Złoto (Au) — pierwiastek 79: właściwości, zastosowania i wydobycie

Złoto (Au) — pierwiastek 79: właściwości, zastosowania i wydobycie. Historia, biżuteria, elektronika, medycyna oraz ciekawostki o występowaniu i ekstrakcji.

Złoto jest miękkim, gęstym, żółtym metalem. Jest pierwiastkiem chemicznym. Jego symbolem chemicznym jest Au. Jego liczba atomowa to 79. Jako metal szlachetny, od wielu tysięcy lat jest używany przez ludzi na całym świecie, do produkcji biżuterii i pieniędzy. Złoto jest ważne, ponieważ jest rzadkie, ale również łatwiejsze w użyciu niż inne rzadkie metale. Jest ono również używane do naprawy i wymiany zębów i w sprzęcie elektronicznym, takim jak komputery. Kolor tego metalu jest również nazywany złotem.

Metody wydobywania złota są podobne do innych metali. Złoto jest tak cenione, że odkrycie nowego miejsca wydobycia powodowało czasem gorączkę złota. Najgłębsze miejsca pracy dla górników na świecie znajdują się w południowoafrykańskich kopalniach złota.

Często złoto znajduje się jako rodzimy metal. Oznacza to, że nie jest ono częścią rudy i nie wymaga wytopu. Może być w dużych, czystych bryłkach, ale częściej musi być oddzielone od innych minerałów i gleby.

Większość złota na Ziemi znajduje się głęboko w jej jądrze, ponieważ jest ono gęste. Prawie całe odkryte złoto zostało osadzone na powierzchni przez meteoryty.

Właściwości fizyczne i chemiczne

• Symbol i masa atomowa: Au, masa atomowa około 197 u.
• Gęstość: około 19,3 g/cm³ — jedno z najgęstszych metali.
• Temperatura topnienia i wrzenia: topi się w około 1064 °C, wrze przy kilku tysiącach stopni Celsjusza.
• Przewodnictwo: bardzo dobry przewodnik elektryczności i ciepła.
• Kowalność i ciągliwość: wyjątkowo miękkie i plastyczne; cienko rozbite blaszki (złota blaszka) mogą mieć grubość kilku mikrometrów, a drut z jednego grama złota może mieć długość wielu kilometrów.
• Obojętność chemiczna: odporne na korozję i utlenianie w powietrzu; rozpuszcza się m.in. w jawnym roztworze zwanym aqua regia (mieszanka kwasu solnego i azotowego) oraz tworzy kompleksy w roztworach cyjanków stosowanych w przemyśle.
• Barwa: charakterystyczny żółty kolor związany z efektami relatywistycznymi wpływającymi na rozmieszczenie elektronów.

Występowanie i formy

Złoto występuje najczęściej jako rodzimy metal — w postaci samorodków, ziaren i żyłek w skałach oraz w osadach aluwialnych (tzw. placerach). Może występować też w złożach siarczkowych związane z kwarcem i innymi minerałami.

Metody wydobycia i przetwarzania

• Placerowe: płukanie, bębnowanie (panning), hydraulic mining; stosowane tam, gdzie złoto skumulowało się w osadach rzecznych.
• Górnicze (hard-rock): drążenie szyb i chodników, eksploatacja żył złota w skałach, a następnie rozdrabnianie i wzbogacanie rudy.
• Chemiczne wydobycie: czyszczenie rudy i koncentratów, a następnie procesy wyzłocenia jak cyjanidacja (wchłanianie złota przez roztwory cyjanków) lub piro- i hydrometalurgia; złoto można odzyskać także metodą elektrolityczną.
• Małoskalowe wydobycie: rzemieślnicze (artisanal) wykorzystuje często proste narzędzia i niestety w wielu miejscach stosuje rtęć do amalgamowania, co powoduje znaczne zanieczyszczenie środowiska.

