Lõpetanud: SP - 00 - D1 rühma õpilane Ivanov Sergei Tihhonovitš

Kontrollis: Egorov S.N.

Volgodonsk

Seoses sidetehnoloogia, elektroonika-, lennundus-, kosmose- ja muude tööstusharude kiire arenguga on huvi kulla vastu märgatavalt kasvanud. Praeguseks on välja töötatud suur hulk uusi kullasulameid, samuti tehnoloogilisi protsesse kulla pealekandmiseks ja mitmekihiliste materjalide saamiseks.

Kulla levimus looduses

Maakoores on kulda 20 korda vähem kui hõbedat ja 200 korda vähem kui elavhõbedat. Kulla ebaühtlane jaotus maakoore eri osades muudab selle geokeemiliste omaduste uurimise keeruliseks. Mered ja ookeanid sisaldavad umbes 10 miljardit tonni kulda. Umbes sama palju kulda leidub jõe- ja põhjavees.

Suurenenud kullasisaldust leidub kullakandvates piirkondades voolavate allikate ja jõgede vetes. Looduses leidub kulda peamiselt looduslikul kujul ja see on mineraal, mis on hõbeda tahke lahus kullas, mis sisaldab kuni 43% Ag, vase, raua, plii, harvemini vismuti, elavhõbeda, plaatina, mangaani lisanditega. ja muud elemendid. Lisaks leidub kulda looduslike amalgaamide, aga ka keemiliste ühendite - soleniidide ja telluriidide kujul. Osakeste suuruse järgi jaguneb looduslik kuld peeneks (1–5 mikronit), tolmuseks (5–50 mikronit), peeneks (0,05–2 mm) ja jämedaks (üle 2 mm). Osakesed, mis kaaluvad üle 5 g, on tükid. Suurimad tükid - "Halterman Plate" (285 kg) ja "The Desired Stranger" (71 kg) leiti Austraaliast. Nugileiud on teada paljudes Uuralite, Siberi, Jakuutia ja Kolõma piirkondades. Looduslik kuld on koondunud hüdrotermilistesse ladestustesse.

Kullahoiused jagunevad esmaseks ja lahtiseks. Kullamaardlad tekkisid erinevatel geoloogilistel ajastutel erinevatel sügavustel – kümnetest meetritest kuni 4 – 5 km kaugusele maapinnast. Primaarseid ladestusi esindavad veenid, veenide süsteemid, ladestused ja veenide tsoonid - levinud maagid, mille pikkus ulatub kümnetest tuhandeteni. Maa ajaloo pika perioodi jooksul hävisid mäed ja vesi kandis kaasa kõik, mis jõgedes ei lahustunud. Samal ajal eraldati rasked mineraalid kopsudest ja kogunesid kohtadesse, kus voolukiirus on väike. Nii tekkisid suhteliselt suure kulla kontsentratsiooniga platser-maardlad. Tööstuslikud platserid moodustuvad reeglina primaarsete lademete lähedal. Teatud osa kulla mikroskoopilistest osakestest jääb asetajatesse, kuid selle ekstraheerimise võimatuse tõttu pole sellel praktilist väärtust. Osa kulla mikroskoopilistest ja kolloidsetest osakestest kantakse veeallikatega meredesse, ookeanidesse ja järvedesse, kus see hajub peenemate suspensioonidena või on mudasetes setetes. Seega hävib erosiooniprotsesside toimel suurem osa kullast pöördumatult.

Keemilised omadused

Hoolimata asjaolust, et kuld D.I.Mendelejevi perioodilises süsteemis on hõbeda ja vasega samas rühmas, on selle keemilised omadused palju lähedasemad plaatinarühma metallide keemilistele omadustele. Paari Au - Au (111) elektroodide potentsiaal on -1,5 V. Nii kõrge väärtuse tõttu ei mõju lahjendatud ja kontsentreeritud HCI, HNO, HSO kullale. HCl-s lahustub see aga oksüdeerivate ainete, nagu magneesiumdioksiid, raudkloriid ja vask, juuresolekul, samuti kõrge rõhu ja kõrge temperatuuri all hapniku juuresolekul. Kuld lahustub kergesti ka HCI ja HNO segus (aqua regia). Keemiliselt on kuld mitteaktiivne metall. Õhus see ei muutu isegi tugeva kuumutamise korral. Kuld lahustub kergesti kloorivees ja leelismetallide tsüaniidide gaseeritud lahustes. Elavhõbe lahustab ka kulda, moodustades amalgaami, mis muutub tahkeks rohkem kui 15% kullast. Teada on kaks kullaühendite seeriat, mis vastavad oksüdatsiooniastmetele +1 ja +3. Niisiis, kuld moodustab kaks oksiidi - kuldoksiid(1) või kuldoksiid, AuO ja kuldoksiid(111) või kuldoksiid, AuO. Ühendid, milles kulla oksüdatsiooniaste on +3, on stabiilsemad. Kullaühendid redutseeritakse kergesti metalliks. Redutseerivad ained võivad olla vesinik kõrge rõhu all, paljud metallid pingevahemikus kuni kuld, vesinikperoksiid, kaks tinakloriidi, raudsulfaat, titaantrikloriid, pliioksiid, mangaandioksiid, leelis- ja leelismuldmetallide peroksiidid. Kulla taastamiseks kasutatakse ka erinevaid orgaanilisi aineid: sipelg- ja oksaalhapet, hüdrokinooni, hüdrasiini, metooli, atsetüleeni jne. Kulda iseloomustab kõrge energia tõttu võime moodustada komplekse hapniku ja väävlit sisaldavate ligandide, ammoniaagi ja amiinidega. vastavate ioonide moodustumist. Levinumad ühendid on ühe- ja kolmevalentne kuld. Neid peetakse sageli kompleksseteks molekulideks, mis koosnevad võrdsest arvust Au (1) ja Au (3) aatomitest. Kolmevalentne kuld on väga tugev oksüdeerija ja moodustab palju stabiilseid ühendeid. Kuld kombineeritakse kloori, fluori, joodi, hapniku, väävli, telluuri ja seleeniga.

