Золото

История

Золото, как и все прочие элементы на Земле, являющиеся более тяжелым, чем железо было создано во время взрыва сверхновой задолго до того, как появилось наше Солнце.

Золото является одним из первых металлов, которые были обработаны людьми. Легкая легируемость, умеренная температура плавления и благоприятные свойства сделали его очень привлекательным материалом. Благодаря своей красочности, коррозионной стойкости, которая является основой долговечности блеска, его редкости и поразительной тяжести оно использовалось во многих древних культурах прежде всего для ритуальных предметов и обрядов. 

Путешествие аргонавтов за золотым руном, вероятно, является самым ранним документально подтвержденным долгим морским путешествием греков. В Ветхом Завете говорится о золотом тельце, которому израильтяне поклонялись как идолу. Жадность и обладание золотом стали причиной войн, грабежей и завоеваний на протяжении многих веков. 

Новый Завет упоминает золото в связи с рождественскими подарками, которые волхвов принесли новорожденному Иисусу в Вифлееме (наряду с ладаном и миррой). 

Мечтой средневековых алхимиков было производство золота из неблагородных металлов. Первые открытия золота в Центральной и Южной Америке привлекли европейских, а особенно испанских, завоевателей после походов Христофора Колумба, который принес золото в Европу. Таким образом, Испания временно стала самой богатой нацией в Европе.

Золотые прииски всегда привлекали искателей приключений. В девятнадцатом веке на разных континентах происходили массовые движения, называемые золотой лихорадкой, в районах, где были обнаружены большие запасы золота. Например, Калифорнийская золотая лихорадка в 1849 году и Золотая лихорадка 1897 года на реке Клондайк на Аляске. 

Даже сегодня колебания цен на золото часто приводят к социальным потрясениям: падение цен на золото привело к серьезному обнищанию населения в Африке, которое живет за счет производства золота. В бразильской Амазонии неформальная добыча золота часто связана с серьезными социальными и экологическими последствиями.

Происхождение золота

Научно доказано, что золото не могло в естественных условиях образоваться в недрах Земли. На сегодняшний день существуют две конкурирующие теории происхождения золота: теория сверхновых (супернова) и теория нейтронных звезд. 

Теория “Супернова”

Обычная звезда от легкой до средней внутри себя может создавать достаточно давления для того, чтобы произвести водород — самый простой элемент с одним протоном — и гелий с двумя протонами. В случае более крупных звезд, которые обладают массой нескольких Солнц, давления хватить для слияния более стабильных изотопов гелия.

С увеличением массы звезды, возрастает ее способность образовывать более тяжелые, богатые протонами элементы, такие как углерод, азот, кислород и кремний. Конечным продуктом сжигания кремния является железо с 26 протонами. Атомы железа имеют самую высокую энергию среди всех элементов. Золото с 79 протонами и все другие драгоценные металлы принадлежат к группе этих тяжелых элементов. Они возникают только после того, как сначала образовалось железное ядро, а активность синтеза в самом ядре полностью прекратилась. Далее происходит следующее:

После взрыва ядер, внешние слои звезды, в которых еще происходят слияния и поглощения элементарных частиц, падают на ядра с невообразимой скоростью 70 000 километров в секунду. Это создает температуру более 6 миллиардов градусов, а возникшие ядерные реакции приводят к массовому выбросу нейтронов. При эффекте отскока, который можно представить как упругий эффект батута, эти свободные нейтроны собираются атомными ядрами и превращаются в протоны. Другими словами, образуются более тяжелые элементы, в том числе золото. Как только внешнее воздействие достигает предела, происходит взрыв сверхновой.

Теория “Нейтронная звезда”

Нейтронная звезда, состоящая почти полностью из нейтронов, является остатком описанной выше взрыва сверхновой и последовавшего ядерного коллапса. Она весит примерно в 1,5–3 раза больше нашего Солнца, но ее диаметр составляет всего 20 километров. Если два этих очень компактных небесных объекта сталкиваются, то взрыв нейтронной звезды также приводит к выбросу нейтронов, которые затем могут быть захвачены атомными ядрами и превращены в золото.

Золото в земной коре

Золото, которое первоначально попало в земную кору из космоса, очень быстро опустилась в мантию Земли из-за своей высокой плотности. Этот процесс произошел до того, как земная кора приобрела твердость. Сегодняшнее содержание золота в земной коре около четырех частей на миллион (четыре грамма на 1000 тонн), вероятно объясняется столкновением Земли с меньшими небесными телами, такими как астероиды и метеориты. Великая бомбардировка Земли небесными объектами происходила около 4,1–3,8 миллиардов лет назад. 

