Благородные металлы
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Очень долгое время,
почти до конца XVIII в., считалось, что существует всего 7 металлов: золото,
серебро, ртуть, медь, железо, олово, свинец. Золото и серебро, не изменяющиеся
при действии воздуха, влаги и высокой температуры, получили название
совершенных, благородных металлов. Прочие же металлы, которые под действием
воды и воздуха теряют металлический блеск, покрываясь налетом, а после
прокаливания превращаются в рыхлые, порошкообразные “земли” или “окалины”
(оксиды), были названы несовершенными, неблагородными.
Такое деление металлов
нередко применяется и в наши дни, но с тем отличием, что к двум благородным
металлам древнего мира и средневековья - золоту и серебру - на рубеже XVIII и
XIX вв. прибавились платина и четыре ее спутника: родий, палладий, осмий,
иридий. Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г.
Благородные металлы
очень мало распространены в природе.
В природе благородные
металлы встречаются почти всегда в свободном (самородном) состоянии. Некоторое
исключение составляет серебро, которое находится в природе и в виде самородков,
и в виде соединений, имеющих значение как рудные минералы (серебряный блеск,
или аргентит Ag2S, роговое серебро, или кераргирит AgCl, и др.).
История
благородных металлов - одна из самых интересных глав истории материальной
культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который
человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего
обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях
эпохи неолита (V-IV тысячелетия до н.э.).
И в
древности, и в средние века основными областями применения золота и серебра
были ювелирное дело и изготовление монет. При этом недобросовестные люди, как
ремесленники, так и лица, стоявшие у власти, прибегали к обману, не гнушались
сплавлением драгоценных металлов с более дешевыми - золота с серебром или
медью, серебра с медью. Хорошо известен рассказ древнегреческого писателя Плутарха
о том, как сиракузский царь Гиерон II поручил Архимеду узнать, нет ли примеси серебра в
золотой короне, изготовленной по заказу царя.
Ученый,
пользуясь открытым им законом, взвесил корону сначала на воздухе, а затем в
воде и вычислил ее плотность. Она оказалась меньше, чем у чистого золота. Так
был разоблачен корыстный ювелир.
Способ испытания золотых
и серебряных изделий (особенно монет) на чистоту был известен уже в глубокой
древности. Он состоял в сплавлении пробы металла со свинцом и затем в окислительном
обжиге жидкого сплава в сосуде из пористого материала (костной золы). При этом
свинец и другие неблагородные металлы окислялись. Расплавленная смесь оксида
свинца PbO с другими оксидами
всасывалась пористым материалом, а благородный металл оставался неокисленным.
Зная массу взятой пробы и массу выделенного из него “королька” золота или
серебра, определяли содержание благородного металла в пробе.
Совершенно очевидно, что
Архимед не мог воспользоваться этим приемом для разрешения заданного ему
вопроса; к тому же Гиерон II
запретил повреждать корону. А пробирных игл в то время в Древней Греции не
было, как не были известны и способы разделения золота и серебра.
Пробирные иглы изготовляют из золота и
меди (или серебра и меди), взятых в различных отношениях, заданных заранее. На
отполированной поверхности пробирного камня (черного кремнистого сланца)
наносят черту сперва испытуемым изделием, затем пробирной иглой, наиболее
близкой к нему по цвету, а потом иглами соседних составов. Сравнивая окраску
всех этих черт, можно определить приблизительно содержание благородного металла
в испытуемом предмете. Пробирные иглы применялись уже в Древней Индии. В
Западной Европе появились около XIV в.
И в древности, и в
средние века подделка золота и серебра была широко распространена. Несмотря на
жестокие наказания, которые угрожали фальсификаторам монеты (начиная с
отсечения кисти и кончая сожжением заживо), “проклятая страсть к золоту” брала
верх. Та же страсть была движущей силой алхимии.
Называя главные моменты
ранней стадии периода первоначального накопления капитала, К.Маркс, прежде
всего, отмечает открытие золотых и серебряных рудников в Америке. Были найдены
богатые месторождения золота в Мексике (1500), в Перу и Чили (1532), в Бразилии
(1577). Серебряные руды были обнаружены во второй трети XVI в. в Мексике и
Перу. В XVI в. большие количества золота и серебра стали поступать из Нового
Света в Европу.
Первую в России золотую
россыпь обнаружил весной 1724 г. крестьянин Ерофей Марков в районе
Екатеринбурга. Ее эксплуатация началась только в 1748 г. Добыча уральского
золота медленно, но неуклонно расширялась. В начале XIX в. были открыты новые
месторождения золота в Сибири. С 1821 по 1850 г. в России было добыто 3293 т
золота, т.е. почти в 3,9 раза больше, чем во всех остальных странах мира (893
т).
С открытием богатых
золотоносных районов в США (Калифорния, 1848 г.; Колорадо, 1858 г.; Невада,
1859 г.; Аляска, 1890 г.), Австралии (1851), Южной Африке (1884) Россия
утратила свое первенство в добыче золота, несмотря на то, что были введены в
эксплуатацию новые месторождения, главным образом в Восточной Сибири.