Füüsikalised ja mehaanilised omadused

Kuld on pikka aega olnud teadusliku uurimistöö objekt ja kuulub metallide hulka, mille omadusi on piisavalt põhjalikult uuritud. Kulla aatomarv on 79, aatommass on 197,967 ja aatommaht on 10,2 cm / mol. Looduslik kuld on monoisotoopne ja tavatingimustes enamiku orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete suhtes inertne. Kullal on näokeskne kuupvõre ja see ei allu allotroopsetele muutustele. Võre konstant a on 4,07855 A temperatuuril 25 C, mis vastab väärtusele 4,0724 A temperatuuril 20 C. Rõhu mõju kulla tihedusele on näidatud joonisel:

0 100 200 300 400

Suured lahknevused tekivad kulla sulamistemperatuuri mõõtmise tulemusena - 1062,7 kuni 1067,4 C. Kulla sulamistemperatuuriks loetakse reeglina 1063 C. Kulla sublimatsioonisoojus 25 C juures on 87,94 kcal. Sulakulla pindpinevus on 1,134 J/m. Kulla l soojusjuhtivus 20 C juures on 0,743 cal ja muutub temperatuuri tõustes vähe. Madalatel temperatuuridel täheldatakse soojusjuhtivuse maksimumi 10 K juures. Elektritakistuse temperatuuritegur 0 - 100 C juures on 0,004 C. Kuldplii kiiritamine, töökarastamine ja karastamine, võre defektide tekke tulemusena, väikestele muutustele metalli võre parameetris ja mahus. Need muutused pole aga kuigi olulised, lineaarsed mõõtmed muutuvad vaid mõne sajandikprotsendi võrra. Lõõmutamise käigus toimub omaduste termiline tagastamine, mille muutuse põhjustasid võre defektid. Puhast kulda iseloomustab madal lõpliku tugevuse s väärtus - umbes 13 - 13,3 kgf / mm - ja suhtelise pikenemise kõrge väärtus - umbes 50% - lõõmutatud olekus. Saagispunkt s on samuti väga madal, võrdne 0,35 kgf / mm. Tugevdamine plastse deformatsiooni ajal on väga ebaoluline, kuna kullal on kalduvus deformatsiooni käigus ümberkristalluda.

Kulla rakendamine teaduses ja tehnoloogias

Kulda on tuhandeid aastaid kasutatud ehete ja müntide tootmiseks ning kulla kasutamine hambaproteesimisel on teada juba vanadele egiptlastele. Kulla kasutamine klaasitööstuses on tuntud juba 17. sajandi lõpust. Kirikutemplite kuplite kullastamiseks kasutati laialdaselt kuldfooliumi ja hiljem kullast galvaniseerimist. Vaid viimased 40–45 aastat võib panna kulla puhttehnilise kasutamise perioodi arvele. Kullal on ainulaadsed omadused, mida ühelgi teisel metallil pole. Sellel on kõrgeim vastupidavus agressiivsele keskkonnale, elektri- ja soojusjuhtivuse poolest on see hõbeda ja vase järel teisel kohal, kulla südamikul on suur neutronite püüdmise ristlõige, kulla võime peegeldada infrapunakiiri on ligi 100%. , sulamites on sellel katalüütilised omadused. Kuld on tehnoloogiliselt väga arenenud, sellest on lihtne valmistada üliõhukest fooliumi ja mikrotraati. Kullakatmist saab kergesti kanda metallidele ja keraamikale. Kuld on hästi joodetud ja survekeevitatud. Selline kasulike omaduste kombinatsioon on viinud kulla laialdase kasutamiseni olulisemates kaasaegsetes tehnoloogiaharudes: elektroonikas, sidetehnoloogias, kosmose- ja lennutehnoloogias, keemias.

Tuleb märkida, et 90% kullast kasutatakse elektroonikas katete kujul. Elektroonika ja sellega seotud masinatööstus on tehnoloogias peamised kullatarbijad. Selles valdkonnas kasutatakse kulda laialdaselt integraallülituste ühendamiseks surve- või ultrahelikeevitusega, pistikühenduste kontaktide, õhukeste traatjuhtidena, transistorielementide jootmiseks ja muudel eesmärkidel. Viimasel juhul on eriti oluline, et kuld moodustaks madala sulamistemperatuuriga eutektika indiumi, galliumi, räni ja muude elementidega, millel on teatud tüüpi juhtivus. Lisaks elektroonika tehnoloogilistele täiustustele hakati paljude osade ja sõlmede jaoks kulla asemel kasutama pallaadiumi, tinakatteid, tina-plii sulameid ja sulamit 65% Sn + 35% Ni koos kulla alamkihiga. Nikliga tinasulamil on kõrge kulumiskindlus, korrosioonikindlus, vastuvõetav kontakttakistus ja elektrijuhtivus. Vaatamata sellele, et praegu kulla tarbimine elektroonikas pidevalt suureneb, võib see olla 30% suurem, kui mitte võtta kulla säästmisele suunatud meetmeid.