Общее количество всего золота в земной коре, по оценкам геологов, составляет 30 миллиардов тонн. Тем не менее, его полная добыча будет означать удаление всей земной коры,что не является реалистичным сценарием. При нынешнем техническом состоянии добычи полезных ископаемых, вероятно, экономически может быть добыто менее 200 000 тонн золота.

Нахождение 

Месторождения золота разбросаны по всему миру. Около 40 процентов добываемого металла сегодня поступает из США, Южной Африки, Австралии и России.

Годовой объем производства в настоящее время составляет около 2600 тонн, что примерно в сто раз больше, чем в 19 веке. В течение двух лет добывается больше золота, чем задокументировано за предыдущую тысячу лет.

Горное золото

Благодаря современным достижениям в добыче и переработке, а также текущей высокой рыночной цене, становится рентабельно добывать даже  горную породу, которая содержит только один грамм золота на тонну породы. Даже старые, давно заброшенные бывшие месторождения золота снова обрабатываются с использованием усовершенствованных современных технологий. Значительное количество золота добывается при переработке других металлов, таких как медь или никель. 

Речное золото

Почти все европейские реки несут в себе небольшое количество золота. Ранее это золото находилось в виде маленьких вкраплений в скальных породах. В результате выветривания оно достигает речной воды. 

Однако самым большим доступным запасом золота является соленая вода океанов. Этот гигантский объем намного превышает все золото, добытое до сих пор с начала существования человека. 

Добыча золота

Видимое золото в виде самородков или золотой пыли является редкостью. Большая часть золота тонко распределена мельчайшими частицами в горных породах, что затрудняет его добычу обычными методами. 

Выветривание и эрозия золотоносных пород часто приводят к отложению тяжелого металла на дне проточной воды. Содержание золота в земной коре чрезвычайно мало — около 0,01 ppm (соответствует 0,000001 процента). Однако из-за своей высокой цены, добыча имеет смысл даже при столь низком содержании.

Намывание

Самый простой метод для извлечения золота использует высокую плотность этого металла. При так называемом панорамировании золото добывается в основном из речных месторождений. Добытая руда механически измельчается до подходящего размера зерна. Золотосодержащий песок суспендируют с водой. Поскольку золото тяжелее окружающего песка, оно быстрее оседает на дно и его можно легко отделить. Если опустить шкуру в эту жидкость, то мелкие частицы золота застрянут в шерсти. Сегодняшние любители золота в основном используют эту технику при добыче золота из рек. 

Амальгама

В дополнение к высокой плотности можно использовать еще одно свойство твердого золота — образование амальгамы с жидкой ртутью. Золотосодержащие пески интенсивно смешиваются с ртутью после первичной промывки. Ртуть фактически растворяет частицы золота. В результате получается жидкий сплав серебряного цвета — амальгама, отсюда и название процесса. Благодаря высокой плотности, этот сплав собирается на дне сосуда и может легко отделяться. Затем ртуть испаряется путем простого нагрева, оставляя золото. Процесс амальгамы использовался еще в древние времена. Значительные количества высокотоксичной ртути, вымываемой во время добычи или сознательно выбрасываемой в окружающую среду во время испарения, отравляли большие площади и русло рек. 

Цианид

Для более крупных месторождений, которые позволяют промышленную разработку, используется цианидное выщелачивание. Ввиду того факта, что золото легко растворяется в виде комплексного соединения в кислородсодержащем растворе цианида натрия (натриевая соль синильной кислоты — HCN), металлосодержащие пески измельчаются до мелкой пыли, а экстрагирующий раствор добавляется в виде струйного процесса со свободным доступом воздуха. Самые маленькие металлические частицы растворяются первыми.

Желанный драгоценный металл химически связывается в высокотоксичном фильтрате. После сушки и плавления получается необработанное золото.

Огромным минусом является то, что синильная кислота и ее соли попадают в окружающую среду, иногда в больших количествах, например, в случае аварий, сбоев в работе системы, затоплений и т.д. Все эти вещества очень токсичны, но легко разлагаются в результате гидролиза при природном круговороте веществ. 

Анодирование

Золото часто извлекается из анодных растворов, которые остаются при рафинировании других металлов, например меди. Во время электролиза благородное золото остается в остатке и оседает на аноде. Помимо золота, оседает также серебро и другие драгоценные металлы, из которых золото должно быть отделено с помощью процесса разделения.