Добыча золота велась в
России полукустарным способом, разрабатывались преимущественно россыпные
месторождения. Свыше половины золотых приисков находилось в руках иностранных
монополий. Самородная платина, по имеющимся данным, была известна в Древнем
Египте, Эфиопии, Древней Греции и в Южной Америке. В XVIII в. испанские
колонизаторы обнаружили в золотых россыпях в Колумбии самородки тяжелого
тускло-белого металла, который не удавалось расплавить. Его назвали платиной
(уменьшительное от исп. рlаtа - серебро). В 1744 г.
испанский путешественник Антонио де Ульоа привез
образцы платины в Лондон. Ученые очень заинтересовались новым металлом. В 1789
г. А. Лавуазье включил платину в список простых веществ. Но
вскоре оказалось, что самородная платина содержит другие, еще неизвестные
металлы.
В 1803 г.
английский физик и химик У.Уолластон открыл в ней палладий,
получивший свое название от малой планеты Паллады, и родий,
названный так по розово-красному цвету его солей (от греч. rhodon - роза). В 1804 г. английский
химик С.Теннант, исследуя остаток от растворения самородной
платины в “царской водке” (смесь азотной и соляной кислот), нашел в нем еще два
новых металла. Один из них - иридий - получил название вследствие разнообразия
окраски его солей (от греч, iris
- радуга). Другой был назван осмием по резкому запаху его оксида
OsO4 (от греч. osme - запах). Наконец, в 1844 г.
профессор Казанского университета К.К. Клаус открыл еще
один спутник платины - рутений (от лат. Rhuthenia - Россия).
Материалом для
исследования К.К. Клауса служили остатки от аффинажа (очистки) уральской
самородной платины. Она была открыта в золотоносных песках Верх-Исетского
горного округа в 1819 г. Вскоре и в других местах было найдено “белое”,
“лягушечье” золото или “серебрецо”. В 1823 г. В. В. Любарский показал,
что все эти находки не что иное, как самородная платина.
В 1824 г. на Урале было добыто
33 кг самородной платины, а в 1825 г. уже 181 кг. Незадолго перед этим (в 1823
г.) был уволен в отставку министр финансов Д.А. Гурьев,
приведший Россию на грань денежной катастрофы. Его преемник Е.Ф.Канкрин, чтобы
спасти положение, наметил в числе прочих мер чеканку платиновой монеты. В 1826
г. горные инженеры П.Г.Соболевский и В.В. Любарский разработали технологию
получения ковкой платины.
Способ этот состоял в
следующем: губчатую платину, полученную прокаливанием “нашатырной платины”,
т.е. гексахлорплатината аммония, набитую в цилиндрические железные формы,
сильно сдавливали винтовым прессом и полученные цилиндры выдерживали при
температуре белого каления около 36 ч, после чего из них отковывали полосы или
прутки. К концу 1826 г. этим способом было получено 1590 кг ковкой платины.
Ранее по способу парижского ювелира Жаннетти платину сплавляли с мышьяком.
Сильным прокаливанием на воздухе мышьяк выжигали из полученных слитков, после
чего их подвергали горячей ковке. Этот способ был крайне опасен для здоровья и
сопряжен с большими потерями платины. За рубежом его заменил способ
У.Уолластона, который хранился в тайне и был опубликован только в 1829 г. В
основных чертах он схож со способом П.Г.Соболевского. Получение изделий
посредством прессования и последующего спекания порошков металлов, карбидов и
других соединений широко применяется под названием металлокерамики или порошковой
металлургии.
В 1828 г. был начат выпуск
платиновой монеты достоинством в 3,6 и 12 руб. Но в 1845 г. царское
правительство решило прекратить ее чеканку, а в 1862 г. продало за бесценок
иностранной фирме остатки от аффинажа платины, накопившиеся на Монетном дворе.
В конце XIX в. спрос на
платину сильно возрос, в частности, вследствие ее применения как катализатора в
производстве серной кислоты. Однако владельцы уральских платиновых приисков,
которые поставляли тогда около 95% мировой добычи платины, вместо того чтобы
наладить аффинаж платины и производство платиновых изделий и препаратов,
предпочли продавать сырую платину за границу. Так, Россия, будучи монополистом,
по добыче самородной платины, оказалась вынужденной покупать за рубежом
платиновую посуду, проволоку и др. Только в 1914 г. был запрещен вывоз сырой
платины, а в 1915-1918 гг. построен платино-аффинажный завод в Екатеринбурге.
Вскоре (в 1918 г.) была введена
государственная монополия на добычу, очистку и куплю-продажу драгоценных
металлов. Тогда же по инициативе проф. Л. А.Чугаева был основан при Академии
наук Институт по изучению платины и других благородных металлов (в 1934 г.
вошел в состав Института общей и неорганической химии АН СССР). Его директорами
были Л.А.Чугаев и Н.С.Курнаков.
В годы первой мировой и
гражданской войн добыча золота и платины сильно упала. Но уже в 1921 г.