Mikroelektroonikas kasutatakse laialdaselt erineva elektritakistusega kullapõhiseid pastasid. Kulla ja selle sulamite laialdane kasutamine nõrkvooluseadmete kontaktide jaoks on tingitud selle kõrgetest elektrilistest ja söövitavatest omadustest. Hõbe, plaatina ja nende sulamid, kui neid kasutatakse mikrovoolu mikropingel lülitavate kontaktidena, annavad palju halvemaid tulemusi. Hõbe tuhmub kiiresti vesiniksulfiidiga saastunud atmosfääris, plaatina aga polümeriseerib orgaanilisi ühendeid. Kuld on nendest puudustest vaba ning selle sulamist kontaktid tagavad suure töökindluse ja pika kasutusea. Madala aururõhuga kuldjoodeid kasutatakse elektrooniliste torude osade vaakumtihedate õmbluste jootmiseks, samuti jootesõlmede valmistamiseks kosmosetööstuses.

Kullasulameid koobalti või kroomiga kasutatakse mõõtetehnoloogias temperatuuri reguleerimiseks ja eriti madalate temperatuuride mõõtmiseks. Keemiatööstuses kasutatakse kulda peamiselt terastorude katmiseks söövitavate ainete transpordiks.

Kullasulameid kasutatakse kellakorpuste ja täitesulepeade otste valmistamisel. Meditsiinis ei kasutata mitte ainult proteeside kullasulameid, vaid ka kullasooli sisaldavaid ravimpreparaate erinevatel eesmärkidel, näiteks tuberkuloosi ravis. Radioaktiivset kulda kasutatakse pahaloomuliste kasvajate ravis. Teadusuuringutes kasutatakse kulda aeglaste neutronite püüdmiseks. Kulla radioaktiivsete isotoopide abil uuritakse difusiooniprotsesse metallides ja sulamites.

Kulda kasutatakse hoonete aknaklaaside metalliseerimiseks. Kuumadel suvekuudel läbib hoonete klaaspindu märkimisväärne hulk infrapunakiirgust. Sellistes tingimustes peegeldab õhuke kile (0,13 µm) infrapunakiirgust ja ruum muutub palju jahedamaks. Kui vool läbi sellise klaasi lastakse, omandab see uduvastased omadused. Laevade, elektrivedurite jms kullatud vaateklaasid. mõjub igal ajal aastas.

Kulla rahaline ja rahaline väärtus

Enne müntide tulekut olid maksevahendiks kullast, hõbedast või vasest valmistatud kangid või sõrmused, mis tekitas kaubandusarveldustel suuri ebamugavusi. Kangid tuli kaaluda, jagada väiksemateks. See oli otsustavaks eeltingimuseks üleminekul müntide vermimisele.

Enamik teadlasi usub, et esimene kuldmünt vermiti 7. sajandil. eKr. Lydias sulamist, mis sisaldab 73% Au ja 27% Ag. Veidi hiljem hakati Vana-Kreekas kuldmünte vermima. Vahemere ja Lähis-Ida maades olid koos kuldmüntidega käibel ka hõbemündid, mis viitab bimetallismi varasele päritolule. Kulla ja hõbeda väärtussuhe oli olenevalt ajastust ja nende metallide saadavusest erinev. Pliniuse tunnistuse kohaselt lõid roomlased esimese kuldmündi välja 3. sajandil. eKr. Sõna "münt" ise pärineb Rooma Juno templi nimest – Moneta, kus asutati esimene Rooma rahapaja.

XIX sajandi alguses. kullastandardile üleminek on kavandatud Suurbritannias, seadusandlikult - 18. sajandi lõpus, tegelikult - 1823. Prantsusmaal, Saksamaal, Venemaal, Jaapanis ja USA-s viidi lõpule üleminek monometallilisele rahasüsteemile 19. sajandi viimasel veerandil. Kullastandardi kõrgeim vorm oli kuldmüntide standard, mida iseloomustas vaba ringlus kuldmüntide siseringluses ja nende vaba vermimine, paberraha piiramatu vahetamine kindlate pariteetide alusel, kulla vaba sisse- ja väljavedu välismaale.

Kulla vaba ringlus vastas suurel määral vaba ettevõtlussüsteemi nõuetele, aitas kaasa rahvusvaheliste rahasuhete arengule, mis rahasüsteemis järk-järgult kujunes.

Kuldmüntide massilisus ning sellega kaasnev ebamugavus ja kulud transportimisel, müntide järkjärguline kulumine ja ringluse kulud olid paberrahale ülemineku objektiivsed põhjused.

Kulla kõrge hind stimuleerib selle aseainete väljatöötamist, kuid on selge, et kullale universaalset asendajat ei leita. Kulla asendamisest odavama materjaliga saame rääkida vaid eraldi seadmetes, kus töötingimused seda teha võimaldavad. Kui võtta arvesse kosmoseprogrammide kasvu, siis on oodata kulla tehnilise kasutuse olulist kasvu. Kahtlemata, kui poleks kulla spetsiifilisi rahalisi funktsioone, kasutataks seda metalli praegusel ajal tehnoloogias palju laiemalt.

15.10.2015

Kuld on võib-olla kõige iidsem aine, mida on ammusest ajast kaevandatud. Võib-olla on see isegi esimene metall, millega meie inimkond kohtus. Selle esmamainimine Indias pärineb aastatest 2000-1500 eKr, kus sellest valmistati mitmesuguseid ehteid ja kunstiteoseid. Oma koduriigis kohtasid nad seda 5. sajandil eKr.

Teadlased on oletanud, et leviku ajalugu sai alguse Lähis-Idas. Siit tarniti metalli Egiptusesse, kus sellest sai rikkuse ja luksuse sümbol. Nii leiti hauakaevamise käigus peakate, mis kuulus sumeri rahva kuningannale juba 3000 eKr. Seinal, matmispaigas, oli kulda kaevandava käsitöölise kujutis. Samuti oli tuntud vaarao Tutanhamoni haud kaunistatud mitmete kuldsete kaunistustega.

