Золото

Атомная структура золото обладает высокой пластичностью, позволяя ему поглощать удары без разрушения, что делает его идеальным для ежедневного ношения в виде украшений.

Сопротивляемость золото большинству повседневных элементов делает его подходящим для ежедневного ношения. Его не реагирование на воду, солнечный свет и сухость значительно способствует этой оценке.

Чистое золото — мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности, меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, платины, рения, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25 грамма в одном кубическом сантиметре). Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы — например, промывка на шлюзах, — могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы. Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю 220—250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя). Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м. В апреле 2019 года группа российских учёных-физиков под руководством кандидата физико-математических наук Алексея Владимировича Арсенина (Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ) впервые в мире получили «двумерное» золото — золотую плёнку толщиной менее 10 нм. Учёным из университета МФТИ удалось узнать, что обычное золото можно превратить в практически абсолютно «плоскую» двумерную структуру толщиной 3—4 нм, прикрепив его атомы к особой подложке из сульфида молибдена (MoS2). Подобные плёнки, по мнению российских физиков и нанотехнологов, должны найти применение при создании прозрачной электроники будущего. Результаты прорывного исследования отечественных учёных опубликованы в журнале Advanced Material Interfaces. Исследования новой формы золота показали, что оно сохраняет свойства металла даже при таких сверхмалых толщинах, а сульфидно-молибденовая подложка позволяет перенести плёнку «двумерного золота» практически на любую подложку. Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, оно активно испаряется задолго до температуры кипения. Линейный коэффициент теплового расширения — 14,2⋅10 К (при 25 °C). Теплопроводность — 320 Вт/м·К, удельная теплоёмкость — 129 Дж/(кг·К), удельное электрическое сопротивление — 0,023 Ом·мм/м. Электроотрицательность по Полингу — 2,4. Энергия сродства к электрону равна 2,8 эВ; атомный радиус 0,144 нм, ионные радиусы: Аu 0,151 нм (координационное число 6), Аu 0,082 нм (4), 0,099 нм (6). Причиной того, что цвет золота отличается от цвета большинства металлов, является малость энергетической щели между полузаполненной 6s-орбиталью и заполненными 5d-орбиталями. В результате золото поглощает фотоны в синей, коротковолновой части видимого спектра, начиная с примерно 500 нм, но отражает более длинноволновые фотоны с меньшей энергией, которые не способны перевести 5d-электрон на вакансию в 6s-орбитали (см. рис.). Поэтому золото при освещении белым светом выглядит жёлтым. Сужение щели между 6s- и 5d-уровнями вызвано релятивистскими эффектами — в сильном кулоновском поле вблизи ядра золота орбитальные электроны движутся со скоростями, составляющими заметную часть скорости света, причём на s-электронах, у которых максимум плотности орбитали находится в центре атома, эффект релятивистского сжатия орбитали сказывается сильнее, чем на p-, d-, f-электронах, чья плотность электронного облака в окрестностях ядра стремится к нулю. Кроме того, релятивистское сжатие s-орбиталей увеличивает экранировку ядра и ослабление притяжения к ядру электронов с более высокими орбитальными моментами (непрямой релятивистский эффект). В целом, 6s-уровень снижается, а 5d-уровни растут.

На Земле золото находится в рудах горных пород, образовавшихся с докембрийских времен. Чаще всего он встречается в виде самородного металла, обычно в твердом растворе металла с серебром (например, в виде сплава золота и серебра). Такие сплавы обычно имеют содержание серебра 8–10%. Электрум - это элементарное золото с содержанием серебра более 20%. Цвет Электрума варьируется от золотисто-серебристого до серебристого, в зависимости от содержания серебра. Чем больше серебра, тем меньше удельный вес. Самородное золото встречается в виде очень мелких или микроскопических частиц, встроенных в породу, часто вместе с кварцем или сульфидными минералами, такими как «золото дураков», которое представляет собой пирит. Они называются жильными отложениями. Металл в естественном состоянии также находится в форме свободных чешуек, зерен или более крупных самородков, которые были эродированы из горных пород и попадают в аллювиальные отложения, называемые россыпными отложениями. Такое свободное золото всегда богаче на поверхности золотосодержащих жил из-за окисления сопутствующих минералов с последующим выветриванием и смывом пыли в ручьи и реки, где оно собирается и может свариваться под действием воды с образованием самородков. Золото иногда встречается в сочетании с теллуром в виде минералов калаверит, креннерит, нагягит, петцит и сильванит (см. Минералы теллурида), а также в виде редкого висмутида мальдонита (Au2Bi) и антимонида авростибита (AuSb2). Золото также встречается в редких сплавах с медью, свинцом и ртутью: минералы аурикуприд (Cu3Au), новоднеприт (AuPb3) и вейшанит ((Au, Ag) 3Hg2). Недавние исследования показывают, что микробы иногда могут играть важную роль в формировании золотых отложений, транспортировке и осаждении золота с образованием зерен и самородков, которые собираются в аллювиальных отложениях. Другое недавнее исследование показало, что вода в разломах испаряется во время землетрясения, откладывая золото. Когда происходит землетрясение, оно движется по разлому. Вода часто смазывает разломы, заполняя трещины и пробежки. Примерно в 10 километрах (6,2 мили) под поверхностью, при невероятных температурах и давлении вода несет высокие концентрации углекислого газа, кремнезема и золота. Во время землетрясения разлом внезапно открывается шире. Вода внутри пустоты мгновенно испаряется, превращаясь в пар и вытесняя кремнезем, который образует минеральный кварц, и золото из жидкостей на близлежащие поверхности.

