Vàng... Kim loại màu vàng, một nguyên tố hóa học đơn giản có số nguyên tử 79. Là đối tượng khao khát của con người mọi lúc, thước đo giá trị, biểu tượng của sự giàu có và quyền lực. Kim loại đẫm máu, sinh sản của quỷ dữ. Có bao nhiêu sinh mạng con người đã bị hủy diệt chỉ vì sở hữu thứ kim loại này!? Và bao nhiêu nữa sẽ bị tiêu diệt?
Không giống như sắt hoặc nhôm chẳng hạn, có rất ít vàng trên Trái đất. Trong suốt lịch sử của mình, nhân loại đã khai thác được nhiều vàng bằng với việc khai thác được sắt trong một ngày. Nhưng kim loại này đến từ đâu trên Trái đất?
Người ta tin rằng hệ mặt trời được hình thành từ tàn dư của siêu tân tinh phát nổ ở thời cổ đại. Ở sâu trong ngôi sao cổ xưa đó, quá trình tổng hợp các nguyên tố hóa học nặng hơn hydro và heli đã diễn ra. Nhưng các nguyên tố nặng hơn sắt không thể được tổng hợp ở độ sâu của các ngôi sao, và do đó vàng không thể được hình thành do phản ứng nhiệt hạch trong các ngôi sao. Vậy kim loại này đến từ đâu trong Vũ trụ?
Có vẻ như các nhà thiên văn học giờ đây đã có thể trả lời câu hỏi này. Vàng không thể được sinh ra trong sâu thẳm của các vì sao. Nhưng nó có thể được hình thành do hậu quả của những thảm họa vũ trụ lớn mà các nhà khoa học thường gọi là vụ nổ tia gamma (GB).
Các nhà thiên văn học đã quan sát chặt chẽ một trong những vụ nổ tia gamma này. Dữ liệu quan sát cung cấp những lý do khá nghiêm túc để tin rằng vụ nổ bức xạ gamma mạnh mẽ này được tạo ra do sự va chạm của hai sao neutron - lõi chết của các ngôi sao đã chết trong vụ nổ siêu tân tinh. Ngoài ra, ánh sáng độc đáo tồn tại ở địa điểm GW trong vài ngày cho thấy một lượng đáng kể các nguyên tố nặng, bao gồm cả vàng, đã được hình thành trong thảm họa này.
Tác giả chính của nghiên cứu Edo Berger thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) cho biết: “Chúng tôi ước tính rằng lượng vàng được tạo ra và phóng vào không gian trong quá trình hợp nhất của hai sao neutron có thể lớn hơn 10 lần khối lượng mặt trăng”. hội nghị ở Cambridge, Massachusetts.
Vụ nổ tia gamma (GRAPH) là một vụ nổ tia gamma từ một vụ nổ cực kỳ mạnh mẽ. Hầu hết các GW được tìm thấy ở những vùng rất xa của Vũ trụ. Berger và các cộng sự đã nghiên cứu vật thể GRA 130603B, nằm ở khoảng cách 3,9 tỷ năm ánh sáng. Đây là một trong những GW gần nhất được thấy cho đến nay.
Có hai loại GW - dài và ngắn, tùy thuộc vào thời gian bùng phát tia gamma. Thời gian bùng phát tia sáng GRA 130603B do vệ tinh Swift của NASA ghi lại là chưa đến 2/10 giây.
Mặc dù bản thân sự phát xạ tia gamma biến mất nhanh chóng nhưng Gbps 130603B vẫn tiếp tục tỏa sáng dưới dạng tia hồng ngoại. Độ sáng và hoạt động của ánh sáng này không tương ứng với ánh sáng rực rỡ điển hình xảy ra khi bị bắn phá bởi các hạt vật chất xung quanh được gia tốc. Ánh sáng của GRA 130603B hoạt động như thể nó đến từ các nguyên tố phóng xạ đang phân hủy. Vật chất giàu neutron thoát ra từ va chạm sao neutron có thể trở thành nguyên tố phóng xạ nặng. Sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố đó tạo ra đặc tính bức xạ hồng ngoại của GRA 130603B. Đây chính xác là những gì các nhà thiên văn học quan sát được.
Theo tính toán của nhóm, vụ nổ đã đẩy ra các chất có khối lượng khoảng 1/100 Mặt trời. Và một phần của chất này là vàng. Sau khi ước tính gần đúng lượng vàng được hình thành trong vụ nổ tia gamma này và số vụ nổ như vậy xảy ra trong suốt lịch sử của Vũ trụ, các nhà thiên văn học đã đi đến giả định rằng tất cả vàng trong Vũ trụ, kể cả trên Trái đất, có thể đã được hình thành trong thời gian đó. vụ nổ tia gamma.
Đây là một phiên bản thú vị khác nhưng gây nhiều tranh cãi:
Khi Trái đất hình thành, sắt nóng chảy chảy xuống trung tâm để tạo thành lõi, mang theo hầu hết các kim loại quý của hành tinh, như vàng và bạch kim. Nhìn chung, có đủ kim loại quý trong lõi để bao phủ toàn bộ bề mặt Trái đất bằng một lớp dày 4 mét.
Sự chuyển động của vàng vào lõi sẽ làm mất đi kho báu này ở phần bên ngoài Trái đất. Tuy nhiên, lượng kim loại quý dồi dào trong lớp phủ silicat của Trái đất vượt quá giá trị tính toán hàng chục, hàng nghìn lần. Ý tưởng đã được thảo luận là sự dư thừa này là do một trận mưa sao băng thảm khốc tràn qua Trái đất sau khi hình thành lõi của nó. Do đó, toàn bộ khối vàng thiên thạch đi vào lớp phủ một cách riêng biệt và không biến mất sâu bên trong.
Để kiểm tra lý thuyết này, Tiến sĩ Matthias Willbold và Giáo sư Tim Elliott từ Nhóm Đồng vị Khoa học Địa chất Bristol đã phân tích các loại đá được Giáo sư Stephen Moorbutt của Đại học Oxford thu thập ở Greenland, có niên đại khoảng 4 tỷ năm. Những tảng đá cổ xưa này cung cấp một bức tranh độc đáo về thành phần của hành tinh chúng ta ngay sau khi hình thành lõi, nhưng trước vụ bắn phá thiên thạch được cho là.
Sau đó, các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu hàm lượng vonfram-182 trong thiên thạch, được gọi là chondrite - đây là một trong những vật liệu xây dựng chính của phần rắn của Hệ Mặt trời. Trên Trái đất, hafnium-182 không ổn định phân rã thành vonfram-182. Nhưng trong không gian, do tia vũ trụ nên quá trình này không xảy ra. Kết quả là, rõ ràng là các mẫu đá cổ chứa nhiều vonfram-182 hơn 13% so với các mẫu đá trẻ hơn. Điều này khiến các nhà địa chất có lý do để tuyên bố rằng khi Trái đất đã có lớp vỏ rắn, khoảng 1 triệu nghìn tỷ (10 mũ 18) tấn tiểu hành tinh và vật liệu thiên thạch rơi xuống nó, có hàm lượng vonfram-182 thấp hơn, nhưng nhiều hơn thế. hơn trong vỏ trái đất, hàm lượng các nguyên tố nặng, đặc biệt là vàng.
Là một nguyên tố rất hiếm (chỉ có khoảng 0,1 miligam vonfram trên mỗi kg đá), giống như vàng và các kim loại quý khác, lẽ ra nó phải đi vào lõi vào thời điểm hình thành. Giống như hầu hết các nguyên tố khác, vonfram được chia thành nhiều đồng vị—các nguyên tử có tính chất hóa học tương tự nhưng khối lượng hơi khác nhau. Dựa trên các đồng vị, người ta có thể tự tin đánh giá nguồn gốc của một chất và sự trộn lẫn của thiên thạch với Trái đất lẽ ra phải để lại những dấu vết đặc trưng trong thành phần của các đồng vị vonfram của nó.
