10

Министерство образования Российской Федерации

Южно – Российский государственный технический университет

Волгодонский институт

РЕФЕРАТ

На тему:

Выполнил: студент группы СП – 00 – Д1 Иванов Сергей Тихонович

Проверил: Егоров С.Н.

Волгодонск

2000г.

В связи с быстрыми темпами развития техники связи, электронной, авиационной, космической и других отраслей промышленности значительно вырос интерес к золоту. В настоящее время разработано большое количество новых сплавов золота, а так же технологические процессы нанесения покрытия золотом и получение многослойных материалов.

Распространенность золота в природе

В земной коре содержится золота в 20 раз меньше, чем серебра, и в 200 раз меньше, чем ртути. Неравномерное распределение золота в различных частях земной коры затрудняет изучение его геохимических особенностей. В морях и океанах содержится около 10 млрд. т золота. Примерно столько же содержится золота в речных и подземных водах.

Повышенное содержание золота обнаруживают в водах источников и рек, протекающих в золотоносных районах. В природе золото находится главным образом в самородном виде и представляет собой минерал, являющийся твердым раствором серебра в золоте, содержащим до 43% Ag, с примесями меди, железа, свинца, реже висмута, ртути, платины, марганца и других элементов. Кроме того золото встречается в виде природных амальгам, а также химических соединений – соленидов и теллуридов. По размеру частиц самородное золото делится на тонкодисперсное (1 – 5 мкм), пылевидное (5 – 50 мкм), мелкое (0,05 – 2 мм) и крупное (более 2 мм). Частицы массой более 5 г относятся к самородкам. Крупнейшие самородки – ''Плита Холтермана'' (285 кг) и ''Желанный Незнакомец'' (71 кг) найдены в Австралии. Находки самородков известны во многих районах Урала, Сибири, Якутии и Колымы. Самородное золото концентрируется в гидротермальных месторождениях.

Месторождения золота делятся на коренные и рассыпные. Месторождения золота формировались в разные геологические эпохи на разных глубинах – от десятков метров до 4 – 5 км от поверхности земли. Коренные месторождения представлены жилами, системами жил, залежами и зонами прожилково - вкрапленных руд протяженностью от десятков до тысяч метров. В течение длительного периода истории земли горы разрушались и вода уносила все, что не растворялось в реках. Одновременно отделялись тяжелые минералы от легких и скапливались в местах, где скорость течения мала. Так образовались россыпные месторождения с концентрацией относительно крупного золота. Как правило, промышленные россыпи образуются относительно недалеко от коренных месторождений. Определенная часть микроскопических частиц золота остается в россыпях, однако вследствие невозможности его извлечения оно практического значения не имеет. Часть микроскопических и коллоидных частиц золота уносится водными истоками в моря, океаны и озера, где оно рассеянно в виде тончайших суспензий или находится в илистых осадках. Таким образом в результате действия эрозионных процессов большая часть золота безвозвратно утрачивается.

