Металлы благородной группы сопровождают человечество со времен неолита (позднего каменного века), не менее 9000 лет до н.э. Благодаря своим уникальным свойствам благородные металлы выступают двигателем прогресса во многих областях науки и техники: электроника, медицина, химический синтез и прочее-прочее.
В обзоре пойдет речь о свойствах благородных металлов.
Золото и серебро являются первыми металлами, с которыми познакомился человек. Это одни из немногих металлов, которые доступны в самородном виде. К тому же они имеют сравнительно небольшую температуру плавления.
Благородные металлы – основу данной группы элементов составляют серебро, золото и платина. Дополнительно к благородным относятся близкие к платине металлы, так называемые платиноиды: палладий, иридий, родий, рутений и осмий.
Название «благородные» закрепилось за металлами из-за высокой инертности к кислороду, щелочам, солям и большей части кислот. Благородные металлы не склонны к образованию оксидов в широком температурном диапазоне.
Ниже по тексту можно будет узнать о том, как плавить золото и серебро.
Главные свойства благородных металлов
Для благородных металлов характерны некоторые общие признаки, присущие всем элементам группы. При этом каждый из элементов дополнительно обладает своими собственными уникальными свойства.
Для всех металлов благородной группы характерны следующие признаки:
- Высокая электропроводность и низкое сопротивление току
- Отсутствие окисления, при нормальных условиях температуры и давления
- Хорошая химическая инертность к щелочам, солям и многим кислотам
Ключевой особенностью благородных металлов является возможность образования комплексных сплавов, что обусловлено уникальным строением верхних электронных орбиталей в атомах. Благородные металлы легко сплавляются лишь между собой.
Из-за способности платины хорошо сплавляться с золотом первое время данный металл использовался в роли дешевого заменителя серебра. Платина стала высоко цениться лишь в XIX веке, после выделения металла в отдельный элемент периодической системы Менделеева.
Дополнительно все благородные металлы легко диссоциируют на ионы, оставляя при этом возможность для полного восстановления элементов из жидкостных растворов. Добыча благородных металлов послужила основой для развития такой отрасли промышленности, как гидрометаллургия.
Теперь подробнее о свойствах благородных металлов.
Свойства и применение серебра
Наиболее доступным из благородных металлов является серебро (аргентум, Ag). Это достаточно пластичный и ковкий металл с температурой плавления 962 С. Концентрация серебра в земной коре и морской воде составляет около 0,04%, что в 10 раз больше концентрации золота (0,004%).
Коэффициент отражения света серебряной поверхности достигает практически 100%, из-за чего серебро добавляют в зеркала с повышенной отражающей способностью.
Серебро демонстрирует наилучшую электропроводность среди металлов благородной группы. Показатель удельного электросопротивления составляет 1,59⋅10−8 (Ом*м), что и обусловило основную сферу применения данного металла. Серебро незаменимо в электротехнике и электронике.
При обычных условиях температуры и давления серебро не окисляется на воздухе. Данный металл имеет отличную теплопроводность при наличии низкого коэффициента температурного расширения.
Серебро подвержено потускнению. Данный эффект объясняется появлением сульфидной пленки, которая возникает при контакте с содержащей серу атмосферой. Нательные серебряные украшения быстро тускнеют под действием серы, которая выводится вместе с потом.
На основе серебра изготавливаются контактные соединения. Серебро добавляется в припои и поверхностные защитные покрытия.
Галогениты и нитрат серебра используются в роли светочувствительного элемента при проявке фотографий.
Ниже будет видео о том, как плавить золото и серебро.
Свойства и применение золота
Наибольшую известность среди благородных металлов имеет, конечно же, золото (аурум, Au). Данный металл легко узнать по характерному желтому оттенку. Все остальные металлы благородной группы имеют серебристо-серый оттенок.
Золото ценится за необычайно высокую стойкость к воздействию агрессивных сред. Этот металл не подвержен окислению на воздухе, по крайней мере при обычных условиях. Золото стойко переносит воздействие солей, щелочных растворов и большей части кислот.
Золото легко растворяется лишь в царской водке (смесь концентрата азотной и соляной кислот).
Находящиеся в земной коре залежи золота имеют по большей части метеоритную природу. За всю историю человеческой цивилизации было добыто около 161 000 тонн золота, которое накапливается из поколения в поколение, переплавляясь и перековываясь.
