Реферат: Золото

Министерство образования Российской Федерации

Южно – Российский государственный техническийуниверситет

Волгодонский институт

РЕФЕРАТ/>  

          На тему:

Выполнил: студент группы  СП –00 – Д1  Иванов Сергей Тихонович

 Проверил: Егоров С.Н.

Волгодонск

2000г.

   

    В связи с быстрыми темпамиразвития техники связи, электронной, авиационной, космической и других отраслейпромышленности значительно вырос интерес к золоту. В настоящее времяразработано большое количество новых сплавов золота, а так же технологическиепроцессы нанесения покрытия золотом и получение многослойных материалов.

   

Распространенность золота в природе

 

    В земной коре содержится золота в 20раз меньше, чем серебра, и в 200 раз меньше, чем ртути. Неравномерноераспределение золота в различных      частях земной коры затрудняет изучениеего геохимических особенностей.       В морях и океанах содержится около 10млрд. т золота. Примерно столько                          же содержится золотав речных и подземных водах.

     Повышенное содержание золотаобнаруживают в водах источников и рек, протекающих  в золотоносных районах. Вприроде золото находится главным образом в самородном виде и представляет собойминерал, являющийся твердым раствором серебра в золоте, содержащим до 43% Ag, с примесями меди, железа, свинца,реже висмута, ртути, платины, марганца и других элементов. Кроме того золотовстречается в виде природных амальгам, а также химических соединений –соленидов и теллуридов. По размеру частиц самородное золото делится натонкодисперсное (1 – 5 мкм), пылевидное (5 – 50 мкм), мелкое (0,05 – 2 мм) икрупное (более 2 мм). Частицы массой более 5 г относятся к самородкам.Крупнейшие самородки – ''Плита Холтермана'' (285 кг) и ''Желанный Незнакомец''(71 кг) найдены в Австралии. Находки самородков известны во многих районахУрала, Сибири, Якутии и Колымы. Самородное золото концентрируется вгидротермальных месторождениях.

     Месторождения золота делятся накоренные и рассыпные. Месторождения золота формировались в разные геологическиеэпохи на разных глубинах – от десятков метров до 4 – 5 км от поверхности земли.Коренные месторождения представлены жилами, системами жил, залежами и зонамипрожилково — вкрапленных руд протяженностью от десятков до тысяч метров. Втечение длительного периода истории земли горы разрушались и вода уносила все,что не растворялось в реках. Одновременно отделялись тяжелые минералы от легкихи скапливались в местах, где скорость течения мала. Так образовались россыпныеместорождения с концентрацией относительно крупного золота. Как правило,промышленные россыпи образуются относительно недалеко от коренныхместорождений. Определенная часть микроскопических частиц золота остается вроссыпях, однако вследствие невозможности его извлечения оно практическогозначения не имеет. Часть микроскопических и коллоидных частиц золота уноситсяводными истоками в моря, океаны и озера, где оно рассеянно в виде тончайшихсуспензий или находится в илистых осадках. Таким образом в результате действияэрозионных процессов большая часть золота безвозвратно утрачивается.

Химические свойства    Несмотря на то что золото в периодическойсистеме Д. И. Менделеева находится в одной группе с серебром и медью, егохимические свойства гораздо ближе к химическим свойствам металлов платиновойгруппы. Электродный потенциал пары Au – Au (111) равен – 1,5 В. Вследствие такого высокого значенияна золото не действуют разбавленные и концентрированные HCI,HNO, HSO. Однако в HCI оно растворяется в присутствии таких окислителей, какдвуокись магния, хлористое железо и медь, а также под большим давлением и привысокой температуре в присутствии кислорода. Золото легко растворяется также всмеси HCI и HNO  (царскаяводка). В химическом отношении золото — малоактивный металл. На воздухе оно неизменяется, даже при сильном нагревании. Золото легко растворяется в хлорнойводе и в аэрируемых растворах цианидов щелочных металлов. Ртуть такжерастворяет золото, образуя амальгаму, которая при содержании более 15% золотастановится твердой.                                            Известны дваряда соединений золота, отвечающие степеням окисленности +1 и +3. Так, золотообразует два оксида – оксид золота (1), или закись золота, Au O и оксидзолота (111), или окись золота, Au O. Более устойчивы соединения, вкоторых золото имеет степень окисленности +3. Соединения золота легковосстанавливаются до металла. Восстановителями могут быть водород под большимдавлением, многие металлы, стоящие в ряду напряжений до золота, перекись водорода,двух хлористое олово, сернокислое железо, треххлористый титан, окись свинца,двуокись марганца, перекиси щелочных и щелочноземельных металлов. Длявосстановления золота используют также различные органические вещества:муравьиную и щавелевую кислоты, гидрохинон, гидразин, метол, ацетилен и др. Длязолота характерна способность к образованию комплексов с кислородом исеросодержащими лигандами, аммиаком и аминами вследствие высокой энергииобразования соответствующих ионов. Чаще всего встречаются соединенияодновалентного и трехвалентного золота. Часто их рассматривают как сложныемолекулы, состоящие из равного числа атомов Au (1) и Au (3). Трехвалентное золото – очень сильный окислитель, онообразует много устойчивых соединений. Золото соединяется с хлором, фтором,йодом, кислородом, серой, теллуром и селеном.Физико-механические свойства