Tiến sĩ Willbold nhận thấy lượng đồng vị vonfram-182 trong đá hiện đại giảm 15 ppm so với đá Greenland.
Sự thay đổi nhỏ nhưng quan trọng này hoàn toàn phù hợp với những gì đã được chứng minh - rằng lượng vàng dư thừa trên Trái đất là một tác dụng phụ tích cực của việc bắn phá thiên thạch.
Tiến sĩ Willbold cho biết: “Việc chiết xuất vonfram từ các mẫu đá và phân tích thành phần đồng vị của nó với độ chính xác cần thiết là vô cùng khó khăn do lượng vonfram có trong đá rất nhỏ. Trên thực tế, chúng tôi đã trở thành phòng thí nghiệm đầu tiên trên thế giới thực hiện thành công các phép đo ở cấp độ này.”
Các thiên thạch rơi trộn lẫn với lớp vỏ trái đất trong quá trình đối lưu khổng lồ. Nhiệm vụ tối đa cho tương lai là tìm ra khoảng thời gian của quá trình trộn này. Sau đó, các quá trình địa chất đã hình thành nên các lục địa và dẫn tới sự tập trung các kim loại quý (cũng như vonfram) trong các mỏ quặng được khai thác ngày nay.
Tiến sĩ Willbold tiếp tục: “Công việc của chúng tôi cho thấy rằng hầu hết các kim loại quý mà nền kinh tế của chúng ta và nhiều quy trình công nghiệp quan trọng dựa vào đều được đưa đến hành tinh của chúng ta một cách tình cờ khi Trái đất bị khoảng 20 triệu tấn vật liệu từ tiểu hành tinh va vào.”
Do đó, chúng ta có nguồn dự trữ vàng là nhờ một dòng nguyên tố có giá trị thực sự xuất hiện trên bề mặt hành tinh nhờ một “cuộc bắn phá” tiểu hành tinh khổng lồ. Sau đó, trong quá trình phát triển của Trái đất trong hàng tỷ năm qua, vàng bước vào chu kỳ đá, xuất hiện trên bề mặt của nó và lại ẩn sâu trong lớp phủ phía trên.
Nhưng bây giờ con đường đến lõi của anh ta đã bị đóng, và một lượng lớn số vàng này chắc chắn sẽ rơi vào tay chúng ta.
Sáp nhập sao neutron
Và một ý kiến khác từ một nhà khoa học khác:
Nguồn gốc của vàng vẫn chưa rõ ràng bởi vì, không giống như các nguyên tố nhẹ hơn như carbon hay sắt, nó không thể được hình thành trực tiếp bên trong một ngôi sao, Edo Berger, một trong những nhà nghiên cứu tại trung tâm thừa nhận.
Nhà khoa học đi đến kết luận này bằng cách quan sát các vụ nổ tia gamma - sự phát xạ năng lượng phóng xạ vũ trụ quy mô lớn do sự va chạm của hai sao neutron. Vụ nổ tia gamma được tàu vũ trụ Swift của NASA phát hiện và chỉ kéo dài 2/10 giây. Và sau vụ nổ có một quầng sáng dần biến mất. Các chuyên gia cho biết ánh sáng phát ra từ sự va chạm của các thiên thể như vậy cho thấy sự giải phóng một lượng lớn nguyên tố nặng. Và bằng chứng cho thấy các nguyên tố nặng được hình thành sau vụ nổ có thể coi là tia hồng ngoại trong quang phổ của chúng.
Berger giải thích: Thực tế là các chất giàu neutron thoát ra trong quá trình sụp đổ của sao neutron có thể tạo ra các nguyên tố trải qua quá trình phân rã phóng xạ, đồng thời phát ra ánh sáng chủ yếu ở vùng hồng ngoại. “Và chúng tôi tin rằng một vụ nổ tia gamma sẽ giải phóng khoảng một phần trăm khối lượng vật chất bằng mặt trời, bao gồm cả vàng. Hơn nữa, lượng vàng được tạo ra và thoát ra trong quá trình hợp nhất của hai sao neutron có thể tương đương với khối lượng của 10 Mặt trăng. Và giá của một lượng kim loại quý như vậy sẽ tương đương 10 tỷ đô la - tức là 100 nghìn tỷ bình phương.
Để tham khảo, một tỷ tỷ là một triệu tỷ, hoặc một triệu lũy thừa thứ bảy; một số bằng 1042, được viết dưới dạng số thập phân theo sau là 42 số 0.
Cũng ngày nay, các nhà khoa học đã chứng minh được một thực tế là hầu hết vàng (và các nguyên tố nặng khác) trên Trái đất đều có nguồn gốc vũ trụ. Hóa ra, vàng đã đến Trái đất do một vụ bắn phá tiểu hành tinh xảy ra vào thời cổ đại sau khi lớp vỏ hành tinh của chúng ta cứng lại.
Hầu như tất cả các kim loại nặng đều “chìm” vào lớp phủ Trái đất ở giai đoạn đầu hình thành hành tinh chúng ta; chính chúng đã hình thành nên lõi kim loại rắn ở trung tâm Trái đất.
Trở lại năm 1940, các nhà vật lý người Mỹ A. Sherr và K. T. Bainbridge từ Đại học Harvard đã bắt đầu chiếu xạ các nguyên tố gần vàng - thủy ngân và bạch kim - bằng neutron. Và khá kỳ vọng, khi chiếu xạ thủy ngân, họ thu được các đồng vị vàng có số khối 198, 199 và 200. Điểm khác biệt của chúng so với Au-197 tự nhiên là các đồng vị này không ổn định và phát ra tia beta trong tối đa vài ngày nữa. biến thành thủy ngân với số khối 198,199 và 200.
Nhưng nó vẫn thật tuyệt: lần đầu tiên một người có thể độc lập tạo ra những yếu tố cần thiết. Người ta sớm thấy rõ làm thế nào để có được vàng-197 thực sự và ổn định. Điều này có thể được thực hiện chỉ bằng cách sử dụng đồng vị thủy ngân-196. Đồng vị này khá hiếm - hàm lượng của nó trong thủy ngân thông thường với số khối 200 là khoảng 0,15%. Nó phải bị bắn phá bằng neutron để thu được thủy ngân-197 không ổn định, khi bắt được một electron, sẽ biến thành vàng ổn định.
Tuy nhiên, tính toán đã chỉ ra rằng nếu lấy 50 kg thủy ngân tự nhiên thì sẽ chỉ chứa 74 gam thủy ngân-196. Để chuyển hóa thành vàng, lò phản ứng có thể tạo ra dòng neutron từ 10 đến 15 lũy thừa neutron trên một mét vuông. cm trên giây. Xét rằng 74 g thủy ngân-196 chứa khoảng 2,7 đến 10 mũ 23 của nguyên tử, sẽ phải mất bốn năm rưỡi để biến đổi hoàn toàn thủy ngân thành vàng. Vàng tổng hợp này đắt hơn vàng từ trái đất rất nhiều. Nhưng điều này có nghĩa là sự hình thành vàng trong không gian cũng đòi hỏi những dòng neutron khổng lồ. Và vụ nổ của hai sao neutron đã giải thích tất cả.
Và biết thêm chi tiết về vàng:
Các nhà khoa học Đức đã tính toán rằng để đưa khối lượng kim loại quý hiện nay đến Trái đất, chỉ cần 160 tiểu hành tinh kim loại, mỗi tiểu hành tinh có đường kính khoảng 20 km. Các chuyên gia lưu ý rằng phân tích địa chất của các kim loại quý khác nhau cho thấy chúng đều xuất hiện trên hành tinh của chúng ta gần như cùng một thời điểm, nhưng trên Trái đất đã có và không có điều kiện cho nguồn gốc tự nhiên của chúng. Đây chính là điều đã thúc đẩy các chuyên gia đưa ra một lý thuyết vũ trụ về sự xuất hiện của kim loại quý trên hành tinh.