Имеющееся в настоящее время, по состоянию на 2020 год, в мире золото распределено так: около 10 % — в промышленных изделиях, остальное делится приблизительно поровну между централизованными запасами (в основном, в виде стандартных слитков химически чистого золота), собственностью частных лиц в виде слитков и ювелирными изделиями.

Исторически золотые монеты широко использовались в качестве валюты; когда появились бумажные деньги, они, как правило, представляли собой расписку, погашаемую золотой монетой или слитком. В денежной системе, известной как золотой стандарт, определенный вес золота назывался денежной единицей. В течение длительного периода правительство США устанавливало стоимость доллара таким образом, что одна тройская унция равнялась 20,67 доллара (0,665 доллара за грамм), но в 1934 году доллар был девальвирован до 35,00 доллара за тройскую унцию (0,889 доллара за грамм). К 1961 году поддерживать такую цену стало сложно, и пул американских и европейских банков согласился манипулировать рынком, чтобы предотвратить дальнейшую девальвацию валюты на фоне роста спроса на золото. 17 марта 1968 года экономические обстоятельства привели к распаду золотого пула, и была установлена двухуровневая схема ценообразования, при которой золото по-прежнему использовалось для расчетов по международным счетам по старой цене $35,00 за тройскую унцию ($1,13/г), но цена золота на частном рынке могла колебаться; эта двухуровневая система ценообразования была отменена в 1975 году, когда цена золота была оставлена для поиска своего свободного рыночного уровня. Центральные банки по-прежнему хранят исторические золотые запасы в качестве хранилища стоимости, хотя их уровень в целом снижается. Крупнейшим золотым хранилищем в мире является Федеральный резервный банк США в Нью-Йорке, в котором хранится около 3 % всего золота, известного и учитываемого на сегодняшний день, а также аналогичное по объему хранилище слитков в Форт-Ноксе. В 2005 году Всемирный совет по золоту оценил общее мировое предложение золота в 3 859 тонн, а спрос - в 3 754 тонны, что дает профицит в 105 тонн. После шока Никсона 15 августа 1971 года цена начала значительно расти, и в период с 1968 по 2000 год цена на золото колебалась в широких пределах - от максимума в 850 долларов за тройскую унцию (27,33 доллара за тройскую унцию) 21 января 1980 года до минимума в 252,90 доллара за тройскую унцию (8,13 доллара за тройскую унцию) 21 июня 1999 года (Лондонский золотой фиксинг). С 2001 года цены стремительно росли, но максимум 1980 года был превзойден только 3 января 2008 года, когда был установлен новый максимум в 865,35 доллара за тройскую унцию. Еще одна рекордная цена была установлена 17 марта 2008 года - 1023,50 доллара за тройскую унцию (32,91 доллара за грамм). В конце 2009 года цены на золото вновь пошли вверх благодаря росту спроса и ослаблению доллара США. 2 декабря 2009 года золото достигло нового максимума, закрывшись на отметке $1 217,23. В мае 2010 года золото достигло новых максимумов после того, как долговой кризис в Европейском союзе побудил к дальнейшей покупке золота в качестве безопасного актива. 1 марта 2011 года золото достигло нового исторического максимума в $1432,57, что было вызвано опасениями инвесторов по поводу продолжающихся беспорядков в Северной Африке и на Ближнем Востоке. С апреля 2001 года по август 2011 года спотовые цены на золото выросли более чем в пять раз по отношению к доллару США, достигнув 23 августа 2011 года нового исторического максимума в 1913,50 долларов США, что вызвало предположения о том, что длительный светский "медвежий" рынок закончился и наступил "бычий" рынок. Однако в конце 2014 и в 2015 году цена начала медленно снижаться к отметке $1200 за тройскую унцию. В августе 2020 года цена на золото выросла до 2060 долларов США за унцию после комплексного роста на 59 % с августа 2018 года по октябрь 2020 года - периода, в течение которого она обогнала общий доход Nasdaq на 54 %.

