного железняка Fе3О4 и др.).
Отфильтровав раствор, из него осаждают платину хлоридом аммония. Однако, чтобы осадок гексахлорплатината аммония не содержал иридия, который образует также труднорастворимый гексахлориридит (IV) аммония (NH4)2[IrCl6], необходимо восстановить Ir (IV) до Ir (III). Это производят прибавлением, например, тростникового сахара C12H22O14 (способ И.И.Черняева). Гексахлориридит (III) аммония растворим в воде и хлоридом аммония не осаждается.
Осадок гексахлорплатината аммония отфильтровывают, промывают, высушивают и прокаливают. Полученную платиновую губку спрессовывают, а затем сплавляют в кислородо-водородном пламени или в электрической высокочастотной печи.
Из фильтра от гексахлорплатината аммония извлекают палладий, родий и иридий; из сплава иридия выделяют иридий, осмий и рутений. Необходимые для этого химические операции очень сложны.
В настоящее время главным источником получения платиновых металлов служат сульфидные медно-никелевые руды. В результате их сложной переработки выплавляют так называемые «черновые» металлы - загрязненные никель и медь. При их электролитическом рафинировании благородные металлы накапливаются в виде анодного шлама, который направляют на аффинаж.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Серебро и золото - очень пластичные, тягучие и сравнительно мягкие металлы. Из серебра можно вытянуть проволоку длиной 100 м, масса которой всего 0,045 г; масса золотой проволоки той же длины - 0,04 г. Серебро и золото можно проковать в тончайшие листки (до 0,4 мкм), просвечивающие синевато-зеленым или зеленым цветом. Для придания твердости серебро и золото сплавляют с медью. Из этого сплава изготовляют ювелирные и другие изделия. Содержание благородного металла в 1 кг его сплава, выраженное в граммах, называется его пробой.
В нашей стране установлены пробы: 375, 500, 583, 750, 958 для золота и 800, 785, 916 для серебра. В Англии, США, Швейцарии и некоторых других странах проба выражается в условных единицах - каратах. Проба чистого металла принята за 24 карата (проба 1000). Золото 18 каратов - то же самое, что золото 750-й пробы, и т.д. Золотая монета в России и во многих других странах чеканилась из золота 900-й пробы, серебряная из серебра 900-й и 500-й пробы. В настоящее время чеканка монеты из сплавов благородных металлов не производится. Однако благородные металлы, их сплавы и химические соединения получают все возрастающее применение в технике. Здесь можно только упомянуть главнейшие из них.
В течение нескольких столетий при изготовлении зеркал поверхность стекла покрывали амальгамой олова - сплавом ртути с оловом. Эта работа вследствие ядовитости ртутных паров была крайне вредной для здоровья. В 1856 г. знаменитый немецкий химик Ю.Либих нашел способ покрытия стекла тончайшим слоем серебра. Сущность способа состоит в восстановлении серебра из аммиачного раствора его солей глюкозой. На поверхности стекла оседает тонкий прочный налет серебра, заменяющий амальгаму. Этот быстрый, безвредный и недорогой способ окончательно вытеснил прежний только в начале XX в.
Серебро является наилучшим проводником электричества. Его удельное сопротивление при 20 равно 0,016 Ом*мм/м (оно равно 0,017 для меди, 0,024 для золота и 0,028 для алюминия). Интересно, что во время второй мировой войны Государственное казначейство США выдало «Манхэттенскому проекту» 14 т серебра для использования как проводника в работах по созданию атомной бомбы. Вследствие хорошей электрической проводимости и стойкости против действия кислорода при высоких температурах серебро применяется как важный в электротехнике материал.
Благодаря стойкости серебра против едких щелочей, уксусной кислоты и других веществ из него изготовляют аппаратуру для химических заводов, а также лабораторную посуду. Оно служит катализатором в некоторых производствах (например, окисления спиртов в альдегиды). Сплавы на основе серебра применяют также для изготовления ювелирных изделий, зубных протезов, подшипников и др. Соли серебра используют в медицине и фотографии. Не так давно иодид серебра AgI в виде аэрозоля получил применение для искусственного вызывания дождя. Мельчайшие кристаллики иодида серебра, введенные в облако, служат центрами, на которых происходит конденсация водяного пара и слияние мельчайших капелек воды в крупные дождевые капли.
Золото применяют в виде сплавов, обычно с медью, в ювелирном и зубопротезном деле. Сплавы золота с платиной, очень стойкие против химических воздействий, используют для изготовления химической аппаратуры. Соединения золота применяют также в медицине и в фотографии.
Практические применения платиновых металлов обширны и разнообразны. Они используются в промышленности, приборостроении, зубоврачевании и ювелирном деле.
Стойкость против воздействия кислорода даже при высоких температурах, кислото- и жароупорность делают платину, родий, иридий ценными материалами для лабораторной и заводской химической аппаратуры. Тигли из радия, иридия применяют для работ со фтором и его соединениями или для работ при очень высокой температуре. Общая масса платиновых лодочек на одном из заводов, изготовляющих стеклянное волокно, составляет несколько сот килограммов. Из сплава 90% Pt + 10% Ir изготовлены международные эталоны метра и килограмма. В частях приборов, где требуется большая твердость и стой- кость против износа, используют природный осмистый иридий. Очень светлый и не темнеющий со временем сплав 80% Pd + 20% Ag применяют для изготовления шкал астрономических и навигационных приборов.
По способности отражать свет родий лишь немного уступает серебру. Он не тускнеет со временем, поэтому зеркальные поверхности астрономических приборов предпочитают покрывать родием. Для измерения температур до 1600°С служат термопары из тонких проволок - из платины и из сплава 90% Pt+10% Rh. Более высокие температуры (до 2000°С) можно измерять термопарой из иридия и сплава 60% Rh + 40% Ir.
Платиновые металлы, а также их сплавы катализируют многие химические реакции, например окисление SO2 в SO3. Однако в настоящее время эти катализаторы заменяют другими веществами, более дешевыми.
Один из сильнейших ядов не имеющий запаха, - оксид углерода (II) СО - легко обнаружить, если внести в газовую смесь полоску фильтровальной бумаги, смоченную раствором хлорида палладия:
PdCl2 + CO + H2O = CO2 + 2HCl + Pd
Вследствие выделения мелкораздробленного палладия бумага чернеет.
Сплавы платины и палладия, которые не темнеют со временем и не имеют привкуса, применяют в стоматологии. На научные и промышленные цели идет около 90% всех платиновых металлов, остальное - на ювелирное производство.
Орден "Победа" и орден Суворова 1-й степени изготовляют из платины.

