Золото, в химии

Au. — Физические свойства. Чистое З. В слитках имеет характерный желтый цвет, при получении же в виде тонкого порошка (из растворов солей при помощи различных восстановителей) цвет его меняется от темно-фиолетового до красного. В тонких листочках, при проходящем свете, оно кажется синевато-зеленым. З. Мягче серебра, но тверже олова. Ковкость его очень велика и выше других металлов. Из него получают листочки до 0,00009 мм толщиною и тянут проволоку, 166 м которой весит 1 г. Уд. Вес около 19,32 (он изменяется в зависимости от того берется ли литое, или кованое, или осажденное З.). При темпер. Около 1095° З. Плавится и образует зеленую жидкость, способную легко переохлаждаться. Застывая, оно сильно сокращается, так что не годится для тонких отливок.

При сильном нагревании — в пламени гремучего газа и в вольтовой дуге — оно легко обращается в пар. Коэф. Расширения линейный между 0° и 100° = 0,00001451. Электропроводность при 0° от 43,84 до 44,62 (принимая ее для ртути = 1). Теплоемкость между 0° и 100 = 0,03244. Теплопроводность = 53,2, по другим = 98,1 (для серебра = 100). Разрывается при нагрузке около 27 км на 1 куб. Мм (для тянутой проволоки не отпущенной). Кристаллизуется в формах правильной системы.Химические свойства. Определение атомного веса З. Было предметом многочисленных работ. Особенный интерес оно представляло в последнее время. Дело в том, что до появления системы проф. Менделеева для Au и близких к нему Os, Ir, Pt, Hg принимали следующие величины для атомного веса, как наиболее достоверные.

Os = 200. Ir = 197. Pt = 198. Au = 196. Hg = 200. Изучая химические свойства этих металлов, их взаимные соотношения и сравнивая их с другими группами элементов, Менделеев ясно показал, что ат. Вес должен увеличиваться от Os к Hg, и что Au должно быть помещено между Pt и Hg. Это блестящим образом подтвердилось позднейшими исследованиями. Ат. Вес Os получился близким к 191. Ir = 193,22 (Seubert). Pt около 196 и для Au около 197 (Mallet дает — 196,91, Thorpe and Laurie — 196,852, Kruss — 196,64). Что касается строения частицы З., то на этот счет существует несколько исследований, в основе которых лежит закон Рауля, для слабых растворов выражающий, как известно, зависимость между частичным весом какого-нибудь растворенного тела и тем понижением температуры замерзания или упругости пара, которое наблюдается для взятого растворителя (см.

Закон Рауля). Ramsay ("Jour. Chem. Soc.", 55 t.) определил упругость паров ртути, содержащей в растворе Au от 1,54% до 2,69%. Tamman ("Zeit. Für phys. Chem.", 1889 г.) исследовал темпер. Замерзания подобных растворов. Наконец Heycock and Neville изучили темп. Замерзания растворов золота в натрии, калии, олове и таллии. Из всех этих исследований можно сделать тот вывод, что частица золота составлена из одного только атома. Занимая в натуральной классификации в периодической системе проф. Менделеева место с одной стороны рядом с медью и серебром, а с другой — с осмием, иридием, платиной и ртутью, З. Обладает свойствами, характерными для той и другой группы элементов. Подобно серебру и меди, оно образует, между прочим, соединения типа AuX (где Х одноат.

Элем. Или группа), причем Au2O, как Ag2O и Cu2O, обладает ясно выраженными основными свойствами, AuCl, как AgCl и CuCl, не растворимо в воде, растворяется в аммиаке. З., как медь и серебро, легко дает двойные соли, легко образует амальгаму со ртутью и пр. В то же время, подобно Os, Ir, Pt и Hg, способность З. К химическим превращениям крайне ограничена, и прочность его соединений незначительна. На воздухе оно не изменяется, ни при какой температуре не окисляется прямо кислородом [Это свойство, вместе с редкостью, делает его столь ценным для приготовления монеты. Золотых дел мастера находили на поверхности З. Вещей пятна, постепенно увеличивающиеся, которые, по исследованию Calderon'a, оказалась результатом деятельности особого грибка.