Từ "vàng", theo các nhà ngôn ngữ học, xuất phát từ thuật ngữ "vàng" của Ấn-Âu như một sự phản ánh đặc tính dễ nhận thấy nhất của kim loại này. Thực tế này được xác nhận bởi thực tế là cách phát âm của từ “vàng” giống nhau ở các ngôn ngữ khác nhau, ví dụ Vàng (bằng tiếng Anh), Vàng (bằng tiếng Đức), Guld (bằng tiếng Đan Mạch), Gulden (bằng tiếng Hà Lan), Gull ( bằng tiếng Na Uy), Kulta (bằng tiếng Phần Lan).
Vàng trong lòng đất
Lõi hành tinh của chúng ta chứa lượng vàng nhiều gấp 5 lần so với tất cả các loại đá có thể khai thác khác cộng lại. Nếu toàn bộ vàng trong lõi Trái đất tràn ra bề mặt, nó sẽ bao phủ toàn bộ hành tinh bằng một lớp dày nửa mét. Điều thú vị là có khoảng 0,02 miligam vàng được hòa tan trong mỗi lít nước ở tất cả các sông, biển và đại dương.
Người ta xác định rằng trong toàn bộ thời gian khai thác kim loại quý, khoảng 145 nghìn tấn đã được khai thác từ lòng đất (theo các nguồn khác - khoảng 200 nghìn tấn). Sản lượng vàng tăng dần qua từng năm, nhưng phần lớn sự tăng trưởng diễn ra vào cuối những năm 1970.
Độ tinh khiết của vàng được xác định theo nhiều cách khác nhau. Carat (đánh vần là "Karat" ở Mỹ và Đức) ban đầu là đơn vị đo khối lượng dựa trên hạt của cây carob (tương tự như từ "karat"), được sử dụng bởi các thương nhân cổ đại ở Trung Đông. Carat ngày nay chủ yếu được sử dụng để đo trọng lượng của đá quý (1 carat = 0,2 gram). Độ tinh khiết của vàng cũng có thể được đo bằng karats. Truyền thống này có từ thời cổ đại, khi karat ở Trung Đông trở thành thước đo độ tinh khiết của hợp kim vàng. Carat vàng của Anh là đơn vị đo lường không theo hệ mét của hàm lượng vàng trong hợp kim, bằng 1/24 trọng lượng của hợp kim. Vàng nguyên chất tương ứng với 24 carat. Độ tinh khiết của vàng ngày nay còn được đo bằng khái niệm độ tinh khiết hóa học, tức là một phần nghìn kim loại nguyên chất trong khối lượng của hợp kim. Vì vậy, 18 carat là 18/24 và tính theo phần nghìn, tương ứng với mẫu thứ 750.
Mỏ khai thác vàng
Do sự tập trung tự nhiên, chỉ có khoảng 0,1% tổng số vàng chứa trong vỏ trái đất có sẵn, ít nhất là về mặt lý thuyết, để khai thác, nhưng do thực tế là vàng tồn tại ở dạng tự nhiên, tỏa sáng rực rỡ và dễ dàng nhìn thấy, nó trở thành kim loại đầu tiên mà người ta gặp. Nhưng cốm tự nhiên rất hiếm nên phương pháp khai thác kim loại hiếm cổ xưa nhất, dựa trên mật độ cao của vàng, là đãi cát chứa vàng. “Việc chiết xuất vàng chỉ cần các phương tiện cơ học, và do đó không có gì ngạc nhiên khi vàng đã được biết đến ngay cả những người man rợ trong thời kỳ lịch sử cổ xưa nhất” (D.I. Mendeleev).
Nhưng hầu như không còn những người khai thác vàng dồi dào, và vào đầu thế kỷ 20, 90% tổng số vàng được khai thác từ quặng. Hiện nay, nhiều mỏ vàng sa khoáng gần như cạn kiệt nên việc khai thác chủ yếu là quặng vàng, việc khai thác phần lớn được cơ giới hóa nhưng việc khai thác còn khó khăn do thường nằm sâu dưới lòng đất. Trong những thập kỷ gần đây, tỷ trọng khai thác lộ thiên có lợi nhuận cao hơn đã tăng đều đặn. Việc phát triển mỏ sẽ mang lại lợi nhuận kinh tế nếu một tấn quặng chỉ chứa 2-3 g vàng và nếu hàm lượng lớn hơn 10 g/t thì được coi là giàu. Điều quan trọng là chi phí tìm kiếm và thăm dò các mỏ vàng mới chiếm từ 50 đến 80% tổng chi phí thăm dò địa chất.
Hiện nay, nhà cung cấp vàng lớn nhất cho thị trường thế giới là Nam Phi, nơi các mỏ đã đạt tới độ sâu 4 km. Nam Phi là nơi có mỏ lớn nhất thế giới, mỏ Vaal Riefs ở Klexdorp. Nam Phi là quốc gia duy nhất coi vàng là sản phẩm sản xuất chính. Ở đó, nó được khai thác ở 36 mỏ lớn, sử dụng hàng trăm nghìn người.
Ở Nga, vàng được khai thác từ quặng và sa khoáng. Các nhà nghiên cứu có ý kiến khác nhau về sự bắt đầu khai thác của nó. Rõ ràng, vàng nội địa đầu tiên được khai thác vào năm 1704 từ quặng Nerchinsk cùng với bạc. Trong những thập kỷ tiếp theo, tại Sở đúc tiền Moscow, vàng được tách ra khỏi bạc, trong đó có chứa một số tạp chất vàng (khoảng 0,4%). Vì vậy, vào năm 1743-1744. “Từ vàng tìm thấy trong bạc được nấu chảy tại các nhà máy Nerchinsk,” 2820 chiếc chervonets có hình Elizabeth Petrovna đã được tạo ra.
Máy sa khoáng vàng đầu tiên ở Nga được phát hiện vào mùa xuân năm 1724 bởi người nông dân Erofey Markov ở vùng Yekaterinburg. Hoạt động của nó chỉ bắt đầu vào năm 1748. Việc khai thác vàng Ural được mở rộng chậm rãi nhưng đều đặn. Vào đầu thế kỷ 19, các mỏ vàng mới được phát hiện ở Siberia. Việc phát hiện ra mỏ Yenisei (vào những năm 1840) đã đưa Nga lên vị trí đầu tiên trên thế giới về khai thác vàng, nhưng ngay cả trước đó, các thợ săn Evenki địa phương đã chế tạo đạn để săn từ cốm vàng. Vào cuối thế kỷ 19, Nga sản xuất khoảng 40 tấn vàng mỗi năm, trong đó 93% là vàng phù sa. Tổng cộng, theo số liệu chính thức, 2.754 tấn vàng đã được khai thác ở Nga trước năm 1917, nhưng theo các chuyên gia, khoảng 3.000 tấn, với mức tối đa xảy ra vào năm 1913 (49 tấn), khi trữ lượng vàng lên tới 1.684 tấn.
Với việc phát hiện ra các khu vực giàu vàng ở Mỹ (California, 1848; Colorado, 1858; Nevada, 1859), Australia (1851), Nam Phi (1884), Nga đã mất đi vị trí dẫn đầu trong lĩnh vực khai thác vàng, bất chấp thực tế là New các mỏ đã được đưa vào khai thác, chủ yếu ở Đông Siberia.
Khai thác vàng ở Nga được thực hiện theo phương pháp bán thủ công, chủ yếu được phát triển ở các trầm tích phù sa. Hơn một nửa số mỏ vàng nằm trong tay độc quyền nước ngoài. Hiện nay, tỷ lệ sản xuất từ máy sa khoáng đang giảm dần, đạt hơn 50 tấn vào năm 2007. Ít hơn 100 tấn được khai thác từ các mỏ quặng. Quá trình xử lý vàng cuối cùng được thực hiện tại các nhà máy lọc dầu, trong đó dẫn đầu là Nhà máy kim loại màu Krasnoyarsk. Nó dùng để tinh luyện (loại bỏ tạp chất, thu được 99,99% kim loại nguyên chất) khoảng 50% lượng vàng khai thác được và phần lớn bạch kim và palladium được khai thác ở Nga.