Восстановление из отходов (переработка)

Важным источником драгоценного металла является переобработка старых материалов, содержащих драгоценные металлы, такие как электронный лом, гальванический шлам, пигменты, фильтровальная пыль, шлаки, стоматологические и ювелирные отходы.

Осадок городских сточных вод также содержит следы золота, которые возникают в результате использования, обработки и износа сплавов золота (истирание зубных пломб, звеньев ювелирных цепочек, потерь украшений и т.д.).

Искусственное превращение золото и серебра

Алхимики всегда мечтали об искусственном производстве золота или серебра путем преобразования неблагородных металлов в драгоценные металлы. Несмотря на все их усилия, никто не смог осуществить это превращение. Между тем существует возможность преобразования одного элемента в другой. Примером этого является превращение ядер водорода в гелий. Поскольку ядро гелия имеет меньшую массу, чем сумма масс ядер водорода, в результате происходит выброс колоссальной энергии. Этот процесс происходит каждый день на солнце и делает возможной жизнь на земле. Этот механизм может быть использован для производства энергии (водородные электростанции) или для военных целей (водородная бомба).

Современное антропогенное производство новых элементов стало возможно с помощью ускорителя частиц или ядерного реактора. Изотоп ртути Hg-196, составляющий 0,15% естественной ртути, может быть преобразован в изотоп золота Au-197. Поскольку существует только единственный стабильный изотоп золота, искусственно произведенное золото невозможно отличить от естественного. Однако, из-за чрезвычайно высоких затрат и относительно низкого выхода, искусственный синтез золота никогда не приобретет экономического значения для массового получения драгоценных металлов.

Цветность золота

Золото встречается в природе как твердый минерал и обладает глубоким металлическим желтым цветом, который известен как «золотисто-желтый». С повышением температуры чистое золото теряет интенсивность цвета и начинает светиться бледно-желтым. Расплавленный металл имеет лимонно-желтый цвет, слегка зеленоватый и восстанавливает интенсивный желто-оранжевый цвет только после полного охлаждения.

Добавки меди придают золоту розовый или красноватый оттенок, понижают температуру плавления и в то же время значительно увеличивают твердость, прочность и полируемость. Добавки серебра изменяют цвет чистого золота с светло-желтого на светло-зеленый и белый. Температура плавления и твердость практически не меняются. 

Физико-химические свойства

Золото состоит только из одного стабильного изотопа и поэтому является одним из 22 чистых элементов. Обычно не подвергается воздействию кислот. Исключением является смесь кислот, так называемая «царская водка» — смесь соляной и азотной кислот. Галогены хлор, бром и йод способны растворять золото, а последний даже в спиртовом растворе. Золото относительно легко растворяется в горячих, кислых гидротермальных растворах. Также было отмечено, что некоторые гуминовые кислоты способны растворять золото. Кроме того, оно легко растворяется в сплавах многих металлов. 

Твердость золота

По шкале твердости по Моосу от 1 (тальк) до 10 (алмаз) золото достигает значения от 2,5 до 3, поэтому можно сказать, что оно довольно мягкое. Золотые слитки или золотые монеты, изготовленные из высокочистого золота можно разрезать с помощью обычной медной монеты.

Точка плавления и кипения золота

Температура плавления золота составляет 1064 С. Для сравнения: алюминий плавится при 660 С, а серебро при 962 С. Чтобы расплавить железо, необходимо 1538 С, а у вольфрама (наиболее термостойкого из всех металлов) температура плавления составляет 3422 С. 

Температура кипения золота составляет 2970 C и, как и температура плавления, она относительно высока. Алюминий кипит при 2470 C, серебро при 2210 C, железо при 3000 C, а вольфрам при 5930 C.

Плотность золота

В рейтинге элементов по плотности (масса на единицу объема) золото находится на восьмом месте — 19,32 г / см3. Для сравнения: железо имеет плотность 7,87 г / см3. Металлический осмий (самый плотный из всех элементов) — 22,6 г / см3.

Использование

Золото использовалось для ювелирных украшений и в виде золотых монет в качестве платежного средства на протяжении тысячелетий. 

Валюта и инвестиции

Золото служит международной валютой в форме золотых монет и слитков. Хранится во многих центральных банках по всему миру в качестве валютного резерва.

Золото особенно популярно как инвестиция во времена кризиса.

Электроника

Электронная промышленность использует большое количество золота из-за хорошей проводимости, коррозионной стойкости и обрабатываемости. 