Neil päevil usuti, et sellised esemed kui võimu märgid saadavad surnud kuningaid teise maailma. Kõik kuld, mis on valmistatud enne 6. sajandit eKr see oli "määrdunud" vase, hõbeda jne lisanditega, hiljem Egiptuses õppisid nad Nuubia leiukohtades kõige puhtamat metalli ekstraheerima. Siit pärineb kulla iidne nimi - algaja... Sanskriti sõna kullast tõlgib kui kollane, ja ladinakeelne nimi on aurum- viita sõnale Aurora, mis tõlkes tähendab Hommikune koit.

Venemaa territooriumil avastati kaevandused üsna hiljem, kuna kogu kuld imporditi siia raha ja tollimaksudena. Alles 17. sajandil hakati Arhangelski provintsis metalli kaevandama. Leiu alguseks peetakse juba 18. sajandit, mil skismaatiline Markov Erofei leidis silmapaistmatu kivi ja teatas sellest Jekaterinburgi tehaste juhatuse kantseleile. Selles kohas asutati "Ürg" kaevandus. Esimesel kümnendil kaevandati sellel peaaegu 6000 kg, töö oli väga raske ja hiljem hakati seda raskeks tööks pidama.

Kulla sisaldus looduses on üliväike, on tõestatud, et seda leidub ka vees. Näiteks on 1 km 3 kohta kuni 5 kg metalli. Mõned avakosmost uurivad observatooriumid suudavad tuvastada kulla teket, mis uue teooria kohaselt tekib neutrontähtede lagunemise tulemusena. Teooria olemus on järgmine - lagunemise tulemusena tekkinud tolm, mis langeb kosmosesse, koguneb sinna. Maale jõuab see tänu asteroididele.

Kullatükke leidub looduses üsna sageli maagi kujul, samas kui kulla keemilised ühendid, vastupidi, on äärmiselt haruldased. Need on peamiselt telluriidid ja kulda võib esineda ka sulfiidsetes mineraalides. Selle metalli puhtus määratakse karaatides ja proovides. Puhtaim kuld vastab 24 karaadile (24 osa sulamist võrdub 24 osa kullaga). Näidis 575 loetakse tavaliselt järgmiselt, 1000 osa sulam sisaldab 575 kulda. Valuplokid, mida toodetakse spetsiaalsete rafineerimismeetoditega erinevatele finantsasutustele ja muudele olulistele struktuuridele, on 999,9.

Kulda peetakse peamiseks metalliks, mille tõttu lasti välja enam kui tosin sõdalast. Sellised "kuldlahingud" nagu Babüloni vallutamine Pärsia kuninga poolt, Aleksander Suure lahing Pärsia pärast, Caesari laastavad rünnakud Egiptusesse ja Galiasse on kindlalt teada. Tänapäeval on kuld jäänud valuutametalliks ning ka selle tootmine kasvab pidevalt.

Kuld (inglise kuld, prantsuse või saksa kuld) on üks seitsmest antiikaja metallist. Üldiselt arvatakse, et kuld oli esimene metall, mida inimesed kiviajal kohtasid, kuna see levis oma päritoluriigis. Kulla eriomadused – raskus, läige, mitteoksüdeeritavus, tempermalmistavus, plastilisus – selgitavad, miks seda hakati iidsetest aegadest kasutama peamiselt ehete ja osaliselt ka relvade valmistamiseks. Erineva otstarbega kuldesemeid leidsid arheoloogid kultuurkihtidest, mis pärinevad 4. ja isegi 5. aastatuhandest eKr, s.o. neoliitikumi ajastusse. III ja II aastatuhandel eKr. e. kuld oli levinud juba Egiptuses, Mesopotaamias, Indias, Hiinas, iidsetest aegadest oli see väärismetallina tuntud Ameerika ja Euroopa mandri rahvastele. Kuld, millest valmistatakse kõige iidsemaid ehteid, on ebapuhas, see sisaldab märkimisväärseid hõbeda, vase ja muude metallide lisandeid. Alles VI sajandil. eKr e. Egiptuses ilmus peaaegu puhas kuld (99,8%). Keskriigi ajastul algas Nuubia kullamaardlate (Nubia ehk antiikajastu Etioopia) areng. Sellest ka Vana-Egiptuse kulla nimetus – nub (Nub). Mesopotaamias tegeleti ulatusliku kullakaevandamisega juba II aastatuhandel eKr. e. Kulla babüloonia nimetus - hure - shu (hurasu) sarnaneb kaugelt vanakreeka sõnaga (chrysos), mida leidub kõigis kõige iidsemates kirjandusmälestistes. Võib-olla pärineb see sõna selle piirkonna nimest, kust kuld võis pärineda. Vana-India ayas (kuld) kasutati hiljem vase tähistamiseks teistes keeltes, mis võib viidata võltsitud kulla levikule antiikajal. Alates iidsetest aegadest on kulda võrreldud päikesega, seda on nimetatud päikesemetalliks või lihtsalt päikeseks (Sol). Egiptuse hellenistlikus kirjanduses ja alkeemikute seas on kulla sümboliks ring, mille keskel on täpp, s.o. sama mis päikese sümbol. Mõnikord on kreeka alkeemilises kirjanduses ringikujuline sümbol koos sellega seotud kiire kujutisega.