Xin chào! Vàng là một nguyên tố hóa học đã cướp đi sinh mạng của nhiều người. Trong quá trình xây dựng Nhà thờ St. Isaac ở St. Petersburg, các mái vòm được mạ vàng bằng hỗn hống vàng. Kiến trúc sư Auguste Montferrand đã thực hiện các biện pháp để bảo vệ công nhân khỏi hơi thủy ngân nhưng biết rằng họ sẽ phải chịu số phận. Nhưng những mái vòm sẽ không bao giờ phải mạ vàng nữa.
Và điều đó đã xảy ra: tất cả 60 người đều chết vì ngộ độc, và nhà thờ không bao giờ được mạ vàng kể từ đó.
Một km khối nước biển chứa 5 kg nguyên tố đáng thèm muốn, và nếu bạn chích ngón tay và vắt ra một giọt máu, nó sẽ chứa 0,00025 mg vàng. 10 mg được chứa trong bộ xương người: nếu bạn đặt mục tiêu làm tan chảy một vòng người, bạn sẽ chỉ cần 300 người. Nhưng số vàng này ở dạng phân tán trong môi trường nên không mang lại lợi nhuận và thường không thể khai thác được từ đó.
Các mỏ thích hợp cho việc khai thác vàng là sơ cấp (hậu magma) và thứ cấp (sa khoáng).
Magma, chất tan chảy bên trong địa cầu, rất giàu nguyên tố hóa học Au. Vàng được tìm thấy ở các lớp trên của lớp phủ và một phần trong lớp vỏ trái đất (tuy nhiên, nó chứa gần như toàn bộ bảng tuần hoàn). Magma nổi lên bề mặt hành tinh, nguội đi và biến thành đá rắn. Những nơi chứa đủ nguyên tố quý giá để phát triển công nghiệp là những nơi có trữ lượng sơ cấp.
Vàng tự nhiên được tìm thấy ở dạng cốm - ngũ cốc nguyên chất có chất tinh khiết về mặt hóa học. Nó thường được kết hợp với các nguyên tố khác (dung nham chứa hầu hết mọi thứ):
Trầm tích thứ cấp là kết quả của sự phá hủy các trầm tích sơ cấp, được gọi là phong hóa, xảy ra:
Một tấm sa khoáng bằng vàng nguyên chất trông giống như cát và đôi khi trôi theo dòng nước cách xa mỏ ban đầu nhiều km.
Ở dạng nguyên chất, vàng rơi vào tay con người vào thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên. Sự phát triển ồ ạt của tiền gửi ở châu Phi đã bắt đầu sớm hơn - khoảng năm 2000 trước Công nguyên. e., nhưng không có phương pháp nào để loại bỏ tạp chất và các sản phẩm vàng thời đó có tiêu chuẩn thấp.
Vào cuối thời cổ đại (đầu thời đại chúng ta), thuật giả kim bắt đầu lan rộng khắp thế giới với mong muốn biến các nguyên tố hóa học cơ bản thành nguyên tố cao quý. Cô ấy không thành công, nhưng nhờ có cô ấy, nền văn minh hiện đại đã làm chủ được nhiều phép lạ - ví dụ như kỹ thuật chiết xuất vàng nguyên chất về mặt hóa học từ quặng.
Tên Latin của vàng là Aurum (đọc là aurum) - "màu vàng". Nó được chấp nhận là quốc tế. Biểu tượng mặt trời trong số các nhà giả kim trông giống như một vòng tròn có một dấu chấm bên trong, và trong hóa học hiện đại, nó được biểu thị bằng chữ viết tắt Au.
Các phương pháp chính để sản xuất vàng ở quy mô công nghiệp bổ sung cho nhau - ví dụ, chất cô đặc có thể được tinh chế khỏi các tạp chất đậm đặc bằng cách trộn lẫn.
Rửa (phân cỡ) là một phương pháp cổ xưa để tách cặn thứ cấp. Cát bị cuốn trôi do mật độ của nó: các khoáng chất ít đậm đặc hơn bị cuốn trôi bằng nước và chất cô đặc lắng xuống.
Khai thác vàng quy mô lớn được tự động hóa: thay vì con người, các thiết bị rửa và máy xúc hoạt động. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của chúng gần như không thay đổi trong suốt 2000 năm qua.
Chất cô đặc không phải là vàng nguyên chất. Có những nguyên tố đậm đặc hơn - chúng lắng xuống cùng với cát ở đáy bể rửa. Để làm sạch lần cuối, các phương pháp khác, đặc biệt là phương pháp hóa học, được sử dụng.
Phương pháp này cũng đã được biết đến từ thời cổ đại, nhưng được mô tả vào thế kỷ 16. Do đặc tính của thủy ngân, có thể tạo thành hợp kim (hỗn hống) với các kim loại khác mà không cần thêm tác dụng nhiệt hoặc hóa học. Sau khi loại bỏ các mảnh đá thải, các nguyên tố hóa học được tách ra một cách cơ học.
Ý kiến chuyên gia
Vsevolod Kozlovsky
6 năm làm đồ trang sức. Biết mọi thứ về hàng mẫu và có thể xác định hàng giả trong 12 giây
Sự hợp nhất không được sử dụng ở mọi nơi: ở một số quốc gia (từ năm 1988 - ở Nga), việc sử dụng thủy ngân bị cấm do nguy cơ chết người của nguyên tố này đối với con người.
Phương pháp tách một nguyên tố quý từ quặng bằng phương pháp xyanua hóa dựa trên khả năng hòa tan của vàng trong axit hydrocyanic (hydro xyanua, HN) và các muối của nó. Quặng được xử lý bằng dung dịch xyanua yếu (0,03–0,3%). Kim loại quý phản ứng trước các nguyên tố hóa học khác và sau phản ứng hóa học nó kết tủa khỏi dung dịch.
: ở dạng nguyên chất không tạo thành oxit, không bị ăn mòn. Anh ta cũng có:
Nguyên tố này nằm ở nhóm XI (phân nhóm đồng), kỳ VI của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
Số nguyên tử (số điện tích) của vàng là 79. Đây là số proton trong hạt nhân nguyên tử, bằng số electron quay quanh hạt nhân. Khối lượng nguyên tử - tổng khối lượng của proton và neutron (hạt nhân nguyên tử) - của vàng là 196,9665 amu. (đơn vị khối lượng nguyên tử). Vàng tự nhiên tồn tại ở dạng đồng vị ổn định hóa học 197 Au. Tất cả những thứ khác đều không ổn định và chỉ có thể có trong lò phản ứng hạt nhân.
Vàng không có công thức hóa học riêng vì nó tồn tại ở dạng phân tử đơn nguyên tử. Cấu hình điện tử của nguyên tử Au được viết là 4f14 5d10 6s1 và biểu thị sự phân bố chính xác của các electron giữa các quỹ đạo.
Do tính trơ (không tuyệt đối nhưng đáng kể) nên vàng không tan trong axit. Điều này cho phép chúng được sử dụng để tinh chế (tinh chế hóa học một nguyên tố khỏi tạp chất): hợp kim được xử lý bằng axit, chẳng hạn như axit nitric, và do đó loại bỏ hợp kim.
Nhưng vẫn có những ngoại lệ. Vàng nguyên chất bị hòa tan bởi axit:
Trong điều kiện tự nhiên, Au không bị oxy hóa dưới tác động của oxy - đây là một trong những đặc tính làm nên giá trị của nguyên tố này. Khi đun nóng, vàng phản ứng với các halogen (các nguyên tố thuộc nhóm XVII): iốt, flo, brom và clo, lần lượt tạo thành iodua, florua, bromua và clorua.