Zastosowania

• Biżuteria i sztuka: tradycyjne zastosowanie ze względu na estetykę i trwałość; stopień czystości określany w karatach (24K = 100% złota).
• Pieniądz i rezerwy: złoto od wieków pełniło rolę pieniądza i aktywa rezerwowe banków centralnych; dzisiaj ma też formę inwestycyjną (sztabki, monety, ETF-y).
• Elektronika: używane do powlekania styków, konektorów i cienkich przewodów ze względu na odporność na korozję i dobre przewodnictwo.
• Medycyna i stomatologia: stosowane w stomatologii (zob. już wspomniane zęby), w postaci związków w leczeniu (np. dawniej w reumatoidalnym zapaleniu stawów) oraz jako nośniki i znaczniki w badaniach z użyciem nanocząstek.
• Kataliza: złoto w formie nanocząstek wykazuje aktywność katalityczną w wybranych reakcjach utleniania i wodorowania.
• Przemysł kosmiczny i precyzyjny: powłoki ochronne na satelitach, elementy optyczne i reflektory dzięki odporności na utlenianie i stabilności w przestrzeni kosmicznej.
• Inne: złota blaszka (złocenie) w konserwacji dzieł sztuki, w biologii i diagnostyce (np. testy diagnostyczne z wykorzystaniem nanocząstek).

Czystość i stopy

Złoto rzadko występuje w postaci 100% czystej w wyrobach użytkowych — dla zwiększenia trwałości i zmiany koloru tworzy się stopy z miedzią, srebrem, palladem i innymi metalami. Popularne próby to 24K (czyste), 22K, 18K, 14K. Białe złoto uzyskuje się przez domieszki niklu lub palladu, różowe przez dodatek miedzi.

Historia i ciekawostki

• Złoto było symbolem bogactwa i władzy od starożytności; jego łacińska nazwa to aurum (stąd symbol Au).
• Najsłynniejsze gorączki złota (gold rush) to m.in. Kalifornia (1848–1855), Klondike (1896) i Australia — odkrycia te miały ogromny wpływ demograficzny i gospodarczy na regiony.
• Największy znany samorodek to „Welcome Stranger” znaleziony w Australii w 1869 roku (masa oryginalna ponad 70 kg przed oczyszczeniem).

Środowisko i bezpieczeństwo

Wydobycie złota może powodować poważne skutki środowiskowe: zanieczyszczenie rtęcią w małej skali górnictwa, odpady poflotacyjne, ryzyko wycieków roztworów cyjankowych oraz degradacja terenów. Wiele krajów wprowadza regulacje i technologie minimalizujące wpływ (odzysk rtęci, unieszkodliwianie odpadów, rekultywacja terenów).

Podsumowanie

Złoto to wyjątkowy metal łączący walory estetyczne, użytkowe i ekonomiczne. Jego właściwości fizyczne i chemiczne, rzadka dostępność oraz długotrwała rola w kulturze i gospodarce sprawiają, że pozostaje jednym z najważniejszych metali na świecie — zarówno w jubilerstwie, przemyśle, jak i inwestycjach. Jednocześnie rozwój technologii wydobycia i regulacje środowiskowe są kluczowe, aby minimalizować negatywne skutki jego pozyskiwania.

Właściwości

W chemii, złoto jest pierwiastkiem chemicznym 79, metalem przejściowym w Grupie 11. Ma masę atomową 199.966 a.m.u. Jego symbolem jest Au, od łacińskiego słowa oznaczającego złoto, aurum. Jest to "metal szlachetny", co oznacza, że ma niską reaktywność chemiczną.

Złoto jest bardzo miękkie. Jest plastyczne, co oznacza, że złotnik może wbijać je w cienkie blachy. Jest również plastyczne, co oznacza, że może być wciągane w drut. Kiedy jest używane w pieniądzach lub biżuterii, często jest stopione ze srebrem lub innym metalem, aby uczynić go twardszym.

Większość metali jest w kolorze szarym. Złoto jest żółte ze względu na sposób, w jaki zachowują się jego elektrony. Jedynym innym metalem w powszechnym użyciu, który nie ma koloru szarego, jest miedź. Cez również ma kolor podobny do złotego, ale nie jest powszechnie stosowany jako metal, ponieważ reaguje z wodą.

Złoto jest dość dobrym przewodnikiem elektrycznym, ale nie tak dobrym jak miedź czy srebro. Złącza elektryczne z miedzi i mosiądzu, zwłaszcza te stosowane w sprzęcie komputerowym i audio/wideo, są często powlekane złotem dla zapewnienia odporności na korozję.

Nancy Johnson i jej złoty medal olimpijski

Pytania i odpowiedzi

P: Czym jest złoto?

P: Jaki jest symbol chemiczny złota?

P: Dlaczego złoto jest ważne?

P: Jakie są metody wydobywania złota?

P: Gdzie znajduje się większość złota na Ziemi?

P: Co to jest metal rodzimy?

P: Gdzie znajdują się najgłębsze miejsca pracy górników na świecie?

Szukaj według litery