Чистое золото

Золото (Au): Чистое золото - жёлтый металл, мягкий, очень пластичный. Его можно проковать в листки толщиной до 8·10^-5 мм или протянуть в проволоку, 2 км которой весят 1 г. Чистое золото хорошо проводит тепло и электричество, весьма стойко к химическому воздействию. Чистое золото почти в 2,5 раза тяжелее железа (плотность чистого золота при 20°С- 19,32 г/см₃, а чистого железа 7,82 г/см₃). С неметаллами (кроме галогенов: фтор, хлор, бром, йод, астат) золото не реагирует.

С галогенами золото вступает в химическую реакцию. Также не рекомендуется носить золото в присутствии сероводорода, серы и аммиака (в хозяйстве - нашатырный спирт).

На воздухе чистое золото не изменяется, даже при сильном нагревании, легко растворяется в хлорной воде (не рекомендуется контакт с хлоркой) и в растворах цианидов щелочных металлов (например, ядовитом цианистом калии). На золото не действуют разбавленные и концентрированные кислоты серная, соляная, азотная. Но если на золото воздействовать соляной кислотой с добавлением хлористого железа (тёмно-коричневый раствор, используемый при травлении электронных плат) – то этот металл легко растворяется.

Чистое золото легко растворяется также в смеси, состоящей из 3 объёмов соляной и 1 объёма азотной кислоты (царская водка).

Если у Вас окислилось золото, то его можно восстановить. Восстановителями могут быть перекись водорода, двух хлористое олово, сернокислое железо, треххлористый титан, окись свинца, двуокись марганца. Для восстановления золота используют также различные органические вещества: муравьиную и щавелевую кислоты, гидрохинон, гидразин, метол, ацетилен и др.

Платиновые металлы

Платина (Pt) — серебристый металл серовато-белого цвета, пластичный, довольно мягкий и ковкий.

Есть шесть платиновых металлов. Все платиновые металлы - тугоплавкие серебристо-серые простые вещества, различающиеся по твёрдости и температуре плавления: платина (tпл=1769°С) и палладий (tпл=1554°С) — мягкие и пластичные, осмий (tпл=3027 °С) и рутений (tпл=2334 °С)— хрупкие, родий (tпл=1963 °С) и иридий (tпл = 2447 °С) — твёрдые и прочные.

Применение платиновых металлов основано главным образом на их химической инертности, а также на высокой каталитической активности. Посуда из металлической платины необходима при работе с сильно коррозионными веществами, например расплавами фторидов. Сетка из платино-родиевого сплава служит катализатором в производстве азотной кислоты на стадии окисления аммиака.

Интересное свойство одного из платиновых металлов, палладия, — способность обратимо поглощать водород: при 80 °С и атмосферном давлении 1 объём металла поглощает до 900 объёмов водорода. Водород находится в металле в атомарном виде и обладает высокой химической активностью.

Химия платиновых металлов очень сложна. Не последнюю роль в этом играет «избирательная благородность» металлов. Например, на металлический осмий не действует даже царская водка, растворяющая золото!

Металл серебро

Металл серебро (Ag) — серебристый металл блестящий, белого цвета (tпл=962 °С), ковкий и пластичный, легко поддающийся обработке. Серебро занимает лидирующее место среди металлов - проводников тепла и электричества.

Хотя серебро с кислородом непосредственно не реагирует, оно может растворять в себе немало этого газа. Растворимость кислорода в твёрдом кристаллическом серебре максимальна при температуре 450 °С, когда 1 объём металла способен поглотить 5 объёмов кислорода. Значительно больше кислорода (до 20 объёмов на 1 объём серебра) растворяется в жидком серебре. Этот процесс сопровождается красивым (и опасным) явлением, которое известно с древних времён, — разбрызгиванием серебра. Происходит оно вот почему. Когда жидкое серебро затвердевает (при температуре 962 °С), сначала, как правило, застывает верхний слой металла. На поверхности образуется корка, под которой ещё находится жидкое серебро. Если расплавленный металл серебро поглотил много кислорода, то затвердевание сопровождается обильным высвобождением газа. Под давлением выделяющегося кислорода корка разрывается, и происходит взрывное разбрызгивание металла, словно серебро плюётся.

Серебренная чернь. Патина

Серебро можно покрыть чернью. Процесс чернения заключается в нанесении плёнки сульфида серебра на поверхность серебряного изделия, по которой острой иглой процарапан (гравирован) рисунок. Сера застревает в бороздках, нанесённых гравировальной иглой. При нагревании изделия сера сплавляется с серебром, окрашивая бороздки в чёрный цвет. Серебро не окисляется кислородом, однако, покрывается чёрным слоем сульфида серебра: 4Ag+2H₂S+О₂=2Ag₂S+2Н₂О. Затем поверхность предмета аккуратно полируют до достижения металлического блеска.

Поверхность серебра можно не только почернить, но и окрасить в другие цвета. Зеленовато-серый цвет приобретают серебряные предметы, выдержанные в течение нескольких минут в кипящем растворе, который готовят, растворяя 10 г иодида калия в 10 мл воды с последующим добавлением 30 мл концентрированной соляной кислоты. Металл серебро покрывается тончайшей плёнкой йодида серебра, которая и придаёт изделию зеленовато-серый оттенок. Плёнка разлагается на свету с образованием мельчайших частичек серебра, также окрашивающих поверхность.