Связующие провода (соединительные провода между микросхемами и соединениями интегральных микросхем), а также проводящие конструкции частично изготовлены из чистого золота. Сборка (склеивание) микроэлектронных и лазерных диодных чипов происходит на позолоченных поверхностях.

Оптика

Золото отражает лучи инфракрасного, красного и желтого света значительно лучше, чем синее, сине-фиолетовое и ультрафиолетовое излучение. Поэтому из него делают теплоотражающие покрытия, стекла, а также зеркала для лазеров, работающие в среднем инфракрасном диапазоне.

Медицина

Из-за своей коррозионной стойкости и эстетических свойств оно используется в стоматологии в качестве пломбировочного или протезного материала.

Украшения

Золото используется в ювелирной промышленности, которая делает из него кольца, цепочки, браслеты и другие украшения. 

Золотая фольга, также называемая сусальным золотом, использовалась еще с древних времен. В отраженном свете сусальное золото светится золотисто-желтым цветом, а в фоновой подсветке — зеленовато-голубым цветом, а также очень красиво переливается при свете свеч. Оно используется для придания блеска настоящего золота неметаллическим предметам, таким как рамки для картин, книги (обрезы), мебель, фигуры, архитектурные элементы, лепнина, иконы и т.д. 

Сплавы золота

Классические золотые сплавы для ювелирных изделий относятся к сплавам золота, серебра и меди. Одна из причин этого заключается в том, что эти металлы часто встречаются в природе и до 19 века в Европе было запрещено соединять золото с другими металлами, кроме меди и серебра. Цветовая гамма таких золотых сплавов варьируется от темно-желтого до светло-зеленого и от лососево-розового до серебристо-белого. Эти сплавы просты в изготовлении и легки в обработке. Другие добавки, такие как платина или никель значительно увеличивают твердость смеси металлов, но, с другой стороны изменяют цвет золота. Такие добавки, как свинец (свинцовый припой), висмут и многие легкие металлы, делают сплавы золота очень хрупкими.

Розовое золото

Розовое золото — это золотой сплав, состоящий из золота и меди. Также возможно добавление небольшого количества серебра, чтобы улучшить обрабатываемость сплава. В Европе, в разговорной речи красное золото называют “русским золотом”. Это золото имеет сплав 585 и его очень легко узнать. 

Желтое золото

Это сплав золота, серебра и меди. Когда содержание золота уменьшается, глубина желтого тона также снижается. Соотношение металлов, добавляемых к золоту, обычно составляет около 1:1, а оттенки и интенсивность цвета можно выбирать бесконечно. Цвет варьируется от светло-желтого с небольшим содержанием серебра до желто-оранжевого с большим содержанием меди. Из-за своей узнаваемости желтое золото является самым популярным цветом во всем мире.

Зеленое золото

Зеленое золото представляет собой сплав зеленовато-желтого золота без добавления меди. Цвет создается путем аппроксимации атомного отношения золота и серебра в пропорции 1:1, что в лучшем случае соответствует 646 пробе. До трети серебра можно заменить кадмием, который усиливает зеленый оттенок, но снижает температуру плавления. Эти сплавы очень мягкие и достаточно бледные. 

Белое золото

Этот сплав был разработан в 1912-13 гг. как недорогой заменитель платины для производства ювелирных изделий. Белое золото как собирательный термин относится к сплавам золота, которые при смешивании с дополнительными обесцвечивающими металлами (платина, серебро или никель) образуют белый цвет. 

Золото, содержащее никель (сплав золото-медь-никель-цинк с переменным содержанием никеля 10-13%), также можно рассматривать как вид красного золота. Его высокая базовая прочность позволяет делать меньшую толщину стенок изделий. Однако, поскольку повышенное содержание никеля при контакте с кожей может вызывать аллергическую реакцию, в настоящее время его практически не применяют во всех современных ювелирных сплавах.

Поскольку «белое» золото не может быть нанесено электрохимическим способом, ювелирные изделия из белого золота обычно покрываются родием с использованием гальванического процесса. Это обеспечивает улучшение цвета до чистого серебристого, а также дает улучшенную стойкость к царапинам. 

Титан-золотой сплав

Титано-золотой сплав, содержащий 99% золота и 1% титана используется в производстве обручальных колец и в медицинской технике. Высокая доля драгоценных металлов в сочетании с высокой прочностью делают этот сплав достаточно популярным. 

Каратность золота

Чистота золота исторически дается в каратах. 24 карата соответствуют чистому золоту (999,99). С введением метрической системы был произведен переход на тысячные части. Марка «750» означает, что в 1000 частей по массе, золото содержится 750 частей (3 / 4 объема), что эквивалентно 18 карат. Марка «585» соответствует 14 карат, «375» соответствует 9 карат и «333» соответствует 8 каратов. 