При нагревании рост пятен прекращался.]. Серная, соляная, азотная кислоты на Au не действуют, а также и едкие щелочи. В царской водке и вообще в жидкостях, выделяющих хлор, оно легко растворяется. Оно прямо соединяется с Cl, Br, J, As, P и с большинством металлов легко образует сплавы. Сплавы эти большей частью тверже чистого золота, которое легко стирается, и потому только в виде сплавов З. Употребляется на практике. Кроме того они легче плавятся. Из них наиболее интересны сплавы с медью и серебром. Медь придает З. Красный оттенок, тогда как серебро делает его более светлым. Приготовляя же сплав с разным количеством Ag и Cu получают золотые изделия самых разнообразных оттенков. Со ртутью, как сказано, З. Легко дает амальгаму.

Некоторые из них встречаются в природе, напр. В Калифорнии находят Au2 Hg2. Они мало прочны и при нагревании выделяют ртуть, оставляя чистое З. На практике пользуются легкой способностью З. Растворяться в Hg для выделения последних следов его из золотоносных песков и пр. Соединяясь с другими телами, Au дает вообще соединения двух типов. AuX и AuX2 (хотя известны и промежуточные AuX2, но они менее прочны и менее изучены).Галоидные соединения. Наиболее часто встречается на практике и служит для получения многих других соединений хлорное З. AuClЗ. Оно получается при нагревании Au в струе хлора при 300°, или же при растворении в царской водке. В последнем случае при выпаривании раствора досуха, для удаления кислот, происходит легкое разложение AuCl3 с образованием AuCl, кот., будучи нерастворимо в воде, легко отделяется от AuClЗ.

Хлорное З. Растворимо в спирте, эфире и воде, довольно непрочно. При нагревании около 150° выделяет Cl и образует AuCl, а при более сильном совсем разлагается на Cl и Au. То же самое происходит под влиянием света. Из водного раствора множество веществ выделяют З. В металлическом виде. В этом отношении наиболее употребительны. SO2, FeSO4 и щавелевая кислота. Напр. С FeSO4 реакция идет так:2AuCl3 + 6FeSO4 = 2Au + Fe2Cl6 + 2Fe2(SO4)З.AuCl3 соединяется с HCl, образуя AuCl3HCl (легкая разлагаемость и способность соединяться с HCl делают почти невозможным получение AuCl3 в совершенно чистом виде). С хлористыми металлами AuCl3 образует двойные соли. Особенно интересны соединения с KCl и NaCl — AuCl3KCl.2H2O и AuCl3NaCl.2H2O.

Они легко образуются, хорошо кристаллизуются и, будучи вообще прочнее AuCl3, играли большую роль при установке ат. Веса З. Для AuCl также известны двойные соли, напр. AuClKCl. Соединения З. С бромом и йодом очень сходны с только что описанными хлористыми. С Br известны AuBr, AuBr2 и AuBrЗ. Последнее (более изученное) образуется растворением Au в бромной воде. Оно соединяется с HBr, дает двойные соли (тоже играющие роль при определении ат. В.). В воде растворимо, легко восстановляется и пр. С йодом известны AuJ и AuJЗ. AuJ получается напр. При действии HJ на Au2O3 - окись З.(Au2O3 + 6HJ = 2AuJ + 3Н2O + 4J)или из AuJ3, кот. Легко выделяет йод. AuJ2 получается из AuCl3 и KJ(AuCl3 + 3KJ = AuJ3 + 3KCl).Эти соединения еще менее прочны, чем соответственные хлористые и бромистые, дают двойные соли и пр.Кислородные соединения.

Из соединений З. С кислородом достоверно известны два. Закись З. Au2O и окись Au2O3, хотя указывают на существование еще Au2O2, Au2O4, Au2O5. Закись Au2O получается при действии КНО на AuCl на холоде или при кипячении AuCl3 с уксуснокислым кали, лимонной к-той, азотнокислой закисью ртути и пр., напр.2AuCl3 + 2Hg2(NO3)2 + Н2О = Au2O + 3HgCl2 + 2HNOЗ + Hg(NO3)2.Au2O в кислотах не растворяется, при нагревании выделяет кислород. Из солей, отвечающих закиси З., наиболее прочны двойные, напр. Сернистокислые соли щелочных металлов, AuNa3(SO3)2 + 1/2Н2О и пр. Особенной известностью пользуется двойная серноватисто-натровая соль Na3Au(S2O3).2H2O, так назыв. Соль Фодро и Желиса. Она образуется при действии серноватисто-натровой соли на AuClЗ.

