21.04.2018

Общие сведения о геохимических особенностях золота


Золото — благородный металл IB группы таблицы Д.И. Менделеева. Эта группа состоит кроме золота из серебра и меди - наиболее родственных ему элементов. Металлы IB группы довольно резко отличаются от металлов (в том числе щелочных) IA группы своей “благородностью” и общей более слабой реакционноспособностью. Это обусловлено особенностями строения электронных оболочек их атомов: они имеют полностью заполненные 3d-, 4d-, 5d-электронные оболочки с 10 электронами и поэтому трудно отдают свои валентные электроны — относительно трудно окисляются, особенно золото.

Щелочные металлы LA группы (Li, Na, К, Rb, Cr, Fr) по количеству валентных электронов в S-оболочке атома аналогичны металлам IB группы, однако в отличие от них вообще не имеют периферических d-оболо-чек. Поэтому их атомы легко отдают свои электроны, легко окисляются и являются энергичными восстановителями в отличие от металлов IB группы.

Порядковый номер золота 79, атомная масса 196,967. Распределение электронов по энергетическим уровням 2, 8, 18, 32. 18, 1. Температура плавления 1064° С, температура кипения 2947° С. Кристаллическая структура — гранецентрированный куб, параметр (а) элементарной ячейки 0,407 нм. Известны изотопы с массовыми числами 183-201; стабилен изотоп с массовым числом 197. Плотность химически чистого золота 19,3 г/см3, самородного — преимущественно 18-18,5 г/см 3, ионная плотность - 18,3.

По физическим свойствам, определяемым особенностями его кристаллической решетки, золото — типичный металл: обладает высокой отражательной способностью, электропроводностью, теплопроводностью, ковкостью, ярким металлическим блеском, непрозрачный, прочный, имеет большую плотность и пр. По электропроводности золото на третьем месте, на первом — серебро, на втором — медь. По ковкости, способности прокатываться в листки толщиной в стотысячные доли миллиметра, золото на первом месте, благодаря чему с древнейших времен используется для золочения предметов из металла, стекла, керамики, камня, кости, фарфора, дерева.

Характер взаимодействия золота с другими элементами отражен по данным работы на рис. 1. Для него свойственно образование как твердых растворов, так и соединений со многими элементами. С Ni, Pd, Cu и Ag золото образует непрерывные твердые растворы. Из непрерывных твердых растворов золота с медью и серебром при низких температурах образуются соединения Н. Курникова AuCu, AuCu3, Au3Cu, AuAg и AuAg3 с упорядоченной структурой. Ограниченные твердые растворы золото образует почти со всеми металлами, за исключением щелочных. Для него типично образование соединений как с электроположительными (металлами), так и с электроотрицательными элементами. В отличие от своих ближайших “родственников” по группе IB - меди и серебра - золото взаимодействует со всеми щелочными металлами, образуя с ними большое число соединений — ауридов. В то же время золото не имеет соединений ни с одним элементом из восьмой группы, а также непосредственно с азотом и водородом.
Особое внимание обращает на себя способность золота образовывать с кремнием эвтектические смеси; с другими элементами они не установлены. Это позволяет, как нам представляется, подойти к ряду особенностей распределения золота в связи с кварцем, в частности к объяснению относительно повышенных кларковых содержаний его в кварце анатектических гранитов и пегматитов. Исходя только из известных сидерофильных и халькофильных свойств золота эта закономерность непонятна.

Важной характерной особенностью золота является также его высокая летучесть, что обусловливается строением его атомов — заполненным d-уровнем. Теплота атомизации (теплота, испарения 1 г-атома вещества до газообразного состояния) у золота одна из наиболее низких — 87,3 кДж. Присутствие в системе других элементов резко повышает летучесть золота. Особенно высокой летучестью обладают соединения золота с ртутью, мышьяком, хлором, серой, органическим веществом, теллуром. Можно предполагать, что Это способствует большой миграции (потере) золота при различных процессах, особенно высокотемпературных — при контактовом метаморфизме и ультраметаморфизме (например, углеродистых толщ), при вулканических извержениях и пр.

По своим химическим свойствам (в отличие от физических) золото не является типичным металлом: в обычных условиях оно трудно окисляется, обладает свойствами как металла, так и неметалла. Это обусловлено специфическими особенностями электронного строения атомов, определяющих его положение в ряду напряжений Н. Бекетова, — самое последнее. Важнейшие металлы в этом ряду располагаются следующим образом:
Золото, как видно, занимает последнее место в ряду напряжений, т. е. обладает наименьшей способностью атомов к окислению — отдаче электронов и, соответственно, наибольшей способностью ионов Au+разряжаться, присоединяя электроны (восстанавливаться), и выпадать в виде самородного металла. В связи с этим при химических реакциях, приводящих к минералообразованию, оно вытесняется всеми другими металлами из растворов их солей, довольно трудно окисляется, легко восстанавливается и в свою очередь обладает наименьшей восстановительной способностью в отношении других металлов. Хорошо выраженная способность легко восстанавливаться —характерная особенность природных соединений золота.

Восстановителями золота могут быть различные природные соединения и элементы, в том числе водород, Сорг., в различной мере метаморфизованное, а также железо, алюминий, щелочные и щелочноземельные металлы, гель кремнезема, гидроксиды железа, марганца и пр.





Яндекс.Метрика