На международном рынке высококачественные ювелирные изделия обычно изготавливают из золотых сплавов с чистотой 750 или выше. Культурные различия также влияют на соотношение золота в изделиях. На американском континенте преобладают сплавы с 585 золота, в то время как на Ближнем Востоке особенно ценятся ювелирные украшения из желтого золота около 20–22 карат (833–916%). 

Золотые слитки

Золотые слитки были впервые произведены более 2000 лет назад. Эту форму предпочитали в течение длительного времени, потому что её было легче изготовить по сравнению с монетами. Сегодня золотые слитки чеканятся и отливаются весом от 250 г. Поскольку золотые слитки становятся все более популярными, производители стремятся отливать номиналы меньшего веса. 

Золотые монеты

Первые монеты, которые использовались в качестве платежного средства, чеканились в западной Турции в 6 веке до нашей эры. Имя царя, который правил в то время, знакомо многим — Крез. Первоначально монеты чеканились в основном только с одной стороны, и на них было изображали божество или правителя. Серебряные и бронзовые монеты появились чуть позже.

Чтобы иметь возможность произвести золотую монету, необходимо выполнить несколько последовательных и взаимосвязанных этапов:

• Нарисовать эскиз будущей монеты;
• Сделать черновую монету из пластилина;
• Пластилиновую модель перенести на гипс;
• Гипсовый слепок отсканировать цифровым способом;
• Создать мастер-штамп из твердого металла (пресс-форму);
• С помощью пресс-формы отчеканить оригинальные монеты.

Нумизматические монеты чеканятся за несколько проходов, а затем полируются и проверяются. Цель — добиться безупречной поверхности. От первой идеи (эскиза) до выпуска готовой монеты может пройти несколько месяцев.

Золото как валюта

Золото с давних времен использовалось в качестве денежной валюты. Одна денежная единица соответствовала определенному количеству золота. 

Долгое время унция золота в Соединенных Штатах была эквивалентна 20,67 долларов. Позже, в бреттон-вудской системе, эта эквивалентность была повышена до 35 долларов. Из-за функции золота как валютного резерва (золотого резерва) владение золотом было временно запрещено в Соединенных Штатах. С 1933 по 1973 год золото разрешалось продавать только в виде ювелирных украшений или коллекций монет. 

Золото часто рассматривается многими инвесторами как долгосрочная инвестиция. Это особенно актуально во времена гиперинфляции. 

По оценкам, за всю историю человечества было добыто 155 000 тонн золота. В настоящее время использование этого количества золота оценивается следующим образом:

• 79 000 т (51%) золота содержится в ювелирных изделиях.
• 28 600 тонн (18%) золота принадлежит центральным банкам и другим учреждениям. Крупнейшие владельцы золота:
  • США — 8133 т
  • Германия — 3428 т (соответствует 177,6 куб.м или 275 562 золотых слитков)
  • Международный валютный фонд  — 3217 т
  • Франция — 2892 т
• 18 000 т (12%) золота содержится в предметах искусства.
• 25 000 т (16%) золота находятся в частной собственности (инвесторы) — в виде слитков и монет.

Исторически количество золота никогда не уменьшалось за счет потребления, а только перераспределялось между владельцами или формами хранения. Одним из немногих потребителей, которые безвозвратно удаляют золото из общего оборота, является микроэлектроника, использующая небольшое, но постоянно увеличивающееся количество в электронных схемах и процессорах, из которых его невозможно извлечь или можно извлечь только в небольшой степени. 

Обиходные обозначения слова “золото”

Золото, которое по сути означает ценный или драгоценный предмет, в разговорной речи используется для обозначения других вещей. Прилагательное обычно ставится перед ним, например, «черное золото». Слова и идиомы, в которых встречается золото:

• Черное золото — нефть, уголь, икра, кофе;
• Белое золото — мрамор, хлопок, фарфор, слоновая кость;
• Голубое золото — питьевая вода;
• Жидкое золото — мед, виски, коньяк;

Сборщики лома называют медь «золотом», потому что за нее они получают самую высокую цену.

Влияние на здоровье

Золото и его любые соединения абсолютно безвредны для всех живых существ. Поскольку золото нерастворимо в желудочной кислоте, при его употреблении не существует опасения отравлений тяжелыми металлами (например, при использовании в качестве украшения кулинарного блюда или алкогольного напитка).