Химические свойства

Несмотря на то что золото в периодической системе Д. И. Менделеева находится в одной группе с серебром и медью, его химические свойства гораздо ближе к химическим свойствам металлов платиновой группы. Электродный потенциал пары Au – Au (111) равен – 1,5 В. Вследствие такого высокого значения на золото не действуют разбавленные и концентрированные HCI, HNO, HSO. Однако в HCI оно растворяется в присутствии таких окислителей, как двуокись магния, хлористое железо и медь, а также под большим давлением и при высокой температуре в присутствии кислорода. Золото легко растворяется также в смеси HCI и HNO (царская водка). В химическом отношении золото - малоактивный металл. На воздухе оно не изменяется, даже при сильном нагревании. Золото легко растворяется в хлорной воде и в аэрируемых растворах цианидов щелочных металлов. Ртуть также растворяет золото, образуя амальгаму, которая при содержании более 15% золота становится твердой. Известны два ряда соединений золота, отвечающие степеням окисленности +1 и +3. Так, золото образует два оксида – оксид золота (1), или закись золота, Au O и оксид золота (111), или окись золота, Au O. Более устойчивы соединения, в которых золото имеет степень окисленности +3. Соединения золота легко восстанавливаются до металла. Восстановителями могут быть водород под большим давлением, многие металлы, стоящие в ряду напряжений до золота, перекись водорода, двух хлористое олово, сернокислое железо, треххлористый титан, окись свинца, двуокись марганца, перекиси щелочных и щелочноземельных металлов. Для восстановления золота используют также различные органические вещества: муравьиную и щавелевую кислоты, гидрохинон, гидразин, метол, ацетилен и др. Для золота характерна способность к образованию комплексов с кислородом и серосодержащими лигандами, аммиаком и аминами вследствие высокой энергии образования соответствующих ионов. Чаще всего встречаются соединения одновалентного и трехвалентного золота. Часто их рассматривают как сложные молекулы, состоящие из равного числа атомов Au (1) и Au (3). Трехвалентное золото – очень сильный окислитель, оно образует много устойчивых соединений. Золото соединяется с хлором, фтором, йодом, кислородом, серой, теллуром и селеном.

Физико-механические свойства

Золото давно является объектом научных исследований и относится к числу металлов, чьи свойства изучены достаточно глубоко. Атомный номер золота 79, атомная масса 197.967, атомный объем 10.2см /моль. Природное золото моноизотопно и в нормальных условиях инертно по отношению к большинству органических и неорганических веществ. Золото имеет гранецентрированную кубическую решетку и не претерпевает аллотропических превращений. Постоянная решетки а составляет 4.07855 А при 25 С, что соответствует значению 4.0724 А при 20 С. Влияние давления на плотность золота показано на рисунке:

1.00

0.95

0.90

0.85

0 100 200 300 400

Большие расхождения существуют в результате измерения температуры плавления золота – от 1062.7 до 1067.4 С. Как правило, температурой плавления золота считают 1063 С. Теплота сублимации золота при 25 С равна 87.94 ккал. Поверхностное натяжение расплавленного золота составляет 1.134 Дж/м. Теплопроводность золота  при 20 С составляет 0.743 кал и мало меняется с повышением температуры. При низких температурах наблюдается максимум теплопроводности при 10 К. Температурный коэффициент электросопротивления при 0 – 100 С равен 0.004 С. Облучение, наклеп и закалка золота приводят в результате образования дефектов решетки к небольшим изменениям параметра решетки и объема металла. Однако эти изменения очень не значительны, линейные размеры изменяются лишь на несколько сотых процентов. В процессе отжига происходит термический возврат свойств, изменение которых было вызвано дефектами решетки. Для чистого золота характерны низкое значение предела прочности  - порядка 13 – 13.3 кгс/мм – и высокое значение относительного удлинения – порядка 50% - в отожженном состоянии. Предел текучести  также очень низок, он равен 0.35 кгс/мм. Упрочение в процессе пластической деформации весьма не значительно вследствие склонности золота к рекристаллизации в процессе деформирования.

Применение золота в науке и технике

Тысячелетиями золото использовалось для производства ювелирных украшений и монет, а применение золота для зубопротезирования известно еще древним египтянам. Применение золота в стекольной промышленности известно с конца XVII в. Золотую фольгу, а позднее гальванопокрытия золотом широко применяли для золочения куполов церковных храмов. Лишь последние 40 – 45 лет можно отнести к периоду чисто технического применения золота. Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни какой другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро – и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, ядро золота имеет большое сечение захвата нейтронов, способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%, в сплавах оно обладает каталитическими свойствами. Золото очень технологично, из него легко изготавливают сверхтонкую фольгу и микронную проволоку. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику. Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойств послужила причиной широкого использования золота в важнейших современных отраслях техники: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, химии.