Kuld kui kõige väärtuslikum metall on olnud pikka aega kaubanduses vahetusekvivalendina ja sellega seoses tekkisid meetodid kullataoliste vasesulamite valmistamiseks. Neid meetodeid arendati laialdaselt ja levitati ning need olid alkeemia tekke aluseks. Alkeemikute põhieesmärk oli leida viise, kuidas mitteväärismetalle muuta (transmuteerida) kullaks ja hõbedaks. Euroopa alkeemikud töötasid araablaste jälgedes välja "täiusliku" või isegi "ülitäiusliku" kulla teooria, mille lisamine mitteväärismetallile muudab viimase kullaks. Alkeemilises kirjanduses on kullale palju nimetusi, tavaliselt krüpteeritud: zaras, tricor, salt, sun (Sonir), secur (secur), senior jne. Mõned neist on araabia päritolu, nt al-bahag (rõõm), hiti (kassi väljaheited), ras (pea, põhimõte), su "a (ray), diya (valgus), alam (rahu).

Ladinakeelne (etruski) nimetus kullale aurum (Aurum, iidne ausom) tähendab "kollast". See sõna on hästi võrreldav Vana-Rooma aurora või ausosaga (koit, idariik, ida). Schroederi järgi tähendab sõna kuld Kesk-Euroopa rahvaste seas ka kollast: muistses germaani keeles - gulth, gelo, gelva, leedu keeles - geltas, slaavi keeles - kulda, soome keeles - kulda. Mõned Siberi rahvad kutsuvad kulda altuniks, muistsed pärslased nimetavad seda zaraniaks (või zariks), mida võrreldakse Vana-India hüraaniaga (sagedamini viidates siiski hõbedale) ja Vana-Kreekaga (taevas). Kulla armeeniapärane nimi – oski – eristub. Iidsetest aegadest kasutatud slaavi kulda ehk kulda seostatakse kahtlemata (vastupidiselt Schroederile) kõige iidsema indoeuroopa Soliga (päike), aga ka Kesk-Euroopa kulda (gelb) kreeka keelega (päike).

Selline kulla nimede mitmekesisus annab tunnistust erinevate muistsete rahvaste ja hõimude laialdasest tutvumisest kullaga ning erinevate hõimunimede ristumisest. Praegu kasutatavad kullaühendite tuletisnimetused pärinevad ladinakeelsetest sõnadest aurum, vene "kuld" ja kreeka keeles.

Kulla ainulaadsed keemilised omadused on andnud sellele Maal kasutatavate metallide seas erilise koha. Kuld on inimkonnale tuntud juba iidsetest aegadest. Seda on kasutatud iidsetest aegadest ehtena, alkeemikud püüdsid väärismetalli eemaldada teistest vähem üllastest ainetest. Praegu nõudlus selle järele ainult kasvab. Seda kasutatakse tööstuses, meditsiinis, tehnoloogias. Lisaks ostavad seda nii riigid kui ka eraisikud, kasutades seda investeerimismetallina.

"Metallide kuninga" keemilised omadused

Au-märki kasutatakse kulla tähistamiseks. See on metalli ladinakeelse nime Aurum lühend. Mendelejevi perioodilises süsteemis kannab see numbrit 79 ja asub 11. rühmas. Välimuselt on see kollane metall. Kuld on samas rühmas vase, hõbeda ja röntgenikiirgusega, kuid selle keemilised omadused on lähedasemad plaatinarühma metallidele.

Inertsus on selle keemilise elemendi põhiomadus, mis on võimalik tänu elektroodi potentsiaali kõrgele väärtusele. Standardtingimustes ei suhtle kuld muuga kui elavhõbedaga. Sellega moodustab see keemiline element amalgaami, mis kõigest 750 kraadi Celsiuse järgi kuumutamisel kergesti laguneb.

Elemendi keemilised omadused on sellised, et ka teised sellega kaasnevad ühendid on lühiealised. Seda omadust kasutatakse aktiivselt väärismetallide kaevandamisel. Kulla reaktsioonivõime suureneb oluliselt ainult intensiivse kuumutamise korral. Näiteks võib seda lahustada kloori- või broomivees, joodi alkoholilahuses ja loomulikult vees - teatud vahekorras vesinikkloriid- ja lämmastikhappe segus. Sellise ühendi reaktsiooni keemiline valem on: 4HCl + HNO 3 + Au = H (AuCl 4) + NO + 2H 2.

Kulla keemia on selline, et kuumutamisel võib see suhelda halogeenidega. Kullasoolade moodustamiseks on vaja see keemiline element happelisest lahusest taastada. Sel juhul soolad ei sadestu, vaid lahustuvad vedelikuks, moodustades erinevat värvi kolloidseid lahuseid.

Hoolimata asjaolust, et kuld ei astu ainetega aktiivsetesse keemilistesse reaktsioonidesse, ei tohiks igapäevaelus lubada sellest valmistatud toodete koostoimet elavhõbeda, kloori ja joodiga. Väärismetalltoodetele pole ka eri kodukeemia parim naaber.

Fakt on see, et ehetes kasutatakse kulla sulamit teiste metallidega ning erinevad ained võivad nende lisanditega interakteerudes põhjustada toote ilu korvamatut kahju. Kui kuumutate kulda üle 100 kraadi Celsiuse järgi, tekib selle pinnale oksiidkile paksusega miljondik millimeetrit.

Väärismetalli muud omadused

Kuld on üks raskemaid teadaolevaid metalle. Selle tihedus on 19,3 g / cm3. 1 kilogrammi kaaluv valuplokk on väga väikeste mõõtmetega, 8x4x1,8 sentimeetrit. See on sellise kaaluga pangakullaplaadi standardsuurus. See on võrreldav tavalise krediitkaardi suurusega, kuigi riba on veidi paksem.