История благородных металлов

История благородных металлов - одна из самых интересных глав истории материальной культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях эпохи неолита (V - IV тысячелетия до н. э.). В Египте, Индии, Китае и других странах в IV _ III тысячелетиях до н. э. добывали золото и серебро, из которых изготовляли различные предметы. (Интересно, что в Древнем Египте серебро ценилось дороже золота.) Золото и серебро использовались как деньги в Египте, Индии, Китае и государствах Месопотамии уже за 1500 лет до н. э., а в Древней Греции - шоло VII в. до н. э. В VII в. до н. э. в Лидии началась" чеканка монеты, откуда она распространилась на другие государства античного мира: Грецию, Персию, Карфаген и Рим (VI - V вв. до н-. э.). Древнейшим монетным металлом был электрон - природный сплав золота с 20 - 40% серебра. В VI в. до' н. э. лидийский царь Крез заменил электрон золотом; этому примеру последовали азиатские государства. В Греции и ее колониях монетным металлом было серебро. В Древнем Риме монеты первоначально чеканились из меди, но в 269 г. до н. э. произошел переход на серебряную единицу (сестерций).

Применение благородных металлов в электронной технике

Благородные металлы и их сплавы имеют хорошую электропроводность, высокую температуру плавления и отражательную способность, стойки к коррозии, что определяет их широкое применение. Из них изготавливают различные контакты, выводы интегральных микросхем и других полупроводниковых приборов, сопротивления с малыми температурными коэффициентами расширения и термоэдс (в паре с медью) (термометры сопротивления и термопары нагревательных элементов, работающих в особых условиях).

Золото используют в электронной технике как контактный материал, материал для коррозионно-устойчивых покрытий резонаторов СВЧ, внутренних поверхностей волноводов. Существенным преимуществом золота как контактного материала является его стойкость против образования сернистых и окисных пленок в атмосферных условиях, как при комнатной температуре, так и при нагревании. Его используют в слаботочных коммутирующих устройствах (например, в герконах). Тонкие пленки золота применяются в качестве полупрозрачных электродов в фоторезисторах и полупроводниковых фотоэлементах. В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной.

Высокие значения удельных теплоемкости, теплопроводности и электрической проводимости серебра обеспечивают по сравнению с другими металлами наименьший нагрев контактов и быстрый отвод теплоты от контактных точек. На основе серебра как токопроводящего компонента изготавливают металлокерамические контакты. Как проводниковый материал серебро применяют для получения гальванического покрытия в ВЧ- и СВЧ-устройствах. Серебро хорошо паяется обычными припоями. Но атомы серебра мигрируют по поверхности и внутрь диэлектрика в условиях повышенных температур и влажности, и коррозионная стойкость серебра ниже, чем у других благородных металлов. В частности, серебро обладает склонностью к образованию непроводящих темных пленок сульфида серебра в результате взаимодействия с сероводородом, следы которого всегда присутствуют в атмосфере. Наличие влаги ускоряет протекание реакции.

