Золото активный металл или нет

С развитием производства металлов (простых веществ) и сплавов связано возникновение цивилизации (бронзовый век, железный век).

Начавшаяся примерно $100$ лет назад научно-техническая революция, затронувшая и промышленность, и социальную сферу, также тесно связана с производством металлов. На основе вольфрама, молибдена, титана и других металлов начали создавать коррозионностойкие, сверхтвердые, тугоплавкие сплавы, применение которых сильно расширило возможности машиностроения. В ядерной и космической технике из сплавов вольфрама и рения делают детали, работающие при температурах до $3000°С$; в медицине используют хирургические инструменты из сплавов тантала и платины, уникальной керамики на основе оксидов титана и циркония.

И, конечно же, мы не должны забывать, что в большинстве сплавов используют давно известный металл железо, а основу многих легких сплавов составляют сравнительно «молодые» металлы — алюминий и магний.

Сверхновыми стали композиционные материалы, представляющие, например, полимер или керамику, которые внутри (как бетон железными прутьями) упрочнены металлическими волокнами из вольфрама, молибдена, стали и других металлов и сплавов — все зависит от поставленной цели и необходимых для ее достижения свойств материала.

Как Получить Самый АКТИВНЫЙ МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ?

Вы уже имеете представление о природе химической связи в кристаллах металлов. Напомним на примере одного из них — натрия, как она образуется. На рисунке изображена схема кристаллической решетки натрия. В ней каждый атом натрия окружен восемью соседями. У атома натрия, как и у всех металлов, имеется много свободных валентных орбиталей и мало валентных электронов.

Электронная формула атома натрия: $1s^2s^2p^3s^3p^3d^$, где $3s, 3p, 3d$ — валентные орбитали.

Единственный валентный электрон атома натрия $3s^1$ может занимать любую из девяти свободных орбиталей — $3s$ (одна), $3р$ (три) и $3d$ (пять), ведь они не очень отличаются по уровню энергии. При сближении атомов, когда образуется кристаллическая решетка, валентные орбитали соседних атомов перекрываются, благодаря чему электроны свободно перемещаются с одной орбитали на другую, осуществляя связь между всеми атомами кристалла металла.

Такую химическую связь называют металлической. Металлическую связь образуют элементы, атомы которых на внешнем слое имеют мало валентных электронов по сравнению с большим числом внешних энергетически близких орбиталей. Их валентные электроны слабо удерживаются в атоме. Электроны, осуществляющие связь, обобществлены и перемещаются по всей кристаллической решетке в целом нейтрального металла.

Веществам с металлической связью присущи металлические кристаллические решетки, которые обычно изображают схематически так, как показано на рисунке. Катионы и атомы металлов, расположенные в узлах кристаллической решетки, обеспечивают ее стабильность и прочность (обобществленные электроны изображены в виде черных маленьких шариков).

Металлическая связь — это связь в металлах и сплавах между атомионами металлов, расположенными в узлах кристаллической решетки, осуществляемая обобществленными валентными электронами.

Некоторые металлы кристаллизуются в двух или более кристаллических формах. Это свойство веществ — существовать в нескольких кристаллических модификациях — называют полиморфизмом.

Например, железо имеет четыре кристаллических модификации, каждая из которых устойчива в определенном температурном интервале:

• $α$ — устойчива до $768°С$, ферромагнитная;
• $β$ — устойчива от $768$ до $910°С$, неферромагнитная, т.е. парамагнитная;
• $γ$ — устойчива от $910$ до $1390°С$, неферромагнитная, т.е. парамагнитная;
• $δ$ — устойчива от $1390$ до $1539°С$ ($t°_ железа), неферромагнитная.

Олово имеет две кристаллические модификации:

• $α$ — устойчива ниже $13,2°С$ ($ρ=5,75 г/см^3$). Это серое олово. Оно имеет кристаллическую решетку типа алмаза (атомную);
• $β$ — устойчива выше $13,2°С$ ($ρ=6,55 г/см^3$). Это белое олово.