Kullast raskem, ainult mõned keemilised elemendid: plutoonium, osmium, iriidium, plaatina ja reenium. Kuid nende sisaldus maakoores on isegi kokku võttes palju väiksem kui sellel väärismetallil. Pealegi on plutoonium (keemiline märk Pu, mida ei tohi segi ajada Pt-ga – see on plaatina märk) radioaktiivne element.

Kulla keemiline koostis annab selle füüsikalised omadused. Niisiis, selle metalli peamised omadused, mis muudavad selle ainulaadseks, on järgmised:

1. Tekitavus, plastilisus, elastsus. Seda on väga lihtne lamedamaks teha või välja tõmmata. Nii et kõigest ühest grammist kullast saate 3 kilomeetri pikkuse traadi ja 1 kilogrammist saadud õhukeste lehtede pindala on 530 ruutmeetrit. Üliõhukesi kuldfooliumi lehti nimetatakse "kuldlehtedeks". Need hõlmavad näiteks kirikukuplid ja paleede siseviimistlust. Tänu oma elastsusele võib väike kogus kollast metalli katta hiiglaslikke alasid.
2. Pehmus. Kvaliteetne kuld on piisavalt pehme, et kriimustada isegi küünega. Seetõttu müüakse konservibatoone suletud plastpakendites. Kui sellel on märgata vähemalt ühte väikest kriimu, siis tunnistatakse see defektseks. Kulda vastupidavamaks muutmiseks lisatakse sellele toodete valmistamisel muid metalle. See omadus on taganud metallikuninga suure populaarsuse juveelitööstuses.
3. Kõrge elektrijuhtivus. Tänu sellele keemilisele omadusele on kuld elektrotehnikas ja tööstuses kõrgelt hinnatud. Sellest paremini juhivad elektrit vaid hõbe ja vask. Samal ajal kuld peaaegu ei kuumene: soojusjuhtivuse poolest on teemant, hõbe ja vask sellest kõrgemad. Koos selliste omadustega nagu oksüdatsioonikindlus on kuld ideaalne aine pooljuhtide valmistamiseks.
4. Infrapunavalguse peegeldus. Kõige õhem, klaasile kantud, ei edasta infrapunakiirgust, jättes spektri nähtava osa. Seda omadust kasutatakse aktiivselt astronautikas, kui on vaja kaitsta astronautide silmi päikese kahjulike mõjude eest. Tihti kasutatakse pritsimist ka kõrghoonete peeglisüsteemis, et vähendada ruumide jahutamise kulusid.
5. Vastupidav korrosioonile ja oksüdatsioonile. Reeglite kohaselt ladustatud valuplokid ei allu praktiliselt keemilisele mõjule isegi õhuga suhtlemisel. Nii et kulla suurepärane säilivus tagas selle kõrge populaarsuse.

Kullakaevandamise meetod

Kuld on Maal üsna haruldane element. Selle sisaldus maakoores on väike. Seda leidub põhiliselt paiksetena looduslikus olekus või maagi kujul ning aeg-ajalt mineraalide kujul. Mõnikord kaevandatakse kulda vase- või polümetallimaakide väljatöötamisel kaasneva ainena.

Inimkond teab selle väärismetalli kaevandamiseks mitmeid viise. Lihtsaim on elutriatsioon, st kullamaagi eraldamine aherainest spetsiaalse protsessitehnoloogia abil. See meetod hõlmab aga suuri kadusid, kuna tehnoloogia pole kaugeltki täiuslik. Kullamaagi kaevandamise mehaaniline meetod asendati keemiaga. Alkeemikud ja pärast neid keemikud said soovitud metalli kivist eraldamiseks palju võimalusi, nende hulgas kõige levinumad:

• liitmine;
• tsüanidamine;
• elektrolüüs.

Elektrolüüs, mille avastas 1896. aastal E. Volville, on tööstuses laialt levinud. Selle olemus seisneb selles, et kulda kandvast ainest koosnevad anoodid asetatakse vannituppa vesinikkloriidhappe lahusega. Katoodina kasutatakse puhast kullast lehte. Elektrolüüsi ajal (vool läbi katoodi ja anoodi) sadestub soovitud aine katoodile ja kõik lisandid sadestuvad. Seega aitavad väärismetalli keemilised omadused saada seda tööstuslikus mastaabis praktiliselt ilma kadudeta.

Sulamid teiste metallidega

Väärismetallisulamid moodustatakse kahel eesmärgil:

1. Muutke kulla mehaanilisi omadusi, muutke see vastupidavamaks või vastupidi rabedamaks ja elastsemaks.
2. Säästke väärismetallide varusid.

Erinevaid kulla lisandeid nimetatakse ligatuurideks. Sulami värvus ja omadused sõltuvad selle koostisosade keemilisest valemist. Seega suurendavad hõbe ja vask oluliselt sulami kõvadust, mis võimaldab seda kasutada ehete valmistamisel. Kuid plii, plaatina, kaadmium, vismut ja mõned muud keemilised elemendid muudavad sulami hapramaks. Sellest hoolimata kasutatakse neid sageli kõige kallimate ehete valmistamiseks, kuna need muudavad oluliselt toote värvi. Kõige tavalisemad sulamid:

• roheline kuld - 75% kulla, 20% hõbeda ja 5% indiumi sulam;
• valge kuld on kulla ja plaatina (vahekorras 47:1) või kulla, pallaadiumi ja hõbeda sulam vahekorras 15:4:1.
• punane kuld - kulla (78%) ja alumiiniumi (22%) sulam;
• vahekorras 3: 1 (huvitaval kombel muutub sulam mis tahes muus vahekorras valgeks ja neid sulameid nimetatakse üldmõisteks "elektron").