Trạng thái oxy hóa tiêu chuẩn là 1 và 3. Fluoride có trạng thái oxy hóa +5 đã được phân lập trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Các quốc gia kiểm soát việc lưu thông kim loại quý. Một thế kỷ trước, hầu hết quốc gia nào cũng có hệ thống xét nghiệm riêng nhưng hiện nay hầu hết đã đưa về một mẫu số chung.
Trong hệ thống carat (Hoa Kỳ, Canada, Thụy Sĩ), số 24 được coi là 100%. Dấu “18 K” cho biết đồ trang sức bao gồm 75% kim loại quý và 25% là kim loại khác - ví dụ: đồng và palladium.
Ở Nga, CIS và Đức, con số trên tem là số ppm (phần nghìn) của vàng trong hợp kim. 500 ‰ - mẫu 500, 375 ‰ -375. Chỉ có mẫu 1000 không tồn tại - thay vào đó là 999,9. Nó chứa một lượng tạp chất cực nhỏ và thường được coi là nguyên chất.
Hệ thống lấy mẫu ống chỉ được vận hành ở Đế quốc Nga, RSFSR và Liên Xô vào năm 1798–1927. Nó dựa trên đồng bảng Anh, bằng 96 cuộn, tương tự như carat về mặt toán học, nhưng chia tổng thể không thành 24 mà chia thành 96 cổ phiếu.
Chúng ta hãy so sánh ba hệ thống. Ngoài ra còn có rất nhiều mẫu - về cơ bản nó lặp lại mẫu carat, nhưng lấy 16 đơn vị (lô) cho một trăm phần trăm. Dấu hiệu lô hàng đã được sử dụng để đánh dấu bạc ở châu Âu trước khi hệ mét được áp dụng và không liên quan đến vàng.
Trong công nghiệp, họ sử dụng bạc, bạch kim, palladium, niken và các kim loại khác. Dây chằng làm thay đổi tính chất của hợp kim. Bạch kim và palladium tạo cho nó màu trắng, kẽm và cadmium làm giảm điểm nóng chảy (nhưng kẽm làm cho hợp kim trở nên giòn, còn cadmium thì không), đồng tạo màu đỏ và làm cho nó cứng hơn.
Không thể tưởng tượng được nếu không có vàng:
Cho đến nay, vàng vẫn không mất đi mục đích ban đầu - nó được dùng để tiết kiệm và huy động vốn.
Để kiếm tiền bằng cách coi các sản phẩm làm từ hợp kim cơ bản là có giá trị, những kẻ lừa đảo dùng thủ đoạn: đốt bạc trên lửa, kết hợp đồng với kẽm và thiếc. Chú ý đến:
Có những mẹo để thử sản phẩm trước mặt người bán hoặc kiểm tra nó bằng phương pháp hóa học bằng cách nhỏ i-ốt lên đó. Đây là những phương pháp hiệu quả để xác định tính xác thực của các tiêu chuẩn cao, nhưng chúng không phải lúc nào cũng được xã hội chấp nhận. Nếu người bán khiến bạn nghi ngờ đến mức sẵn sàng cắn hàng của họ thì bạn nên từ chối mua hàng.
Không cho vàng vào thủy ngân hoặc đổ axit hydrocyanic lên đó - điều này sẽ khiến vàng bền hơn. Ngoài ra, hãy đăng ký các bài viết của tôi và chia sẻ chúng với bạn bè của bạn!
Vàng đã được nhân loại biết đến từ thời xa xưa. Nhưng vào thời cổ đại, nó chỉ được đánh giá cao vì vẻ bề ngoài: đồ trang sức lấp lánh như mặt trời là biểu tượng của sự giàu có. Chỉ với sự phát triển của hóa học, con người mới nhận ra giá trị thực sự của kim loại mềm này và hiện tại họ đang tích cực sử dụng nó trong các ngành công nghiệp như:
Những ngành công nghiệp này có yêu cầu rất cao về tính chất của vật liệu được sử dụng trong đó. Tầm quan trọng và uy tín của những lĩnh vực này cho phép giá vàng không những giữ nguyên mức mà còn từ từ tăng lên. Lý do cho những đặc tính này là do công thức điện tử của vàng, giống như bất kỳ nguyên tố nào khác, xác định các thông số và khả năng của nó.
Bạn có thể làm nổi bật những cái nào? Trong đứa con tinh thần của thiên tài người Nga, kim loại quý chiếm số 79 và được ký hiệu là Au. Au là viết tắt của tên Latin Aurum, có nghĩa là “tỏa sáng”. Nó nằm ở tiết thứ 6 của nhóm thứ 11, ở hàng thứ 9.
Công thức điện tử của vàng, lý do tạo ra vàng có giá trị, là 4f14 5d10 6s1, tất cả điều này cho thấy rằng các nguyên tử vàng có khối lượng phân tử đáng kể, trọng lượng lớn và bản thân nó trơ. Chỉ 5d106s1 thuộc về các electron bên ngoài của cấu trúc như vậy.
Và chính tính trơ của vàng mới là tài sản quý giá nhất của nó. Bởi vì điều này, vàng có khả năng chống axit rất tốt, hầu như không bao giờ bị oxy hóa và cực kỳ hiếm khi được sử dụng làm tác nhân oxy hóa.
Vì vậy, nó đề cập đến cái gọi là. kim loại “quý tộc”. Trong hóa học, kim loại và khí “quý” là những nguyên tố không phản ứng với hầu hết mọi thứ trong điều kiện bình thường.
Vàng có thể được gọi một cách an toàn là kim loại quý nhất, vì nó đứng bên phải tất cả những người anh em của nó trong dãy điện áp.
Đầu tiên, các hợp chất của vàng với bất cứ thứ gì khác ngoài thủy ngân đều có nhiều khả năng bị phân hủy hơn. Thủy ngân, một ngoại lệ trong trường hợp này, tạo thành hỗn hống với vàng, chất trước đây được sử dụng để làm gương.
Trong các trường hợp khác, các kết nối chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Quán tính của vàng vào thời Trung cổ khiến các nhà giả kim nghĩ rằng kim loại này ở một dạng “cân bằng hoàn hảo” nào đó; họ tin rằng nó hoàn toàn không tương tác với bất cứ thứ gì.
Vào thế kỷ 17, ý tưởng này đã bị phá vỡ khi người ta phát hiện ra rằng nước cường toan, hỗn hợp axit clohydric và axit nitric, có thể ăn mòn vàng. Danh sách các axit tương tác với vàng như sau:
Ngoài ra, vàng còn tương tác với halogen. Cách dễ nhất để thực hiện phản ứng là sử dụng flo và clo. Có HAuCl4·3H2O - axit chlorauric, thu được bằng cách làm bay hơi dung dịch vàng trong axit perchloric sau khi cho hơi clo đi qua nó.
Ngoài ra, vàng còn hòa tan trong nước clo và nước brom, cũng như trong dung dịch cồn iốt. Người ta vẫn chưa biết vàng có bị oxy hóa dưới tác động của oxy hay không vì sự tồn tại của oxit vàng vẫn chưa được chứng minh.
Các trạng thái oxy hóa tiêu chuẩn của vàng là 1, 3, 5. Ít phổ biến hơn là -1, đây là những auride - thường là hợp chất với kim loại hoạt động. Ví dụ, natri auride NaAu hoặc Caesium auride CsAu, là chất bán dẫn. Chúng rất đa dạng về thành phần. Có rubidium auride Rb3Au, tetramethylammonium (CH3)4NAu, và auride có công thức M3OAu, trong đó M là kim loại.
Chúng đặc biệt dễ dàng thu được bằng cách sử dụng các hợp chất trong đó vàng hoạt động như một anion và khi đun nóng với kim loại kiềm. Tiềm năng lớn nhất của các liên kết điện tử của nguyên tố này được bộc lộ trong các phản ứng với halogen. Nhìn chung, ngoại trừ halogen, vàng với tư cách là một nguyên tố hóa học có các liên kết cực kỳ đa dạng nhưng hiếm.