    Золото давно является объектомнаучных исследований и относится к числу металлов, чьи свойства изученыдостаточно глубоко. Атомный номер золота 79, атомная масса 197.967, атомныйобъем 10.2см /моль. Природное золото моноизотопно и в нормальных условияхинертно по отношению к большинству органических и неорганических веществ.Золото имеет гранецентрированную кубическую решетку и не претерпеваеталлотропических превращений. Постоянная решетки а составляет 4.07855 Апри 25 С, что соответствует значению 4.0724 А при 20 С. Влияние давления наплотность золота показано на рисунке:

   

                           

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                            1.00

                         

                            0.95

                          

                                        0.90

 

                         

                             0.85

                                                0              100           200            300             400         

    Большие расхождения существуют врезультате измерения температуры плавления золота – от 1062.7 до 1067.4 С. Какправило, температурой плавления золота считают 1063 С. Теплота сублимациизолота при 25 С равна 87.94 ккал. Поверхностное натяжение расплавленного золотасоставляет 1.134 Дж/м. Теплопроводность золота l при 20 С составляет 0.743 кал и мало меняется сповышением температуры. При низких температурах наблюдается максимумтеплопроводности при 10 К. Температурный коэффициент электросопротивления при 0– 100 С равен 0.004 С. Облучение, наклеп и закалка золота приводят в результатеобразования дефектов решетки к небольшим изменениям параметра решетки и объемаметалла. Однако эти изменения очень не значительны, линейные размеры изменяютсялишь на несколько сотых процентов. В процессе отжига происходит термическийвозврат свойств, изменение которых было вызвано дефектами решетки. Для чистогозолота характерны низкое значение предела прочности s — порядка 13 – 13.3 кгс/мм – ивысокое значение относительного удлинения – порядка 50% — в отожженномсостоянии. Предел текучести s  также очень низок, он равен 0.35 кгс/мм. Упрочение в процессепластической деформации весьма не значительно вследствие склонности золота крекристаллизации в процессе деформирования.

Применение золота в науке и технике

 

    Тысячелетиями золотоиспользовалось для производства ювелирных украшений и монет, а применениезолота для зубопротезирования известно еще древним египтянам. Применение золотав стекольной промышленности известно с конца XVII в. Золотую фольгу, а позднее гальванопокрытия золотомшироко применяли для золочения куполов церковных храмов. Лишь последние 40 – 45лет можно отнести к периоду чисто технического применения золота. Золотообладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни какой другойметалл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред,по электро – и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, ядро золота имеетбольшое сечение захвата нейтронов, способность золота к отражению инфракрасныхлучей близка к 100%, в сплавах оно обладает каталитическими свойствами. Золотоочень технологично, из него легко изготавливают сверхтонкую фольгу и микроннуюпроволоку. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику. Золото хорошопаяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойствпослужила причиной широкого использования золота в важнейших современныхотраслях техники: электронике, технике связи, космической и авиационнойтехнике, химии.

     Следует отметить, что вэлектронике на 90% золото используют в виде покрытий. Электроника и связанные сней отрасли машиностроения являются основными потребителями золота в технике. Вэтой области золото широко используют для соединения интегральных схем сваркойдавлением или ультразвуковой сваркой, контактов штепсельных разъемов, вкачестве тонких проволочных проводников, для пайки элементов транзисторов идругих целей. В последнем случае особенно важно то, что золото образуетлегкоплавкие эвтектики с индием, галлием, кремнием и другими элементами,которые обладают проводимостью определенного типа. Помимо технологическихусовершенствований в электронике, для ряда деталей и узлов вместо золота сталииспользовать палладий, покрытия оловом, сплавами олова со свинцом и сплавом 65%Sn + 35% Ni с золотым подслоем. Сплав олова с никелем обладает высокойизносостойкостью, коррозионной стойкостью, приемлемой величиной контактногосопротивления и электропроводностью. Несмотря на то что в настоящее времярасход золота в электронике непрерывно возрастает, считается, что он мог бытьна 30% выше, если бы не меры, направленные на экономию золота.