Сегодня золото входит в ТОП-10 наиболее торгуемых международных товаров.
Для промышленных целей используется около 10% от добываемого золота. 30% добычи уходит на формирование банковских золотовалютных резервов. Еще 30% отводится на изготовление ювелирных украшений. Оставшиеся 30% расходуются на нужды частных накоплений в виде монет, слитков и прочей аналогичной продукции.
В промышленном производстве золото используется в припоях. Золото легко растекается по поверхности разнородных металлов, образуя прочные и надежные соединения. Этот благородный металл не окисляется, он обладает превосходной электропроводностью и хорошо отводит тепло.
Золото широко применяется в виде напыления на стекольных и зеркальных поверхностях. Золотое напыление толщиной около 20 (нм) позволяет эффективно отражать инфракрасное излучение. Стеклопакеты с золотым напылением хорошо сохраняют тепло зимой и препятствуют нагреву апартаментов в летний период.
Достаточно широкое распространение получило так называемое сусальное золото. Это золотая металлическая фольга, которой покрывают различные декоративные поверхности. Из 1 (г) золота получают примерно 0,5 (м2) тонколистового благородного металла.
Как плавят золото и серебро
При плавке благородных металлов, таких как золото и серебро, расплав начинает переходить в летучую фазу. По этой причине плавить благородные металлы нужно крайне быстро. Для этой цели лучше всего использовать печь, индукционную или муфельную. Но подойдет и простая газовая горелка.
Многие из частных мастеров применяют для плавки золота и серебра простую микроволновую печь.
Что еще нужно знать про свойства благородных металлов.
Свойства и применение платины
Перечень благородных металлов дополняет платина (Pt). Жители Старого Света познакомились с платиной лишь в XVI веке, тогда как коренное население Латинской Америки занималось добычей платны еще с античных времен.
Платина обладает еще более высокой химической инертностью, чем золото с серебром. Этот благородный металл является тугоплавким, температура плавления 1768 С. Прочность платины сопоставима с прочностными характеристиками стали.
Первое время после доставки с Нового Света платина использовалась в роли добавки к золотым и серебряным монетам, для экономии более дорогостоящих на тот момент металлов.
Изначально платина стоила в 2-3 раза дешевле серебра. По состоянию на сегодняшний день цена платины превышает стоимость серебра в более чем 40 раз!
Платина широко применяется в промышленности. Этот благородный металл является ценным легирующим компонентом при производстве стали повышенной прочности.
На основе платины производятся многие виды химического и лабораторного оборудования, которые применяются для работы с щелочами, кислотами и растворами солей.
Благодаря высокой температуре плавления платина применяется для изготовления тиглей, ТЭНов и прочего нагревательного оборудования.
Платина является одним из немногих металлов, которые проявляют стабильность в условиях вакуума. Из платины изготавливают оборудование, эксплуатируемое в космосе.
Группа платиноидов
Залежи платины содержат в своем составе и ряд сопутствующих вспомогательных металлов, которые начиная с XIX века были выделены в отдельные элементы периодической таблицы Менделеева.
Семейство платиноидов включает в свой состав 6 металлов:
- Платина
- Палладий
- Осмий
- Иридий
- Родий
- Рутений
Как и все остальные представители благородной группы, платиноиды проявляют инертность по отношению к кислороду и агрессивным средам, таким как кислоты, щелочи и соли.
Все платиноиды объединяет высокая температура плавления, а также повышенная твердость. Прочностные характеристики осмия, рутения и иридия дотягивают до прочности закаленной стали.
Наибольшей химической инертностью обладает иридий. При обычных условиях температуры и давления данный металл не вступает в реакции ни с кислотами (устойчив даже к царской водке), ни щелочами, ни солевыми растворами.
На основе сплава платины с иридием были изготовлены исторические эталоны метра и килограмма.
За осмием закрепилась слава самого плотного из простых веществ элемента. Это один из самых тугоплавких металлов, температура плавления осмия: 3033 С. В связке с иридием и рутением образует группу сверхпрочных сплавов, на основе которых изготавливаются ответственные пары трения.
Палтиноиды широко используются в медицине. На основе благородных металлов платиновой группы создается широкий спектр имплантов.