Trạng thái oxy hóa ổn định nhất là +3, ở trạng thái oxy hóa này vàng hình thành liên kết mạnh nhất với anion, ngoài ra trạng thái oxy hóa này rất dễ đạt được thông qua việc sử dụng các anion tích điện đơn, như:
Bạn cần hiểu rằng trong trường hợp này, anion càng hoạt động thì càng dễ liên kết với vàng. Ngoài ra còn có các phức vuông phẳng ổn định - là chất oxi hóa. Các phức tuyến tính chứa vàng Au X2, kém ổn định hơn, cũng là tác nhân oxy hóa và vàng trong chúng có trạng thái oxy hóa +1.
Trong một thời gian dài, các nhà hóa học tin rằng trạng thái oxy hóa cao nhất của vàng là +3, nhưng bằng cách sử dụng krypton Difluoride, gần đây người ta có thể thu được vàng florua trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tác nhân oxy hóa rất mạnh này chứa vàng ở trạng thái oxy hóa +5 và công thức phân tử của nó là AuF6-.
Đồng thời, người ta nhận thấy rằng các hợp chất vàng +5 chỉ ổn định với flo. Tóm tắt những điều trên, chúng ta có thể tự tin nêu bật một xu hướng thú vị là thèm muốn kim loại quý đối với halogen:
Hơn nữa, mối liên hệ giữa vàng và flo cho phép người ta đạt được những kết quả rất bất ngờ: pentafluoride vàng, khi tương tác với flo nguyên tử tự do, dẫn đến sự hình thành AuF VI và VII cực kỳ không ổn định, nghĩa là một phân tử bao gồm một nguyên tử vàng và sáu hoặc thậm chí bảy nguyên tử oxy hóa.
Đối với một kim loại từng được coi là cực kỳ trơ thì đây là một kết quả rất bất thường. AuF6 biến đổi lần lượt tạo thành AuF5 và AuF7.
Để kích thích phản ứng của halogen với vàng, nên sử dụng bột vàng và xenon dihalua trong điều kiện độ ẩm cao. Ngoài ra, các nhà hóa học khuyên tránh tiếp xúc vàng với iốt và thủy ngân trong cuộc sống hàng ngày.
Khi bị khử từ trạng thái oxy hóa, nó có xu hướng tạo thành dung dịch keo có màu sắc thay đổi tùy thuộc vào tỷ lệ phần trăm của các nguyên tố nhất định.
Vàng đóng vai trò quan trọng trong các sinh vật protein và do đó, được tìm thấy trong các hợp chất hữu cơ. Ví dụ bao gồm ethyl gold dibromide và aurotyloglucose. Hợp chất đầu tiên là các phân tử vàng bị oxy hóa nhờ sự tác động chung của rượu etylic thông thường và nước brom, còn trong trường hợp thứ hai, vàng tham gia vào cấu trúc của một trong các loại đường.
Ngoài ra, crinazole và auranofin, cũng chứa vàng trong phân tử, được sử dụng trong điều trị các bệnh tự miễn. Nhiều hợp chất vàng độc hại và khi tích lũy trong một số cơ quan có thể dẫn đến bệnh lý.
Khối lượng mol cao của nó làm cho kim loại rực rỡ trở thành một trong những nguyên tố nặng nhất. Về trọng lượng, nó chỉ bị vượt qua bởi plutonium, bạch kim, iridium, osmium, rhenium và một số nguyên tố phóng xạ khác. Nhưng các nguyên tố phóng xạ nói chung đặc biệt về khối lượng - nguyên tử của chúng, so với nguyên tử của các nguyên tố thông thường, rất khổng lồ và rất nặng.
Bán kính lớn, khả năng hình thành tới 5 liên kết cộng hóa trị và sự sắp xếp các electron trên trục cuối cùng của cấu trúc điện tử mang lại những đặc tính sau của kim loại:
Độ dẻo và độ dẻo - liên kết giữa các nguyên tử của kim loại này dễ bị phá vỡ ở cấp độ phân tử, nhưng đồng thời chúng cũng được phục hồi từ từ. Nghĩa là, các nguyên tử chuyển động với các liên kết bị phá vỡ ở một nơi và hình thành ở một nơi khác. Nhờ đó, dây vàng có thể được tạo ra với chiều dài khổng lồ và đó là lý do tại sao vàng lá tồn tại.
Hóa ra nguyên tố này hay nguyên tố khác vẫn chưng cất vàng theo một trong những tính năng hữu ích của nó. Nhưng vàng có giá trị riêng vì nó có sự kết hợp của nhiều thuộc tính quan trọng.
Nguyên tố này hầu như luôn xuất hiện trong tự nhiên dưới hai dạng: cốm hoặc các hạt gần như cực nhỏ trong quặng kim loại khác. Đồng thời, nên quên đi câu nói sáo rỗng thông thường rằng một cục vàng tỏa sáng và nhìn chung ít nhất ở khía cạnh nào đó giống một thỏi vàng. Có một số loại cốm: electrum, vàng paladi, dạng cốc, bismuth.
Và trong mọi trường hợp đều có một tỷ lệ tạp chất đáng kể, có thể là bạc, đồng, bismuth hoặc palladium. Tiền gửi có hạt được gọi là tiền gửi lỏng lẻo. Thu được vàng là một quá trình kỹ thuật và hóa học phức tạp, bản chất của nó là tách kim loại quý ra khỏi quặng, quặng hoặc đá thông qua việc trộn lẫn hoặc sử dụng một số thuốc thử.
Đồng thời, nó đề cập đến các phần tử phân tán, nghĩa là những phần tử không được tìm thấy trong các trầm tích đặc biệt lớn và không được tìm thấy trong các phần lớn của một phần tử nguyên chất. Đây là kết quả của hoạt động thấp và tính ổn định của một số hợp chất của nó.
Công thức đúng, thực nghiệm hoặc tổng: Âu
Trọng lượng phân tử: 196,967
Vàng- nguyên tố thuộc nhóm 11 (theo phân loại lỗi thời - phân nhóm thứ cấp của nhóm thứ nhất), chu kỳ thứ sáu trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D.I. Mendeleev, với số hiệu nguyên tử 79. Ký hiệu là Au (tiếng Latinh Aurum). Vàng chất đơn giản là một kim loại quý có màu vàng.
Câu chuyện
nguồn gốc của tên
Proto-Slavic “*zolto” (“vàng”) có liên quan đến Lit. geltonas "màu vàng", tiếng Latvia. vỏ "vàng"; với giọng hát khác nhau: goth. gulþ, tiếng Đức vàng, tiếng anh vàng; thêm Skt. हिरण्य (híraṇya IAST), Avest. Zaranya, Osset. zærījnæ "vàng", cũng là Skt. हरि (hari IAST) “vàng, vàng, xanh lục”, từ gốc Ấn-Âu nguyên thủy *ǵʰel- “vàng, xanh lục, sáng”. Do đó tên của các màu: “vàng”, “xanh”. Tiếng Latin aurum có nghĩa là “màu vàng” và có liên quan đến “Cực quang” - bình minh buổi sáng.