    В микроэлектронике широкоприменяют пасты на основе на основе золота с различным электросопротивлением.Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратурыобусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро,платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующихмикротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшие результаты. Серебро быстротускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризуеторганические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из егосплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы. Золотыеприпои с низким давлением пара используют для пайки вакуумноплотных швовдеталей электронных ламп, а также для пайки узлов в аэрокосмическойпромышленности.

    В измерительной технике дляконтроля температуры и особенно для измерений низких температур используютсплавы золота с кобальтом или хромом. В химической промышленности золотоглавным образом используют для плакирования стальных труб, предназначенных длятранспортировки агрессивных веществ.

    Золотые сплавы применяют впроизводстве часовых корпусов и перьев для авторучек. В медицине используют нетолько зубопротезные золотые сплавы, но и медицинские препараты, содержащиесоли золота, для различных целей, например при лечении туберкулеза.Радиоактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей. В научныхисследованиях золото используют для захвата медленных нейтронов. С помощьюрадиоактивных изотопов золота изучают диффузионные процессы в металлах исплавах.

   Золото применяют дляметаллизации оконных стекол зданий. В жаркие летние месяцы через оконные стеклазданий проходит значительное количество инфракрасного излучения. В этихобстоятельствах тонкая пленка (0.13 мкм) отражает инфракрасное излучение и впомещении становится значительно прохладнее. Если через такое стекло пропуститьток, то оно обретет противотуманные свойства. Покрытые золотом смотровые стекласудов, электровозов и т.д. эффективны в любое время года.

Валютно – финансовое значение золота

    До появления монет средствамиплатежа служили слитки или кольца из золота, серебра или меди, что вило кбольшим неудобствам  в торговых расчетах. Слитки приходилось взвешивать, делитьна более мелкие. Это послужило решающей предпосылкой для перехода к чеканкемонет.

    Большинство исследователейсчитают, что первая золотая монета была отчеканена в VIIв. до н.э. в Лидии из сплава, содержащего 73% Au и 27% Ag. Чуть позже стали чеканить золотые монеты и в древнейГреции. В странах Средиземноморья и на Ближнем Востоке наравне с золотыми имелиобращение серебрянные монеты, что указывает на раннее происхождениебиметаллизма. Соотношение ценности между золотом и серебром было различным взависимости от эпохи и наличия запасов этих металлов. По свидетельству Плиния,первую золотую монету римляне выбили в III в. до н.э.Само слово ''монета'' произошло от названия римского храма Юнона – Монета, гдебыл организован первый римский монетный двор.

    В начале XIXв. намечается переход к золотому стандарту в Великобритании, законодательно – вконце XVIII в., фактически – в 1823 г. Во Франции,Германии, России, Японии и США переход к монометаллической денежной системезавершился в последней четверти XIX в. Высшей формойзолотого стандарта был золотомонетный стандарт, характеризующийся свободнойциркуляцией во внутреннем обращении золотых монет и их свободной чеканкой,неограниченным разменом на бумажные деньги по твердым паритетам, свободнымввозом и вывозом золота за границу. 

    Свободная циркуляция золота внаибольшей степени отвечала требованиям системы свободного предпринимательства,служила развитию международных денежных связей, постепенно оформившихся ввалютную систему.

    Громоздкость золотых монет исвязанные с этим неудобства и издержки при транспортировке, постепенноеистирание монет, издержки в обращении явились объективными причинами перехода набумажные деньги.

     Высокие цены на золотостимулируют разработку его заменителей, но совершенно очевидно, чтоуниверсального заменителя золоту найти не удается. Можно только говорить озамене золота более дешевым материалом в отдельных устройствах, где условияработы позволяют это сделать. Если принять во внимание рост космическихпрограмм, то можно ожидать значительного роста технического применения золота.Несомненно, что если бы не специфические монетарные функции золота, этот металлгораздо более широко применялся бы в технике уже в настоящее время.