Белое олово — серебристо-белый очень мягкий металл. При охлаждении ниже $13,2°С$ он рассыпается в серый порошок, т.к. при переходе $β→α$ значительно увеличивается его удельный объем. Это явление получило название «оловянной чумы».

Конечно, особый вид химической связи и тип кристаллической решетки металлов должны определять и объяснять их физические свойства.

Каковы же они? Это металлический блеск, пластичность, высокая электрическая проводимость и теплопроводность, рост электрического сопротивления при повышении температуры, а также такие значимые свойства, как плотность, высокие температуры плавления и кипения, твердость, магнитные свойства.

Давайте попробуем объяснить причины, определяющие основные физические свойства металлов.

Почему металлы пластичны?

Механическое воздействие на кристалл с металлической кристаллической решеткой вызывает смещение слоев ион-атомов друг относительно друга, а так как электроны перемещаются по всему кристаллу, разрыв связей не происходит, поэтому для металлов характерна большая пластичность.

Аналогичное воздействие на твердое вещество с ковалентными связями (атомной кристаллической решеткой) приводит к разрыву ковалентных связей. Разрыв связей в ионной решетке приводит к взаимному отталкиванию одноименно заряженных ионов. По этому вещества с атомными и ионными кристаллическими решетками хрупкие.

Наиболее пластичные металлы — это $Au, Ag, Sn, Pb, Zn$. Они легко вытягиваются в проволоку, поддаются ковке, прессованию, прокатыванию в листы. Например, из золота можно изготовить золотую фольгу толщиной $0,003$ мм, а из $0,5$ г этого металла можно вытянуть нить длиной $1$ км.

Даже ртуть, которая, как вы знаете, при комнатной температуре жидкая, при низких температурах в твердом состоянии становится ковкой, как свинец. Не обладают пластичностью лишь $Bi$ и $Mn$, они хрупкие.

Почему металлы имеют характерный блеск, а также непрозрачны?

Электроны, заполняющие межатомное пространство, отражают световые лучи (а не пропускают, как стекло), причем большинство металлов в равной степени рассеивают все лучи видимой части спектра. Поэтому они имеют серебристо-белый или серый цвет. Стронций, золото и медь в большей степени поглощают короткие волны (близкие к фиолетовому цвету) и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют светло-желтый, желтый и медный цвета.

Хотя на практике металл не всегда нам кажется светлым телом. Во-первых, его поверхность может окисляться и терять блеск. Поэтому самородная медь выглядит зеленоватым камнем. А во-вторых, и чистый металл может не блестеть. Очень тонкие листы серебра и золота имеют совершенно неожиданный вид — они имеют голубовато-зеленый цвет.

А мелкие порошки металлов кажутся темно-серыми, даже черными.

Наибольшую отражательную способность имеют серебро, алюминий, палладий. Их используют при изготовлении зеркал, в том числе и в прожекторах.

Почему металлы имеют высокую электрическую проводимость и теплопроводны?

Хаотически движущиеся электроны в металле под воздействием приложенного электрического напряжения приобретают направленное движение, т. е. проводят электрический ток. При повышении температуры металла возрастают амплитуды колебаний находящихся в узлах кристаллической решетки атомов и ионов. Это затрудняет перемещение электронов, электрическая проводимость металла падает. При низких температурах колебательное движение, наоборот, сильно уменьшается и электрическая проводимость металлов резко возрастает. Вблизи абсолютного нуля сопротивление у металлов практически отсутствует, у большинства металлов появляется сверхпроводимость.

Следует отметить, что неметаллы, обладающие электрической проводимостью (например, графит), при низких температурах, наоборот, не проводят электрический ток из-за отсутствия свободных электронов. И только с повышением температуры и разрушением некоторых ковалентных связей их электрическая проводимость начинает возрастать.