В воде она хорошо растворима и от прибавления спирта к раствору выделяется в виде хорошо образованных кристаллов. Своим постоянством она резко отличается от других солей З. Щавелевая кислота, SO2 и FeSO4 не выделяют из нее метал. З. HCl, Н2SO4 не дают осадка серы, как у других серноватистых солей, HNO3 разрушает ее с выделением З. Употребляется в медицине и фотографии. К соединениям закиси З. Относится также Кассиев пурпур. Он образуется при действии на AuCl3 смеси хлорного и хлористого олова в виде красного осадка. Состав его в точности неизвестен. Предполагают, что он представляет соединение Au2O с оловянной кислотой, SnO2. Фижье получил тело определенного состава Au2OSnO2 + 4H2O. Другие же (Debray) думают, что здесь SnO2 просто окрашена мелко раздробленным золотом.

Цвет Кассиева пурпура бывает самых разнообразных оттенков, в зависимости от отношения между количествами взятых AuCl3, SnCl2, SnCl4. Кроме того существует и множество других способов для получения Кассиева пурпура. Кипячение Au2O с оловянно-кислым кали, окисление азотной кислотой сплава Au со Sn и пр. КНО не действует на него. Свежеприготовленный, он легко растворяется в аммиаке, но раствор при хранении изменяется на свету, выделяя мало-помалу золото. От восстановителей цвет его темнеет. Он употребляется для окраски стекла и фарфора в красный цвет. В последнее время указывают на существование Кассиева пурпура, растворимого в воде. Шнейдер ("Zeit. An. Chem.", 5) получил его диализом аммиачного раствора Кассиева пурпура (приготовленного окислением сплава Au, Sn, Ag) до полного удаления аммиачных соединений.

Он имеет свойства гидрозолей. Свертывается от прибавления солей, слабых кислот (хотя, впрочем, спирт и крепкая серная кислота на него не действуют). Окись З. Au2O3 в виде гидрата получается при разложении кислотами ауратов — солеобразных соединений, в которых Au2O3 играет роль кислотного окисла, или при действии на AuCl3 щелочей (избегая избытка, так как иначе происходит растворение Au2O3). Для него известны соединения как с кислотами, так с основаниями. Крепкая Н2SO4 и HNO3 растворяют его с образованием крайне непрочных солей, разлагаемых водой с выделением Au2OЗ. Более прочны двойные соли З. И щелочных металлов (как и при закиси З.). Кислотные свойства в Au2O3 развиты очень ясно. Аураты легко получаются при действии щелочей в избытке на AuCl3.

Для К и Na они растворимы в воде и имеют резкую щелочную реакцию. Состав их Au2O3M2O2 + вода (где M одноатомный металл). Напр. Au2KO23Н2О — вещество кристаллическое. Аурат аммония представляет, по-видимому, то, что известно под именем гремучего З. Оно получается при действии аммиака на Au2O3 в виде желтого порошка, нерастворимого в воде, взрывающего при трении, нагревании до 143° и пр. Состав его с точностью неизвестен. По Дюма, оно представляет Au2O3(NH3)4. При действии аммиака на AuCl3 получается гремучее З. Более сложного состава, заключающее, кроме Au, H, О, N, также Cl и представляющее, вероятно, смесь Au2O3(NH3)4 и AuCl3NH4Cl (известно соединение NH3 с Au2O, тоже взрывчатое).Цианистые соединения. Из других соединений З.

Наиболее интересны цианистые. З. Растворяется в KCN, в присутствии кислорода воздуха. При этом образуется двойная соль AuCNKCN, отвечающая закиси З. Лучше всего она приготовляется, действуя KCN на гремучее З. Или на Au2O3. Обладает сравнительной прочностью, растворима в воде, из которой кристаллизуется в безводном состоянии (для растворения 1 части соли требуется около 7 час. Воды при обыкновенной температуре). FeSO4 на нее не действует. SO2 и щавелевая кислота не выделяют из нее З., а осаждают AuCN. Бром и йод прямо присоединяются, образуя KCNAuCNJ2 + Н2О и AuCNKCN Br2 + 3Н2О. Тоже известно и для хлора. AuCNKCN употребляется на практике в большом количестве для золочения гальваническим путем. При выпаривании с HNO3 или HCl это соединение разлагается с выделением AuCN — кристаллического порошка, нерастворимого в воде, HNO3, Н2SO4 и легко растворяющегося в цианистых металлах, с которыми образует двойные соли.