Sõltuvalt sulamis oleva kulla kogusest määrake selle peenus. Seda mõõdetakse ppm-des ja tähistatakse kolmekohalise numbriga. Soovitud metalli kogus igas sulamis on riigi poolt rangelt reguleeritud. Venemaal aktsepteeritakse ametlikult ainult 5 proovi: 375, 500, 585, 750, 958, 999. Näidiste arvud tähendavad, et täpselt nii palju kullamõõte on 1000 sulamimõõtu kohta.

Teisisõnu sisaldab 585 analüüsiväärtusega valuplokk või toode 58,5% kulda. Kõrgeima standardiga kulda 999 peetakse puhtaks. Ainult keemia kasutab seda oma vajadusteks, kuna see metall on liiga habras ja pehme. 750 proof on juveelitööstuses kõige populaarsem. Selle peamised komponendid on hõbe, vask, plaatina. Tootel peab olema tempel – näidist tähistav digimärk.

Kuld on inimkonnale tuntud juba iidsetest aegadest. Kuid antiikajal hinnati seda eranditult välimuse pärast: päikesena sädelevad ehted olid rikkuse sümboliks. Alles keemia arenguga mõistsid inimesed selle pehme metalli tegelikku väärtust ja praegu kasutavad nad seda aktiivselt sellistes tööstusharudes nagu:

• kosmosetööstus;
• lennuki- ja laevaehitus;
• ravim;
• Arvutitehnoloogiad;
• muud.

Nendel tööstusharudel on väga kõrged nõuded neis kasutatava materjali omadustele. Nende valdkondade tähtsus ja prestiiž võimaldab kulla hinnal mitte ainult samale tasemele jääda, vaid ka aeglaselt ülespoole hiilida. Nende omaduste põhjuseks on kulla elektrooniline valem, mis, nagu kõigi teiste elementide puhul, määrab selle parameetrid ja võimalused.

Milliseid saab eristada? Vene geeniuse vaimusünnituses on väärismetall number 79 ja seda tähistatakse kui Au. Au on lühend selle ladinakeelsest nimest Aurum, mis tõlkes tähendab "särav". See on 11. grupi 6. perioodil, 9. real.

Kulla elektrooniline valem, mis on väärtusliku põhjuseks - 4f14 5d10 6s1, kõik see viitab sellele, et kulla aatomitel on märkimisväärne molaarmass, suur kaal ja nad on iseenesest inertsed. Sellise struktuuri välised elektronid sisaldavad ainult 5d106s1.

Ja just kulla inertsus on selle kõige väärtuslikum omadus. Tänu sellele on kuld väga vastupidav hapetele, peaaegu kunagi ei oksüdeeru ja on oksüdeeriva ainena uskumatult haruldane.

Seetõttu kuulub see nn. "Vääris" metallid. "Vääris" metallid ja gaasid on keemias elemendid, mis tavatingimustes peaaegu millegagi ei reageeri.

Kulda võib julgelt nimetada kõige õilsamaks metalliks, kuna see seisab pingereas kõigist kolleegidest paremal.

Kulla keemilised omadused ja selle koostoime hapetega

Esiteks lagunevad kõige tõenäolisemalt kulla ühendid, mis ei sisalda elavhõbedat. Merkuur, mis on antud juhul erand, moodustab kullaga amalgaami, mida varem kasutati peeglite valmistamisel.

Muudel juhtudel on ühendused lühiajalised. Kulla inertsus keskajal pani alkeemikud arvama, et see metall on mingis "ideaalses tasakaalus", nad uskusid, et see ei suhtle absoluutselt mitte millegagi.

17. sajandil see idee hävis, kui avastati, et vesinikkloriid- ja lämmastikhappe segu on aqua regia, mis on võimeline kulda korrodeerima. Kullaga interakteeruvate hapete loetelu on järgmine:

1. (30-35% HCl ja 65-70% HNO3 segu), mille tulemusena tekib vesinikkloriidhape H [AuCl4].
2. Seleenhape(H2SeO4) 200 kraadi juures.
3. Perkloorhape(HClO4) toatemperatuuril, kusjuures moodustuvad ebastabiilsed klooroksiidid ja kuldperkloraat III.

Lisaks suhtleb kuld halogeenidega. Lihtsaim viis on reaktsioon läbi viia fluori ja klooriga. Seal on HAuCl4 · 3H2O - vesinikkloriidhape, mis saadakse kulla lahuse aurustamisel perkloorhappes pärast klooriauru läbilaskmist.

Lisaks lahustub kuld kloori- ja broomivees, samuti joodi alkoholilahuses. Siiani pole teada, kas kuld oksüdeerub hapniku toimel, sest kullaoksiidide olemasolu pole veel tõestatud.

Kulla oksüdatsiooniseisundid, side halogeenidega ja osalus ühendites

Kulla standardsed oksüdatsiooniastmed on 1, 3, 5. Palju vähem levinud on -1, need on auriidid - tavaliselt ühendid aktiivsete metallidega. Näiteks naatriumauriid NaAu või tseesium CsAu, mis on pooljuht. Need on koostiselt väga mitmekesised. Seal on rubiidiumi auriide Rb3Au, tetrametüülammooniumi (CH3) 4NAu ja auriide koostisega M3OAu, kus M on metall.

Neid on eriti lihtne saada ühendite abil, kus kuld toimib anioonina, ja leelismetallidega kuumutamisel. Selle elemendi suurim elektrooniliste sidemete potentsiaal ilmneb reaktsioonides halogeenidega. Üldiselt, kui halogeenid välja arvata, on kullal keemilise elemendina äärmiselt mitmekesised, kuid haruldased sidemed.