Хотя золото является самым благородным из благородных металлов, оно по-прежнему образует множество разнообразных соединений. Степень окисления золота в его соединениях колеблется от -1 до +5, но в его химическом составе преобладают Au (I) и Au (III). Au (I), называемый золотистым ионом, является наиболее распространенной степенью окисления с мягкими лигандами, такими как тиоэфиры, тиолаты и третичные фосфины. Соединения Au (I) обычно линейны. Хорошим примером является Au (CN) 2, растворимая форма золота, встречающаяся при добыче полезных ископаемых. Бинарные галогениды золота, такие как AuCl, образуют зигзагообразные полимерные цепи, опять же с линейной координацией по Au. Большинство препаратов на основе золота являются производными Au (I). Au (III) (называемый аурическим) представляет собой обычную степень окисления и иллюстрируется хлоридом золота (III), Au2Cl6. Центры атомов золота в комплексах Au (III), как и другие d-соединения, обычно имеют плоскую квадратную форму с химическими связями, которые имеют как ковалентный, так и ионный характер. Золото не реагирует с кислородом при любой температуре и устойчиво к воздействию озона при температуре до 100 ° C. Некоторые свободные галогены реагируют с золотом. Золото подвергается сильному воздействию фтора при тускло-красном огне с образованием фторида золота (III). Порошок золота реагирует с хлором при 180 ° C с образованием AuCl3. Золото реагирует с бромом при 140 ° C с образованием бромида золота (III), но очень медленно реагирует с йодом с образованием монойодида. Золото не вступает в реакцию с серой напрямую, но сульфид золота (III) можно получить, пропуская сероводород через разбавленный раствор хлорида золота (III) или хлористоводородной кислоты. Золото легко растворяется в ртути при комнатной температуре с образованием амальгамы и образует сплавы со многими другими металлами при более высоких температурах. Эти сплавы можно производить для изменения твердости и других металлургических свойств, для контроля температуры плавления или для создания экзотических цветов. Золото не подвержено действию большинства кислот. Он не реагирует с фтористоводородной, соляной, бромистоводородной, иводоводородной, серной или азотной кислотами. Он реагирует с селеновой кислотой и растворяется царской водкой, смесью азотной и соляной кислот в соотношении 1: 3. Азотная кислота окисляет металл до +3 ионов, но только в незначительных количествах, которые обычно не обнаруживаются в чистой кислоте из-за химического равновесия реакции. Однако ионы выводятся из состояния равновесия соляной кислотой, образуя ионы AuCl4, или хлористоводородной кислотой, что способствует дальнейшему окислению. Золото также не подвержено влиянию большинства баз. Он не реагирует с водным, твердым или расплавленным гидроксидом натрия или калия. Однако он реагирует с цианидом натрия или калия в щелочных условиях, когда присутствует кислород, с образованием растворимых комплексов. Обычные степени окисления золота включают +1 (золото (I) или золотистые соединения) и +3 (золото (III) или аурические соединения). Ионы золота в растворе легко восстанавливаются и осаждаются в виде металла при добавлении любого другого металла в качестве восстанавливающего агента. Добавленный металл окисляется и растворяется, позволяя золоту вытесняться из раствора и извлекаться в виде твердого осадка.

«Золото» родственно подобным словам во многих германских языках, происходящих через протогерманский * gulþą от протоиндоевропейского * ǵʰelh₃- («сиять, мерцать; быть желтым или зеленым»). Символ Au происходит от латинского: aurum, латинского слова «золото». Протоиндоевропейским предком aurum был * h₂é-h₂us-o-, что означает «свечение». Это слово происходит от того же корня (протоиндоевропейский * h₂u̯es- «рассветать»), что и * h₂éu̯sōs, предка латинского слова Aurora, «рассвет». Эта этимологическая связь, по-видимому, стоит за частым утверждением в научных публикациях, что aurum означает «сияющий рассвет».

Золото обладает теплой энергией, которая помогает снять стресс и защитить эмоциональное тело от негативных сил. Говорят, что он обладает преобразующей силой, которая может превращать отрицательную энергию в положительную. Считается, что при использовании с другими камнями в украшениях их сила увеличивается. Его часто связывают с укреплением уверенности и ослаблением чувства гнева, которое иногда является результатом неуверенности в себе.