Tính chất vật lý
Vàng nguyên chất là kim loại màu vàng mềm. Màu đỏ của một số sản phẩm vàng, chẳng hạn như tiền xu, là do tạp chất của các kim loại khác, đặc biệt là đồng. Trong màng mỏng, vàng hiện rõ qua màu xanh lá cây. Vàng có tính dẫn nhiệt cao và điện trở thấp. Vàng là một kim loại rất nặng: khối lượng riêng của vàng nguyên chất là 19,32 g/cm³ (một quả cầu vàng nguyên chất có đường kính 46,237 mm có khối lượng 1 kg). Trong số các kim loại, nó đứng thứ bảy về mật độ sau osmium, iridium, platin, rhenium, neptunium và plutonium. Vonfram có mật độ tương đương với vàng (19,25). Mật độ vàng cao giúp khai thác dễ dàng hơn, đó là lý do tại sao ngay cả các quy trình công nghệ đơn giản - ví dụ, rửa tại cống - cũng có thể mang lại mức độ thu hồi vàng cao từ đá đã rửa sạch. Vàng là kim loại rất mềm: độ cứng trên thang Mohs là ~ 2,5, trên thang Brinell là 220-250 MPa (có thể so sánh với độ cứng của một chiếc đinh). Vàng cũng rất dẻo: nó có thể được rèn thành tấm dày tới ~0,1 µm (100 nm) (vàng lá); Với độ dày như vậy, vàng có tính mờ và trong ánh sáng phản xạ có màu vàng, trong ánh sáng truyền qua nó có màu xanh lục bổ sung cho màu vàng. Vàng có thể được kéo thành dây có mật độ tuyến tính lên tới 2 mg/m. Điểm nóng chảy của vàng là 1064,18 °C (1337,33 K), sôi ở 2856 °C (3129 K). Mật độ của vàng lỏng nhỏ hơn vàng rắn và ở điểm nóng chảy là 17 g/cm 3. Vàng lỏng khá dễ bay hơi, nó tích cực bay hơi rất lâu trước thời điểm sôi. Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính - 14,2·10-6 K−1 (ở 25 °C). Độ dẫn nhiệt - 320 W/m K, nhiệt dung riêng - 129 J/(kg K), điện trở suất - 0,023 Ohm mm 2 /m. Độ âm điện theo Pauling là 2,4. Năng lượng ái lực của electron là 2,8 eV; bán kính nguyên tử 0,144 nm, bán kính ion: Au + 0,151 nm (số phối trí 6), Au 3+ 0,082 nm (4), 0,099 nm (6). Sở dĩ màu vàng khác với màu của hầu hết các kim loại là do tính nhỏ. về khoảng cách năng lượng giữa quỹ đạo 6s đầy một nửa và quỹ đạo 5d đầy. Kết quả là, vàng hấp thụ các photon ở phần màu xanh lam, bước sóng ngắn của quang phổ khả kiến, bắt đầu từ khoảng 500 nm, nhưng phản xạ các photon có năng lượng thấp hơn, bước sóng dài hơn nên không thể chuyển electron 5d sang chỗ trống trong 6 giây. quỹ đạo (xem hình). Đây là lý do tại sao vàng có màu vàng khi được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng. Việc thu hẹp khoảng cách giữa cấp độ 6s và 5d là do hiệu ứng tương đối tính - trong trường Coulomb mạnh gần hạt nhân vàng, các electron quỹ đạo chuyển động với tốc độ chiếm một phần đáng chú ý của tốc độ ánh sáng và trên s- các electron, có mật độ quỹ đạo cực đại nằm ở trung tâm nguyên tử, lực nén hiệu ứng tương đối tính của quỹ đạo có tác dụng mạnh hơn so với các electron p-, d-, f, có mật độ đám mây điện tử ở vùng lân cận hạt nhân có xu hướng bằng không. Ngoài ra, sự co lại tương đối tính của quỹ đạo s làm tăng khả năng che chắn của hạt nhân và làm suy yếu lực hút của các electron có mô men góc quỹ đạo cao hơn đối với hạt nhân (hiệu ứng tương đối gián tiếp). Nhìn chung, cấp độ 6s đang giảm dần và cấp độ 5d đang tăng lên.
Tính chất hóa học
Vàng là một trong những kim loại trơ nhất, đứng bên phải tất cả các kim loại khác trong dãy ứng suất. Trong điều kiện bình thường, nó không tương tác với đa số và không tạo thành oxit, do đó nó được xếp vào loại kim loại quý, trái ngược với kim loại thông thường, bị phá hủy dưới tác dụng của và. Vào thế kỷ 14, người ta đã phát hiện ra khả năng hòa tan vàng của nước cường toan, điều này bác bỏ ý kiến cho rằng nó trơ về mặt hóa học. Có những hợp chất vàng có trạng thái oxy hóa −1, được gọi là auride. Ví dụ: CsAu (Caesium auride), Na 3 Au (natri auride). Trong axit nguyên chất, vàng chỉ hòa tan trong axit selenic đậm đặc ở 200 °C:
2Au + 6H 2 SeO 4 → Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
HClO 4 đậm đặc phản ứng với vàng ở nhiệt độ phòng, tạo thành nhiều oxit clo không ổn định. Dung dịch vàng(III) peclorat tan trong nước màu vàng.
2Au + 8HClO 4 → Cl 2 + 2Au(ClO 4) 3 + 2O 2 + 4H 2 O
Phản ứng xảy ra do khả năng oxi hóa mạnh của Cl 2 O 7.
Vàng phản ứng tương đối dễ dàng với oxy và các tác nhân oxy hóa khác với sự tham gia của các chất tạo phức. Do đó, trong dung dịch nước xyanua, khi có oxy, vàng sẽ hòa tan, tạo thành cyanoaurate:
4Au + 8CN - + 2H 2 O + O 2 → 4 - + 4OH -
Cyanoaurates dễ dàng bị khử thành vàng nguyên chất:
2Na + Zn → Na 2 + 2Au
Trong trường hợp phản ứng với clo, khả năng hình thành phức chất cũng tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho quá trình phản ứng: nếu vàng phản ứng với clo khô ở ~200 °C để tạo thành vàng(III) clorua thì trong dung dịch nước clohydric đậm đặc. và axit nitric (“aqua regia”) vàng hòa tan tạo thành ion cloraurat ở nhiệt độ phòng:
2Au + 3Cl 2 + 2Cl - → 2 -
Ngoài ra, vàng còn hòa tan trong nước clo. Vàng dễ dàng phản ứng với nước brom lỏng và dung dịch của nó trong nước và các chất hữu cơ, tạo thành tribromua AuBr 3.
Vàng phản ứng với flo ở nhiệt độ khoảng 300−400 °C; ở nhiệt độ thấp hơn phản ứng không xảy ra và ở nhiệt độ cao hơn vàng florua bị phân hủy. Vàng cũng hòa tan trong thủy ngân, tạo thành hợp kim nóng chảy thấp (hỗn hống) chứa các hợp chất liên kim loại vàng-thủy ngân. Các hợp chất hữu cơ của vàng đã được biết đến - ví dụ, vàng ethyl dibromide hoặc aurothioglucose.
Tác dụng sinh lý
Một số hợp chất vàng độc hại và tích tụ ở thận, gan, lá lách và vùng dưới đồi, có thể dẫn đến các bệnh hữu cơ và viêm da, viêm miệng, giảm tiểu cầu. Các hợp chất vàng hữu cơ (chế phẩm crizanol và auranofin) được sử dụng trong y học để điều trị các bệnh tự miễn, đặc biệt là viêm khớp dạng thấp.
Nguồn gốc
Số điện tích 79 của vàng khiến nó trở thành một trong những nguyên tố proton có số lượng nguyên tố proton cao nhất được tìm thấy trong tự nhiên. Trước đây người ta cho rằng vàng được hình thành trong quá trình tổng hợp hạt nhân của siêu tân tinh, nhưng lý thuyết mới cho thấy vàng và các nguyên tố khác nặng hơn sắt được hình thành do sự phá hủy của các sao neutron. Máy quang phổ vệ tinh chỉ có thể phát hiện vàng được hình thành một cách gián tiếp, “chúng tôi không có bằng chứng quang phổ trực tiếp nào cho thấy những nguyên tố đó thực sự được hình thành”. Theo lý thuyết này, do vụ nổ của sao neutron, bụi chứa kim loại (bao gồm cả kim loại nặng, như vàng) bị đẩy ra ngoài vũ trụ, sau đó nó ngưng tụ lại, như đã xảy ra trong hệ mặt trời và trên Trái đất. . Vì Trái đất ở trạng thái nóng chảy ngay sau khi hình thành nên gần như toàn bộ vàng trên Trái đất ngày nay đều nằm ở lõi. Hầu hết vàng có trong lớp vỏ và lớp phủ của Trái đất ngày nay đều được các tiểu hành tinh mang đến Trái đất trong Cuộc ném bom hạng nặng muộn. Trên Trái đất, vàng được tìm thấy trong quặng trong các loại đá được hình thành từ thời Tiền Cambri.