Особый интерес представляет патинирование поверхности изделий из меди и бронзы. Патиной называют тонкую плёнку, которая не только предохраняет металл от коррозии, но и окрашивает в определённый цвет. Для нанесения патины необходимо тщательно очистить поверхность от жировых загрязнений, пыли и продуктов коррозии. Оксидные плёнки снимают, обрабатывая изделие растворами кислот. Затем его надо обязательно промыть под струёй воды. Легче всего провести патинирование, погрузив предмет в специально приготовленный раствор. Для получения золотисто-коричневого оттенка в литре воды растворяют 20 г медного купороса (CuSO₄•5Н₂О) и 5 г перманганата калия КMnO₄, выдерживают предмет 4—5 минут, а затем вынимают и полируют поверхность сухой ветошью. При использовании того же раствора, но нагретого до температуры кипения, удаётся получить патину тёмно-коричневого цвета. Патину серо-чёрного или тёмно-коричневого цвета можно создать, пользуясь раствором серной печени. Матово-зелёная патина образуется при погружении медных или бронзовых изделий в раствор 20 г карбоната аммония (NH₄)₂CO₃ и 2 г хлорида аммония NH₄Cl в 100 мл воды. По химическому составу такая патина близка малахиту — основному карбонату меди (CuOH)₂CO₃.

Бактерицидное действие ничтожно малых концентраций ионов серебра (Ag+) объясняется тем, что они вмешиваются в жизнедеятельность микробов, мешая работе биологических катализаторов — ферментов. Соединяясь с цистеином — аминокислотой, входящей в состав фермента, ионы серебра нарушают его нормальную работу. Замечено, что болезнетворные бактерии в воде погибают уже при содержании в ней серебра 10-9 г/л — такая концентрация ионов Ag+ создаётся при внесении в воду серебряных предметов. Недаром наши предки предпочитали есть из серебряной посуды! Вода, настоянная на серебре, хранится сколь угодно долго.

Тот, кто вынужден в течение многих лет иметь дело с серебром и его солями, рискует заболеть аргирией: поступающее в организм серебро медленно отлагается в соединительной ткани, на стенках капилляров почек, костного мозга, селезёнки и т. д. Накапливаясь в коже и слизистых оболочках, оно придаёт им серо-зелёную или голубоватую окраску, наиболее ярко выраженную на открытых участках тела, подвергающихся действию света. Развивается аргирия достаточно медленно: сильное потемнение кожи наблюдается лишь спустя десятки лет. Вернуть ей прежний цвет уже не удаётся. При аргирии человек может не испытывать никаких болезненных ощущений или расстройств (если, конечно, не поражены роговица и хрусталик глаза), а поэтому её лишь условно называют болезнью. Есть тут даже один плюс — аргирия исключает инфекционные заболевания: человек настолько «пропитан» серебром, что оно убивает все болезнетворные бактерии, попадающие в организм.

Получение сверхчистых металлов

Известно, что все металлы без исключения содержат примеси различных химических элементов. К примесям могут относиться сера (S), фосфор (P), кремний (Si), углерод (C), а также многие металлы, например, молибден (Mo), ванадий (V), хром (Cr), железо (Fe), алюминий (Al) и т.д. Примеси металлов в значительной степени способны менять их физико-механические свойства, в некоторых случаях ухудшая, а в некоторых случаях улучшая эксплуатационные свойства. Не существует металлов, в которых полностью отсутствуют примеси, то есть даже самый сверхчистый металл содержит примеси, но в сверхчистом металле таких примесей в 100 и более раз меньше. Процентное содержание примесей может составлять всего 0,0001%. Сверхчистые металлы можно получать различными методами. Например, тонкая очистка металлов достигается перегонкой и переплавкой этих металлов в вакууме, диссоциацией летучих соединений и зонной плавкой. Этот метод основан на различной летучести металлов. При определённой температуре отделяют примеси от менее летучего металла или, наоборот, отгоняют более летучий металл от менее летучих примесей.

Получение сверхчистых металлов при термической диссоциации летучих соединений основано на способности некоторых соединений металлов разлагаться при высокой температуре. Например, титан (Ti) , цирконий (Zr), образуют с йодом при сравнительно низкой температуре летучие соединения - йодиды, которые легко отделяются от примесей. При более высокой температуре пары йодидов разлагаются на чистый металл и йод (этот метод ещё называют транспортная реакция).

Метод зонной плавки основан на различной растворимости примесей в твёрдом и расплавленном металле. Процесс основан на том, что через высокотемпературную зону очень медленно передвигается стержень из очищаемого металла. При этом он плавится. По мере передвижения узкая жидкая зона, которая образуется в нём, перемещается в противоположном направлении.В этой зоне расплавленного металла собираются примеси, которые постепенно перемещаются в конец стержня (конец стержня входит в зону последним).Такая операция повторяется многократно. Конец стержня, содержащий примеси, механически отделяется от более чистого металла.

Сверхчистые металлы отличаются по своим свойствам от обыкновенных. Если это сверхчистый хром, то он имеет более высокую пластичность. Увеличивается электрическая проводимость и теплопроводность.