Эти соли принадлежат к общему типу AuCNMCN и известны для щелочных, щелочноземельных металлов, для Cd, Zn, Со и проч., например, для Ва она будет (AuCN)2BaCN2 + 3Н2О. В них также выражена способность присоединять галоиды Cl, Br, J и давать соединения, аналогичные указанным для AuCNKCN. При разложении бариевой соли (AuCN)2BaCN2 + 3Н2О серной кисл. Получается мало прочная кислота, отвечающая этим солям. Также известны двойные цианистые соединения, относящиеся к разряду окисных соединений, золота. При действии KCN на раствор AuCl3, по возможности нейтральный, получается AuCN3KCN в виде кристаллов, растворимых в теплой воде и спирте. При разложении кислотами из нее получают кислоту AuCN3HCN.Способы отделения и определения З.

При анализе З. Определяется исключительно в металлическом виде. Оно выделяется. 1) прокаливанием, если нет летучих соединений, 2) осаждением железным купоросом, щавелевой, сернистой кислотами. При этом должна отсутствовать HNO3, которую удаляют выпариванием с HCl. 3) осаждением Н2S в кислом растворе и прокаливанием выделившегося Au2SЗ. Золото легко определяется и электролизом, растворяя его соединения в KCN и подвергая действию очень слабого тока. Оно получается на платиновом электроде в виде плотного, хорошего слоя. По окончании операции его промывают, сушат и взвешивают. Вес электрода определяют раньше. Если ток силен, то будет осаждаться З. В виде рыхлого налета, неудобного для промывания. Чтобы иметь возможность удалить его потом с электродов (растворением в царской водке), последние покрываются предварительно слоем меди.

Способы отделения З. От других металлов очень разнообразны. Наибольший интерес представляет для практики анализ сплавов З. С серебром и медью. Отделение меди в таких случаях чаще всего происходит при помощи капелирования. Этот способ основан на том, что З. И серебро в расплавленном виде на воздухе не изменяются, тогда как медь в этих условиях легко окисляется и образует с окисью свинца, который заранее с этой целью прибавляется к сплаву — жидкую массу, обладающую способностью впитываться пористыми стенками тигля, в котором происходит операция. Тигель-капель (откуда и название способа, который был известен еще алхимикам) приготовляется из спрессованной костяной золы. Опыт ведется таким образом. В тигель кладут известное количество свинца и нагревают в особой муфельной печи.

Когда свинец расплавился, бросают туда предварительно взвешенный кусок сплава, завернутый в бумагу. Образующийся на поверхности свинца слой окислов восстановляется при горении бумаги и сплав растворяется в свинце. При нагревании медь окисляется и, растворяясь в окиси свинца, впитывается стенками тигля. З. Же остается в виде королька, который по охлаждении взвешивают. Если в сплаве присутствовали Ag, Pt, Ir и другие благородные металлы, то при этой операции они остаются при З. Температура нагревания тигля не должна быть очень велика, иначе происходит улетучивание Au и Ag (если оно присутствует) и не особенно низка, иначе останется медь. Для получения хороших результатов между медью и количеством взятого свинца должно существовать известное выработанное практикой соотношение.

Поэтому необходимо ставить предварительный опыт. Капелирование можно, очевидно, вести и в том случае, когда, кроме меди, присутствуют и другие легко окисляемые, неблагородные металлы. Но здесь операция может много потерять в точности и простоте. Напр., если находится в сплаве в значительном количестве цинк, то, улетучиваясь, он может уносить в парах Au. В других случаях образуются окислы, не растворяющиеся в окиси свинца и, таким образом, не всасываемые тиглем, напр., при олове, З. Отделяется от серебра при помощи так назыв. Квартования. Дело в том, что из сплавов Au и Ag азотная кислота только в том случае извлекает все серебро, оставляя З. Нетронутым, когда веса Au и Ag относятся, по меньшей мере, как 1:3, или чтобы Au составляло не больше 1/4 всего сплава.