Следует отметить, что в электронике на 90% золото используют в виде покрытий. Электроника и связанные с ней отрасли машиностроения являются основными потребителями золота в технике. В этой области золото широко используют для соединения интегральных схем сваркой давлением или ультразвуковой сваркой, контактов штепсельных разъемов, в качестве тонких проволочных проводников, для пайки элементов транзисторов и других целей. В последнем случае особенно важно то, что золото образует легкоплавкие эвтектики с индием, галлием, кремнием и другими элементами, которые обладают проводимостью определенного типа. Помимо технологических усовершенствований в электронике, для ряда деталей и узлов вместо золота стали использовать палладий, покрытия оловом, сплавами олова со свинцом и сплавом 65% Sn + 35% Ni с золотым подслоем. Сплав олова с никелем обладает высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, приемлемой величиной контактного сопротивления и электропроводностью. Несмотря на то что в настоящее время расход золота в электронике непрерывно возрастает, считается, что он мог быть на 30% выше, если бы не меры, направленные на экономию золота.

В микроэлектронике широко применяют пасты на основе на основе золота с различным электросопротивлением. Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратуры обусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро, платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующих микротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшие результаты. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризует органические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы. Золотые припои с низким давлением пара используют для пайки вакуумноплотных швов деталей электронных ламп, а также для пайки узлов в аэрокосмической промышленности.

В измерительной технике для контроля температуры и особенно для измерений низких температур используют сплавы золота с кобальтом или хромом. В химической промышленности золото главным образом используют для плакирования стальных труб, предназначенных для транспортировки агрессивных веществ.

Золотые сплавы применяют в производстве часовых корпусов и перьев для авторучек. В медицине используют не только зубопротезные золотые сплавы, но и медицинские препараты, содержащие соли золота, для различных целей, например при лечении туберкулеза. Радиоактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей. В научных исследованиях золото используют для захвата медленных нейтронов. С помощью радиоактивных изотопов золота изучают диффузионные процессы в металлах и сплавах.

Золото применяют для металлизации оконных стекол зданий. В жаркие летние месяцы через оконные стекла зданий проходит значительное количество инфракрасного излучения. В этих обстоятельствах тонкая пленка (0.13 мкм) отражает инфракрасное излучение и в помещении становится значительно прохладнее. Если через такое стекло пропустить ток, то оно обретет противотуманные свойства. Покрытые золотом смотровые стекла судов, электровозов и т.д. эффективны в любое время года.

Валютно – финансовое значение золота

До появления монет средствами платежа служили слитки или кольца из золота, серебра или меди, что вило к большим неудобствам в торговых расчетах. Слитки приходилось взвешивать, делить на более мелкие. Это послужило решающей предпосылкой для перехода к чеканке монет.

Большинство исследователей считают, что первая золотая монета была отчеканена в VII в. до н.э. в Лидии из сплава, содержащего 73% Au и 27% Ag. Чуть позже стали чеканить золотые монеты и в древней Греции. В странах Средиземноморья и на Ближнем Востоке наравне с золотыми имели обращение серебрянные монеты, что указывает на раннее происхождение биметаллизма. Соотношение ценности между золотом и серебром было различным в зависимости от эпохи и наличия запасов этих металлов. По свидетельству Плиния, первую золотую монету римляне выбили в III в. до н.э. Само слово ''монета'' произошло от названия римского храма Юнона – Монета, где был организован первый римский монетный двор.

В начале XIX в. намечается переход к золотому стандарту в Великобритании, законодательно – в конце XVIII в., фактически – в 1823 г. Во Франции, Германии, России, Японии и США переход к монометаллической денежной системе завершился в последней четверти XIX в. Высшей формой золотого стандарта был золотомонетный стандарт, характеризующийся свободной циркуляцией во внутреннем обращении золотых монет и их свободной чеканкой, неограниченным разменом на бумажные деньги по твердым паритетам, свободным ввозом и вывозом золота за границу.