Наибольшую электрическую проводимость имеют серебро, медь, а также золото, алюминий, наименьшую — марганец, свинец, ртуть.

Чаще всего с той же закономерностью, как и электрическая проводимость, изменяется теплопроводность металлов.

Она обусловлена большой подвижностью свободных электронов, которые, сталкиваясь с колеблющимися ионами и атомами, обмениваются с ними энергией. Происходит выравнивание температуры по всему куску металла.

Механическая прочность, плотность, температура плавления у металлов очень сильно отличаются. Причем с увеличением числа электронов, связывающих ион-атомы, и уменьшением межатомного расстояния в кристаллах показатели этих свойств возрастают.

Так, щелочные металлы ($Li, K, Na, Rb, Cs$), атомы которых имеют один валентный электрон, мягкие, с небольшой плотностью (литий — самый легкий металл с $ρ=0,53 г/см^3$) и плавятся при невысоких температурах (например, температура плавления цезия $29°С$). Единственный металл, жидкий при обычных условиях, — ртуть — имеет температуру плавления, равную $–38,9°С$.

Кальций, имеющий два электрона на внешнем энергетическом уровне атомов, гораздо более тверд и плавится при более высокой температуре ($842°С$).

Еще более прочной является кристаллическая решетка, образованная ионами скандия, который имеет три валентных электрона.

Но самые прочные кристаллические решетки, большие плотности и температуры плавления наблюдаются у металлов побочных подгрупп V, VI, VII, VIII групп. Это объясняется тем, что для металлов побочных подгрупп, имеющих неспаренные валентные электроны на d-подуровне, характерно образование очень прочных ковалентных связей между атомами, помимо металлической, осуществляемой электронами внешнего слоя с $s$-орбиталей.

Вспомните, что самый тяжелый металл — это осмий $Os$ с $ρ=22,5 г/см^3$ (компонент сверхтвердых и износостойких сплавов), самый тугоплавкий металл — это вольфрам $W$ с $t_=3420°С$ (применяется для изготовления нитей накаливания ламп), самый твердый металл — это хром $Cr$ (царапает стекло). Они входят в состав материалов, из которых изготавливают металлорежущий инструмент, тормозные колодки тяжелых машин и др.

Металлы по-разному взаимодействуют с магнитным полем. Такие металлы, как железо, кобальт, никель и гадолиний выделяются своей способностью сильно намагничиваться. Их называют ферромагнетиками. Большинство металлов (щелочные и щелочноземельные металлы и значительная часть переходных металлов) слабо намагничиваются и не сохраняют это состояние вне магнитного поля — это парамагнетики. Металлы, выталкиваемые магнитным полем, — диамагнетики (медь, серебро, золото, висмут).

Напомним, что при рассмотрении электронного строения металлов мы разделили металлы на металлы главных подгрупп ($s-$ и $р-$элементы) и металлы побочных подгрупп (переходные $d-$ и $f-$элементы).

В технике принято классифицировать металлы по различным физическим свойствам:

а) плотности — легкие ($ρ

• ООО «Экзамер», 2015—2023
• Написать нам
• Юридические документы

Источник: examer.ru

Электрохимический ряд напряжений металлов

Чем левее стоит металл в ряду стандартных электродных потенциалов, тем более сильным восстановителем он является, самый сильный восстановитель – металлический литий, золото – самый слабый, и, наоборот, ион золото (III) – самый сильный окислитель, литий (I) – самый слабый.

Каждый металл способен восстанавливать из солей в растворе те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него, например, железо может вытеснять медь из растворов ее солей. Однако следует помнить, что металлы щелочных и щелочно-земельных металлов будут взаимодействовать непосредственно с водой.

Металлы, стоящее в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов разбавленных кислот, при этом растворяться в них.