Kõige stabiilsem oksüdatsiooniaste on +3, antud oksüdatsiooniastme juures moodustab kuld tugevaima sideme aniooniga, lisaks on seda oksüdatsiooniastet väga lihtne saavutada kasutades ühekordselt laetud anioone, näiteks:

• jne.

Tuleb mõista, et mida aktiivsem on anioon sel juhul, seda lihtsam on kullaga siduda. Lisaks on stabiilsed ruudukujulised kompleksid – mis on oksüdeerivad ained. Samuti on oksüdeerivad ained kullasisaldusega Au X2 lineaarsed kompleksid, mis on vähem stabiilsed ja neis oleva kulla oksüdatsiooniaste on +1.

Pikka aega arvasid keemikud, et kulla kõrgeim oksüdatsiooniaste on +3, kuid krüptoondifluoriidi kasutamisel õnnestus suhteliselt hiljuti laboritingimustes kuldfluoriidi saada. See väga võimas oksüdeerija sisaldab kulda oksüdatsiooniastmes +5 ja selle molekulaarne valem näeb välja nagu AuF6-.

Samas märgati, et kulla +5 ühendid on stabiilsed ainult fluoriga. Ülaltoodut kokku võttes võite enesekindlalt tõsta esile huvitav tendents väärismetallide halogeenide poole:

• kuld +1 tundub paljudes ühendites suurepäraselt;
• kulda +3 võib saada ka mitmete reaktsioonide kaudu, millest enamik on kuidagi seotud halogeenidega;
• kuld +5 on ebastabiilne, kui sellega ei kombineerita kõige agressiivsemat halogeeni - fluori.

Veelgi enam, kulla ja fluori vaheline side võimaldab saavutada väga ootamatuid tulemusi: kulla pentafluoriid, interakteerudes vaba aatomilise fluoriga, põhjustab äärmiselt ebastabiilsete AuF VI ja VII moodustumist, see tähendab molekuli, mis koosneb kullaaatomist ja kuus või isegi seitse oksüdeerivat aatomit ...

Kunagi äärmiselt inertseks peetud metalli puhul on see väga ebatüüpiline tulemus. AuF6 taandub, moodustades vastavalt AuF5 ja AuF7.

Halogeenide reaktsiooni esilekutsumiseks kullaga on kõrge õhuniiskuse tingimustes soovitatav kasutada kullapulbrit ja ksenoondihalogeniide. Lisaks soovitavad keemikud igapäevaelus vältida kulla kokkupuudet joodi ja elavhõbedaga.

Oksüdeerunud olekust taandatuna kipub see moodustama kolloidseid lahuseid, mille värvus varieerub sõltuvalt teatud elementide protsendist.

Kuld mängib olulist rolli valgulistes organismides ja vastavalt sellele leidub seda orgaanilistes ühendites. Näiteks kulla etüüldibromiid ja aurotüloglükoos. Esimene ühend on kulla molekul, mis on oksüdeeritud tavalise etüülalkoholi ja broomi kombineeritud jõupingutustega, ja teisel juhul osaleb kuld ühe suhkruliigi struktuuris.

Lisaks kasutatakse autoimmuunhaiguste ravis Crinazole ja Auranofin, mille molekulid sisaldavad samuti kulda. Paljud kullaühendid on mürgised ja teatud organitesse kogunedes võivad põhjustada patoloogiaid.

Kuidas tagavad kulla keemilised omadused selle füüsikalised omadused?

Suur molaarmass muudab särava metalli üheks raskemaks elemendiks. Ainult plutoonium, plaatina, iriidium, osmium, reenium ja mitmed teised radioaktiivsed elemendid edestavad seda kaalult. Kuid massiaines olevad radioaktiivsed elemendid on üldiselt erilised - nende aatomid on tavaliste elementide aatomitega võrreldes hiiglaslikud ja väga rasked.

Suur raadius, võime moodustada kuni 5 kovalentset sidet ja elektronide paigutus elektronstruktuuri viimastel telgedel annavad metallile järgmised omadused:

Plastilisus ja plastilisus - selle metalli aatomite sidemed purunevad kergesti molekulaarsel tasemel, kuid samal ajal taastuvad need aeglaselt. See tähendab, et aatomid liiguvad ühes kohas sidemete katkemisega ja teises kohas. Tänu sellele saab kuldtraate teha väga pikki ja seetõttu on kuldleht olemas.

Selgub, et see või teine ​​element ületab siiski kulla ühe kasuliku omaduse poolest. Kuid kuld hoiab oma jälge just seetõttu, et sellel on kombinatsioon olulistest atribuutidest.

Kulla keemiliste omaduste seos selle harulduse ja kaevandamisomaduste vahel

Seda elementi esineb looduses peaaegu alati kahel kujul: tükid või peaaegu mikroskoopilised terakesed mõne teise metalli maagis. Samas tuleks unustada levinud klišee, et nupp läigib ja üldiselt meenutab vähemalt kuidagi valuplokki. Nukke on mitut tüüpi: elektrum, pallaadiumkuld, vask, vismut.

Ja kõigil juhtudel on oluline protsent lisandeid, olgu see siis hõbe, vask, vismut või pallaadium. Teradega ladestusi nimetatakse lahtiseks. Kulla saamine on keerukas tehniline ja keemiline protsess, mille sisuks on väärismetalli eraldamine maagist, maagist või kivimist liitmise teel või mitmete reaktiivide kasutamine.

Samal ajal viitab see hajutatud elementidele, st neile, mida ei leidu eriti suurtes maardlates ja mida ei leidu puhta elemendi suurtes tükkides. Selle põhjuseks on selle madal aktiivsus ja mõnede sellega seotud ühendite stabiilsus.