Địa hóa học
Hàm lượng vàng trong lớp vỏ trái đất rất thấp - 4,3·10 -10% trọng lượng (0,5-5 mg/t), nhưng các trầm tích và khu vực được làm giàu kim loại mạnh là rất nhiều. Vàng cũng được tìm thấy trong nước. Một lít nước biển và nước sông chứa ít hơn 5·10 -9 gam Au, tương ứng với 5 kg vàng trong 1 km khối nước. Các mỏ vàng xuất hiện chủ yếu ở các khu vực phát triển granitoid; một số ít trong số chúng có liên quan đến các loại đá bazơ và siêu bazơ. Vàng hình thành nồng độ công nghiệp trong các trầm tích hậu magma, chủ yếu là thủy nhiệt. Trong điều kiện ngoại sinh, vàng là nguyên tố rất ổn định và dễ dàng tích tụ ở các sa khoáng. Tuy nhiên, vàng dưới kính hiển vi, là một phần của sunfua, khi bị oxy hóa sẽ có khả năng di chuyển trong vùng oxy hóa. Kết quả là, vàng đôi khi tích tụ trong vùng làm giàu sunfua thứ cấp, nhưng nồng độ tối đa của nó có liên quan đến sự tích tụ trong vùng oxy hóa, nơi nó liên kết với sắt và mangan hydroxit. Sự di chuyển của vàng trong vùng oxy hóa của trầm tích sunfua xảy ra ở dạng hợp chất bromua và iodide ở dạng ion. Một số nhà khoa học cho phép hòa tan và chuyển vàng bằng oxit sắt sunfat hoặc ở dạng huyền phù. Có 15 khoáng chất chứa vàng được biết đến trong tự nhiên: vàng nguyên sinh có lẫn bạc, đồng..., electrum Au và 25 - 45% Ag; AuPd porpesite; vàng dạng đồng, bismutaurite (Au, Bi); vàng nguyên chất, vàng ánh kim, vàng bạch kim. Nó cũng được tìm thấy cùng với iridium thẩm thấu (aurosmiride). Các khoáng chất còn lại được đại diện bởi Telluride vàng: calaverite AuTe 2, krennerite AuTe 2, sylvanite AuAgTe 4, petzite Ag 3 AuTe 2, mutmanite (Ag, Au)Te, montbreuite Au 2 Te 3, nagiagite Pb 5 AuSbTe 3 S 6 . Vàng được đặc trưng bởi hình thức bản địa của nó. Trong số các dạng khác của nó, đáng chú ý là electrum, một hợp kim của vàng và bạc, có màu hơi xanh và tương đối dễ bị phá hủy khi truyền qua nước. Trong đá, vàng thường phân tán ở cấp độ nguyên tử. Trong trầm tích nó thường được bao bọc trong sunfua và arsenit. Có các mỏ vàng thứ cấp - sa khoáng mà vàng rơi vào do sự phá hủy các mỏ quặng nguyên sinh, và các mỏ có quặng phức tạp - trong đó vàng được khai thác như một thành phần liên quan.
Khai thác
Người ta đã khai thác vàng từ thời xa xưa. Nhân loại đã gặp phải vàng vào thiên niên kỷ thứ 5 trước Công nguyên. đ. trong thời kỳ đồ đá mới do sự phân bố của nó ở trạng thái bản địa. Theo các nhà khảo cổ học, việc khai thác có hệ thống bắt đầu ở Trung Đông, từ đó đồ trang sức bằng vàng được cung cấp đặc biệt cho Ai Cập. Chính ở Ai Cập, trong lăng mộ của Nữ hoàng Zer và một trong những nữ hoàng Pu-abi Ur của nền văn minh Sumer, người ta đã tìm thấy món đồ trang sức bằng vàng đầu tiên có niên đại từ thiên niên kỷ thứ 3 trước Công nguyên. đ. Vàng không được khai thác ở Nga cho đến thời Elizabeth. Nó được nhập khẩu từ nước ngoài để đổi lấy hàng hóa và được thu dưới hình thức thuế nhập khẩu. Việc phát hiện trữ lượng vàng đầu tiên được thực hiện vào năm 1732 tại tỉnh Arkhangelsk, nơi một mỏ vàng được phát hiện gần một ngôi làng. Nó bắt đầu được phát triển vào năm 1745. Mỏ hoạt động không liên tục cho đến năm 1794 và chỉ khai thác được khoảng 65 kg vàng. Thời điểm bắt đầu khai thác vàng ở Nga được coi là vào ngày 21 tháng 5 (1 tháng 6) năm 1745, khi Erofei Markov, người tìm thấy vàng ở Urals, công bố phát hiện của mình tại Văn phòng Hội đồng quản trị chính của các nhà máy ở Yekaterinburg.
Trong suốt lịch sử, nhân loại đã sản xuất khoảng 161 nghìn tấn vàng, giá trị thị trường là 8-9 nghìn tỷ đô la (ước tính năm 2011). Dự trữ này được phân bổ như sau (ước tính năm 2003):
Biên lai
Để thu được vàng, người ta sử dụng các đặc tính vật lý và hóa học cơ bản của nó: sự hiện diện của nó trong tự nhiên ở trạng thái tự nhiên, khả năng phản ứng chỉ với một số chất (thủy ngân, xyanua). Với sự phát triển của công nghệ hiện đại, các phương pháp hóa học ngày càng trở nên phổ biến. Năm 1947, các nhà vật lý người Mỹ Ingram, Hess và Haydn đã tiến hành một thí nghiệm đo tiết diện hiệu dụng đối với sự hấp thụ neutron của hạt nhân thủy ngân. Là một tác dụng phụ của thí nghiệm, người ta đã thu được khoảng 35 microgam vàng. Như vậy, giấc mơ hàng thế kỷ của các nhà giả kim đã thành hiện thực - biến thủy ngân thành vàng. Tuy nhiên, việc sản xuất vàng như vậy không có ý nghĩa kinh tế vì nó đắt hơn nhiều lần so với việc khai thác vàng từ những loại quặng nghèo nhất.
Ứng dụng
Vàng hiện có trên thế giới được phân bổ như sau: khoảng 10% là sản phẩm công nghiệp, phần còn lại được chia xấp xỉ bằng nhau giữa các kho dự trữ tập trung (chủ yếu ở dạng vàng miếng tiêu chuẩn nguyên chất về mặt hóa học), tài sản cá nhân dưới dạng vàng miếng. và đồ trang sức.
Dự trữ
Ở Nga
Dự trữ vàng trong kho dự trữ nhà nước của Nga vào tháng 12 năm 2008 lên tới 495,9 tấn (2,2% so với tổng số các nước trên thế giới). Tỷ trọng vàng trong tổng lượng vàng và dự trữ ngoại hối của Nga vào tháng 3 năm 2006 là 3,8%. Tính đến đầu năm 2011, Nga đứng thứ 8 thế giới về lượng vàng dự trữ quốc gia. Vào tháng 8 năm 2013, Nga đã tăng dự trữ vàng lên 1015 tấn. Trong năm 2014 và 2016, Nga tiếp tục tăng dự trữ kim loại quý lên tới 1444,5 tấn tính đến giữa năm 2016.
Hệ thống mẫu
Ở tất cả các nước, lượng vàng trong hợp kim đều do nhà nước kiểm soát. Ở Nga, năm tiêu chuẩn hợp kim trang sức vàng thường được chấp nhận: vàng 375, 500, 585, 750, 958.