Восстановительная активность металла не всегда соответствует его положению в периодической системе, потому что при определении места металла в ряду учитывается не только его способность отдавать электроны, но и энергия, которая затрачивается на разрушение кристаллической решетки металла, а также энергия, затрачиваемая на гидратацию ионов.

Взаимодействие с простыми веществами

1. С кислородом большинство металлов образует оксиды – амфотерные и основные:

1. С галогенами металлы образуют соли галогеноводородных кислот, например,

1. С водородом самые активные металлы образуют ионные гидриды – солеподобные вещества, в которых водород имеет степень окисления -1.

1. С серой металлы образуют сульфиды – соли сероводородной кислоты:

1. С азотом некоторые металлы образуют нитриды, реакция практически всегда протекает при нагревании:

1. С углеродом образуются карбиды:

1. С фосфором – фосфиды:

1. Металлы могут взаимодействовать между собой, образуя интерметаллические соединения:

1. Металлы могут растворяться друг в друге при высокой температуре без взаимодействия, образуя сплавы.

Источник: studfile.net

С какими веществами вступает в реакцию золото?

Что реагирует на золото? Золото можно считать инертным, оно не реагирует на факторы внешней среды и не подвержено окислению. Например, взаимодействия металла с воздухом и водой никаким образом не меняют характеристики элемента.

Основные свойства

Химические свойства золота и другие характеристики металла говорят о том, что элемент не взаимодействует со следующими реагентами:

Взаимодействовать с этими элементами золото не может, исключением по его химическим свойствам можно считать соединение ртути и золота, которое химики называют амальгамой.

Реакция с кислотой или щелочью не идет даже при нагревании: повышение температуры никоим образом не сказывается на состоянии элемента. Это и отличает золото и платину от других металлов, которые не имеют статуса «благородных».

Если погрузить в кислоту или щелочь не чистое золото, а сплав из лигатуры, то реакция может возникнуть, она будет идти медленнее. Произойдет это потому, что в состав сплава входят и другие элементы, кроме золота.

С чем взаимодействует золото? Оно реагирует со следующими веществами:

• ртутью;
• царской водкой;
• жидким бромом;
• водным раствором цианидов;
• йодистым калием.

Амальгама — это твердое или жидкое соединение ртути и других металлов, в том числе с медью и серебром. А вот железо в реакцию со ртутью не вступает, по этой причине ее можно перевозить в свинцовых цистернах.

Растворяется в царской водке, формула которой включает в себя азотную и соляную кислоты, но только в концентрированном виде. Реакция проходит быстрее, если раствор нагревают до определенной температуры. Если изучить исторические документы, то можно обнаружить интересное изображение: лев, который глотает диск солнца — таким образом алхимики изображали подобную реакцию.

Если смешать бром или цианиды с водой, то можно получить раствор, в котором растворится золото. Металл вступит в реакцию с веществами, но только при условии, что для реакции будет достаточно кислорода (без последнего она не начнется). Если раствор нагреть, то реакция пойдет быстрее.

Подобная реакция начнется и в том случае, если погрузить золото в раствор йода или йодистого калия.

Характерной особенностью металла можно считать и то, что реагировать на кислоты он начинает только при повышении температуры. Например, реакция золота с селеновой кислотой начинается только при повышении температуры раствора. А также кислота должна иметь высокую концентрацию.

Еще к одной характерной особенности элемента можно отнести его способность к восстановлению до чистого металла. Так, в случае амальгамы ее просто стоит нагреть до 800 градусов.

Если оценивать условия, далекие от лабораторных, то стоит отметить, что вступать в реакцию с безопасными реагентами золото не может. Но большинство украшений изготавливают не из чистого металла, а из сплава. Разбавляют лигатуру серебром, медью, никелем или другими элементами. По этой причине драгоценности стоит беречь и избегать их контакта с химическими веществами и водой.

У золота есть еще ряд качеств, которые относят не к химическим, а физическим, таковыми можно считать:

1. Плотность составляет 19,32 г/см3.
2. Твердость по шкале Мооса — максимум три балла.
3. Тяжелый металл.
4. Ковкое и пластичное.
5. Имеет желтый цвет.