В противном случае часть серебра остается. Поэтому при анализе к сплаву Au и Ag прибавляют заранее такое количество серебра, чтобы получилось требуемое отношение (отсюда и название способа), или подвергают капелированию, если находится медь и подобные примеси (что обыкновенно всегда на практике встречается). Полученный королек сплющивают и подвергают действию HNO3, крепостью от 22° до 32° Бомэ. После растворения серебра, остающееся З. Промывают, сплавляют и взвешивают. Предварительный опыт показывает сколько брать серебра для квартования. Если в сплаве находятся Pt, Ir, то они остаются при Au. Для уменьшения ошибки при анализе определение меди и серебра ведут в отдельных порциях. Кроме того, исследование сплавов З., в особенности в подделках, ведется при помощи так назыв.

Пробирного камня. Это — силикат черного цвета, очень твердый и не поддающийся действию кислот. На нем проводят черту исследуемым сплавом и рядом другую, сплавом с определенным содержанием З. И приблизительно одного цвета с исследуемым. Потом обе черты смачивают азотной кислотой уд. В. 1,3. Если после удаления кислоты цвет черточек одинаков, в них содержание З. Приблизительно одно и то же. Если для исследуемого слабее — в нем З. Меньше. Переходя так. Обр. От одного образца известного сплава к другому (для удобства их приготовляют в виде карандашей), можно при навыке довольно точно определить содержание З. В испытуемом. Точные способы анализа сплавов З. Основаны, как на способности З. Легко выделяться в металлическом виде, так и на химических свойствах других металлов, входящих в сплав, напр.

При серебре — на нерастворимости AgCl в воде и HNO3. При Pt и Ir — на образовании двойных солей PtCl4(NH4Cl)2, IrCl4(NH4Cl)2, нерастворимых в воде и пр.Получение химически чистого золота представляет значительные трудности. Малле готовил его (Mallet, "Amer. Jour.", 12) следующим образом. Сравнительно чистое золото, после прокаливания, растворялось в царской водке, выпаривалось. Полученное AuCl3 растворялось в воде и оставлялось в темном месте. При этом осаждались следы AgCl. Прозрачный раствор AuCl3 обрабатывался SO2, и собирались средние порции Au, которые кипятились сначала с NHO3, потом с водой, затем с HCl. Полученное З. Снова превращалось в AuCl3 и водный раствор его выпаривался с HBr, при чем последние следы Ag выделялись в виде AgBr, прозрачный же раствор З.

Со щавелевой кислотой или SO2 выделял метал. З., которое снова переводилось в AuCl3, и так — несколько раз. Окончательно З. Получалось при восстановлении AuCl3 муравьиной кислотой, собирались средние порции и сплавлялись со всеми предосторожностями.Определение атомного веса З. Остается еще сказать о тех способах, которые применялись для определения атомного веса З. Thorpe and Laurie ("Jour. Chem. Soc.", 55 t) исходили из AuBr3KBr, очищенной множеством кристаллизаций. Опыт показал, что в образцах этой соли, полученной различными способами, отношение между AuBr3 и KBr являлось всегда постоянным. Так как нельзя высушить ее совершенно без разложения, то был избран такой план для исследования, который и не требовал этого.

Некоторое количество соли, около 12 г, осторожно нагревалось в тигле, при чем происходило полное разложение AuBr с выделением брома. Температура разложения была значительно ниже той, при которой улетучивается KBr. Определялся вес остатка Au и KBr, из которого потом промыванием удалялся KBr, и Au взвешивалось. Находилось, таким образом, отношение между Au и KBr (вес которого находился по разности), потом находился вес Ag, необходимого для осаждения всего брома в полученном KBr и наконец — вес образовавшегося AgBr. Получались, таким образом, три отношения Au:KBr, Au:Ag, Au:AgBr. Так как для К, Ag, Br атомные веса хорошо известны, то с достаточной точностью вычислялся атомный вес для золота из этих данных.С.

Вуколов. Δ..