Чистую платину и ее сплавы применяют в термометрии. Платина очень стойка к химическим реагентам, прекрасно поддается механической обработке, вытягивается в очень тонкие нити и ленты. В отличие от серебра платина не образует сернистых пленок при взаимодействии с атмосферой, что обеспечивает платиновым контактам стабильное переходное сопротивление. Платину применяют для изготовления термопар, рассчитанных на рабочие температуры до 1600оС (в паре со сплавом платинородий). Вследствие малой твердости платина редко используется для контактов в чистом виде, но служит основой для некоторых контактных сплавов. Наиболее распространенными являются сплавы платины с иридием. Такие сплавы не окисляются, имеют высокую твердость, малый механический износ, допускают большую частоту включений.

Ряд свойств палладия близок к свойствам платины, при этом палладий в несколько раз дешевле. Но его реакционная способность выше, чем у платины. Это единственный из платиновых металлов, который растворяется в горячей концентрированной азотной и серной кислотах. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5% палладия). Свойство палладия поглощать водород (объем поглощенного водорода до 900 раз больше собственного объема) используется в вакуумной технике. Водородом, выделенным палладием при нагреве, наполняют некоторые типы газоразрядных приборов. Палладий и его сплавы с серебром и медью применяют в качестве контактных материалов.

Благородные металлы и сплавы на их основе широко применяются в различных отраслях: в химическом машиностроении и лабораторной технике, в медицине (для изготовления инструментов, деталей, приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра), в ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве. Из серебра изготавливают зеркала высокого качества. В качестве покрытий других металлов благородные металлы предохраняют основные металлы от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие им (например, высокая отражательная способность, цвет, блеск и т.д.). Покрытия из золота наносят на внешнюю поверхность космических кораблей и спутников для улучшения отражения ими электромагнитного излучения Солнца. Высокие каталитические свойства некоторых благородных металлов позволяют применять их в качестве катализаторов. Золото сохраняет значение в экономике.

История добычи благородных металлов

Очень долгое время, почти до конца XVIII в., считалось, что существует всего 7 металлов: золото, серебро, ртуть, медь, железо, олово, свинец. Золото и серебро, не изменяющиеся при действии воздуха, влаги и высокой температуры, получили название совершенных, благородных металлов. Прочие же металлы, которые под действием воды и воздуха теряют металлический блеск, покрываясь налетом, а после прокаливания превращаются в рыхлые, порошкообразные «земли» или «окалины» (оксиды), были названы несовершенными, неблагородными.

Такое деление металлов нередко применяется и в наши дни, но с тем отличием, что к двум благородным металлам древнего мира и средневековья – золоту и серебру – на рубеже XVIII и XIX вв. прибавились платина и четыре ее спутника: родий, палладий, осмий, иридий. Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г.

Благородные металлы очень мало распространены в природе.

В природе благородные металлы встречаются почти всегда в свободном (самородном) состоянии. Некоторое исключение составляет серебро, которое находится в природе и в виде самородков, и в виде соединений, имеющих значение как рудные минералы (серебряный блеск, или аргентит Ag₂S, роговое серебро, или кераргирит AgCl, и др.).

История благородных металлов – одна из самых интересных глав истории материальной культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях эпохи неолита (V-IV тысячелетия до н.э.).

И в древности, и в средние века основными областями применения золота и серебра были ювелирное дело и изготовление монет. При этом недобросовестные люди, как ремесленники, так и лица, стоявшие у власти, прибегали к обману, не гнушались сплавлением драгоценных металлов с более дешевыми – золота с серебром или медью, серебра с медью. Хорошо известен рассказ древнегреческого писателя Плутарха о том, как сиракузский царь Гиерон II поручил Архимеду узнать, нет ли примеси серебра в золотой короне, изготовленной по заказу царя.

Ученый, пользуясь открытым им законом, взвесил корону сначала на воздухе, а затем в воде и вычислил ее плотность. Она оказалась меньше, чем у чистого золота. Так был разоблачен корыстный ювелир.

Способ испытания золотых и серебряных изделий (особенно монет) на чистоту был известен уже в глубокой древности. Он состоял в сплавлении пробы металла со свинцом и затем в окислительном обжиге жидкого сплава в сосуде из пористого материала (костной золы). При этом свинец и другие неблагородные металлы окислялись. Расплавленная смесь оксида свинца PbO с другими оксидами всасывалась пористым материалом, а благородный металл оставался неокисленным. Зная массу взятой пробы и массу выделенного из него «королька» золота или серебра, определяли содержание благородного металла в пробе.

Совершенно очевидно, что Архимед не мог воспользоваться этим приемом для разрешения заданного ему вопроса; к тому же Гиерон II запретил повреждать корону. А пробирных игл в то время в Древней Греции не было, как не были известны и способы разделения золота и серебра.

Пробирные иглы изготовляют из золота и меди (или серебра и меди), взятых в различных отношениях, заданных заранее. На отполированной поверхности пробирного камня (черного кремнистого сланца) наносят черту сперва испытуемым изделием, затем пробирной иглой, наиболее близкой к нему по цвету, а потом иглами соседних составов. Сравнивая окраску всех этих черт, можно определить приблизительно содержание благородного металла в испытуемом предмете. Пробирные иглы применялись уже в Древней Индии. В Западной Европе появились около XIV в.