Плотность — одна из основных характеристик элемента, она считается показательной. При поиске металла он оседает на шлюзах, а легкие кусочки породы вымываются потоком воды. В силу своей плотности металл обладает весьма приличным весом. Плотность металла можно сравнить только с двумя элементами из периодической таблицы Менделеева — вольфрамом и ураном.

Оценивая плотность металла по 10-балльной шкале, ему дают всего три. Поэтому золото легко поддается воздействию и меняет форму. Слиток из чистого металла при желании можно разрезать ножом, а монету, выполненную из золота без примеси других элементов, можно повредить, попытавшись ее надкусить.

Золото — тяжелый металл, если заполнить полстакана золотым песком, то он будет весить около 1 кг, приблизительно таким же весом обладает и свинец.

Ковкость и пластичность золота — качества, востребованные не только в ювелирной промышленности. Без труда можно разбить кусок металла в тонкий лист. Такое золото называют сусальным, его используют в качестве покрытия для куполов церквей, защищая тем самым от агрессивных факторов внешней среды.

Желтый цвет — цвет Солнца, признак богатства и благополучия, по этой причине золото ассоциируется с достатком, а украшения из этого металла призваны подчеркнуть статус владельца и его материальное состояние.

Золото — элемент 11 группы периодической таблицы Менделеева, обозначается символом Au, Aurum — это латинское название. В периодической системе металл имеет 79-й номер.

Дополнительная информация

Еще Дмитрий Менделеев не решил, под каким номером в его таблице будет расположено золото и каким символом оно будет обозначаться. Но металл уже пользовался популярностью среди монархов и знатных особ. Его цвет и характеристики удивляли ученых того времени и по этой причине элемент наделяли магическими свойствами.

Алхимики считали, что золото поможет:

• вылечить заболевания сердца;
• устранить проблемы с суставами;
• снять воспаление;
• улучшить психическое состояние человека;
• мозгу функционировать быстрее и лучше;
• быть человеку выносливым и сильным.

Но некоторые астрологи склонны считать, что золото подходит не всем, кому-то оно поможет справиться с проблемами здоровья, а для кого-то станет нежелательным подарком.

Современные астрологи утверждают, что золото стоит носить следующим знакам зодиака:

1. Стрельцам.
2. Львам.
3. Овнам.
4. Скорпионам.
5. Рыбам.
6. Ракам.

Первые три знака зодиака относят к огненным. А значит, к ним благосклонно Солнце и его энергия. По этой причине людям, рожденным под этими знаками зодиака, носить украшения из благородного металла можно постоянно.

Три следующих знака зодиака могут носить драгоценности из золота часто, но не постоянно. Можно снимать изделия на ночь.

Остальным знакам зодиака носить золото необходимо ограниченно, поскольку металл может нанести их организму вред. Но, надевая украшения, не стоит забывать и о том, что контакт с золотом может привести к аллергической реакции.

Это аллергия, если при ношении драгоценностей появились:

• зуд и жжение кожных покровов;
• головные боли;
• недомогание и плохое самочувствие.

Стоит отказаться от контакта с золотом, поскольку встречается индивидуальная непереносимость металла, которая проявляется только при непосредственном контакте с элементом Au.

Несмотря на то что золото известно человечеству очень давно, его уникальные свойства изучены и активно используются в разных отраслях промышленности, изучение этого металла и его свойств не прекращается до сих пор. Некоторые ученые утверждают, что элемент попал на Землю из космоса и поэтому он нечувствителен к кислотам и щелочам, не окисляется при контакте с водой и воздухом. Может быть, ученые правы и золото действительно имеет космическое происхождение, но, так или иначе, потенциал металла полностью еще не раскрыт, а на Земле его осталось не так уж много.

Источник: hochuzoloto.com