Золото и его характеристики

Общая характеристика золота

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Золото – семьдесят девятый элемент Периодической таблицы. Обозначение – Au от латинского «aurum». Расположен в шестом периоде, IB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 79.

Золото встречается в природе почти исключительно в самородном состоянии, главным образом в виде мелких зерен, вкрапленных в кварц или содержащихся в кварцевом песке. В небольших количествах золото встречается в сульфидных рудах железа, свинца и меди. Следы его открыты в морской воде. Общее содержание золота в земной коре составляет всего 5×10^-7% (масс.).

Золото – ярко-желтый блестящий металл (рис. 1). Оно очень ковко и пластично; путем прокатки из него можно получить листочки толщиной менее 0,0002 мм, а из 1 г золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км. Золото – прекрасный проводник теплоты и электрического тока, уступающий в этом отношении только серебру и меди.

Золото. Внешний вид и его характеристики

Рис. 1. Золото. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса золота

Относительной молекулярная масса вещества (M_r) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A_r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии золото существует в виде одноатомных молекул Au, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 196,9699.

Изотопы золота

Известно, что в природе золото может находиться в виде единственного стабильного изотопа ¹⁹⁷Au. Массовое число равно 197, ядро атома содержит семьдесят девять протонов и сто восемнадцать нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы золота с массовыми числами от 169-ти до 205-ти, а также более десяти изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп ¹⁹⁵Au с периодом полураспада равным 186 суток.

Ионы золота

На внешнем энергетическом уровне атома золота имеется один электрон, который является валентными:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5р ⁶5d¹⁰6s¹.

В результате химического взаимодействия золото отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Au⁰ -1e → Au⁺;

Au⁰ -2e → Au²⁺;

Au⁰ -3e → Au³⁺.

Молекула и атом золота

В свободном состоянии золото существует в виде одноатомных молекул Au. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу золота:

Энергия ионизации атома, эВ	9,22
Относительная электроотрицательность	2,64
Радиус атома, нм	0,144

Сплавы золота

Ввиду мягкости золото употребляется в сплавах, обычно с серебром или медью. Эти сплавы применяются для электрических контактов, для зубопротезирования, в ювелирном деле.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Золото 585 пробы содержит 41,5% меди. Сколько граммов чистого золота содержит кольцо этой пробы, имеющее массу 2,8 г?

Решение

Найдем массовую долю золота в 585 пробе:

ω(Au) = 100% — ω(Cu) = 100% — 41,5% = 58,5% = 0,585.

Вычислим массу чистого золота, которая содержится в кольце:

m(Au) = m_ring × ω(Au)/ 100%;

m(Au) = 2,8 × 0,585 = 1,638 г.

Ответ

Масса золота равна 1,638 г

ПРИМЕР 2

Задание

Определите количество золота и серебра, которое содержится в обручальном кольце 585 пробы массой 3,75 г.

Решение

585 проба означает, что в изделии содержится 58,5% (0,585) золота. Найдем массу золота в сплаве:

m(Au) = m_ring × ω(Au)/ 100%;

m(Au) = 3,75 × 0,585 = 2,19 г.

Тогда масса серебра составит:

m(Ag) = m_ring — m(Au) = 3,75 -2,19 = 1,56 г.

Найдем количество моль каждого металла (молярная масса золота равна 196 г/моль, серебра – 108 г/моль):

n = m/M;

n (Au) = m(Au) /M(Au);

n (Au) =2,19 / 196 = 0,01 моль;

n (Ag) = m(Ag) / M(Ag);

n (Ag) = 1,56 / 108 = 0,014 моль.