Совнарком РСФСР издал постановление “О золотой и платиновой
промышленности”. В нем указывалось, что месторождения золота и платины
составляют собственность государства, отмечалось особо важное значение их
разработки и предусматривался ряд мер, направленных на восстановление и
развитие добычи этих металлов. Так была возобновлена работа золотых и
платиновых приисков, но с применением механизации в невиданных ранее масштабах.
За годы Советской власти были открыты и введены в эксплуатацию месторождения
золота в Сибири, Казахстане, Приморье и других районах СССР. Была налажена
комплексная переработка медно-никелевых сульфидных руд Заполярья с извлечением
из них драгоценных металлов.
В капиталистических
странах (по оценке на 1970 г.) общая добыча золота составляла 1293,8 т, в том
числе 999,7 т приходится на Южно-Африканскую Республику, 74,2 т - на Канаду,
52,9 т - на США, 21,5 т - на Австралию, остальное - на Японию, Мексику и Индию.
Главные зарубежные
поставщики платины и ее спутников - ЮАР, Канада, Колумбия, США. Относительная
стоимость платиновых металлов на рынках Запада (по данным конца 1960 г.
составляла, если принять стоимость золота за единицу:
Ru
|
Rh
|
Pd
|
Os
|
Ir
|
Pt
|
1,8
|
6,2
|
1,0
|
7,5
|
5,3
|
4,3
|
СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Серебро обладает
значительной химической стойкостью. В отличие от меди оно сохраняет
металлический блеск при действии воздуха, влаги и углекислого газа. Но, подобно
меди, серебро уже при комнатной температуре покрывается темным налетом сульфида
Ag2S. Подобно меди, серебро легко растворяется в холодной
разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата:
3Ag + 4HNO3
= 3AgNO3 + NO + 2Н2O
и в горячей
концентрированной серной кислоте с образованием сульфата:
2Ag + 2H2SO4
= Ag2SO4 + SO2 + 2Н2O
Нитрат серебра -
бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Из его водного раствора едкие
щелочи осаждают бурый оксид серебра Ag2O, уже при 300°С
распадающийся на кислород и серебро. Галогениды серебра AgCI, AgBr, AgI в воде нерастворимы, но AgF
хорошо растворим. Эти соединения образуют с аммиаком, цианидами щелочных
металлов и тиосульфатом натрия хорошо растворимые комплексные соли.
Все соли серебра легко
восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют
на ней черные пятна мелкораздробленного серебра; отсюда старинное название AgNO3
- ляпис (от лат. lapis internalis - адский камень).
Для серебра наиболее
характерна степень окисления +l. Известны лишь немногие
соединения серебра со степенью окисления +2, например фторид AgF2, нитрат Ag(NO3)2.
Вода разлагает их с выделением солей Ag+1 и
кислорода.
По сравнению с серебром
золото значительно более стойко против химических воздействий. С неметаллами,
кроме галогенов, оно не реагирует даже при нагревании. Кислоты - соляная,
азотная, серная - на золото не действуют. Оно растворяется только в смеси
соляной и азотной кислот (которую алхимики назвали “царской водкой” по ее
способности растворять золото, считавшееся “царем металлов”). В
этой смеси образуется хлор и нитрозилхлорид NOCl:
ЗНС1 + HNO3 =
Сl2 + NOCl + 2Н20
Хлор с золотом дает
хлорид золота (III) АuС1з.
Он с
соляной кислотой образует комплексную золото(Ш)хлороводородную
кислоту H[AuCl4], которая выделяется при выпаривании ее раствора в виде
желтых кристаллов состава H[AuCl4]*2H2O. Ее соль -
тетрахлораурат натрия (оранжево-желтые кристаллы) - хорошо растворима в
воде.
Золото растворяется
также в растворах цианидов натрия или калия при доступе воздуха:
4Аu + 8NaCN + 2Н2O
+ Оз == 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Эта реакция, открытая в 1843 г. П.Р.Багратионом (племянником
знаменитого полководца П.И.Багратиона), широко
применяется для извлечения золота из руд.
Золото очень легко осаждается из
растворов его соединений неорганическими восстановителями, например сульфатом
железа (II):
2АuС1з + 6FeSO4 = 2Fe2(SO4)3
+ 2FeCl3 + 2Аu
или хлоридом олова (II):
2АuС1з + 3SnCl2 = 3SnCl4 + 2Аu
Если последнюю реакцию
проводить в разбавленных растворах, получается пурпуровый коллоидный раствор
золота в гексагидроксооловянной кислоте H2[Sn(OH)6], называемый “кассиевым пурпуром”
(по имени немецкого врача А. Кассия, открывшего это явление примерно в середине
XVII в.).
Многие органические
вещества восстанавливают золото из его соединений.
Главнейшие свойства
платиновых металлов приведены в таблице (см. выше). В VIII группе
периодической системы элементов Д.И. Менделеева эти элементы образуют две
триады (“тройки”), а именно: 1) легкие платиновые металлы - рутений, радий,
палладий, имеющие плотность около 12 г/см3; 2) тяжелые платиновые
металлы - осмий, иридий, платина, имеющие плотность около 22 г/см3.
Все платиновые металлы в чистом виде имеют серебристо-белый цвет. Все они,
кроме осмия, не окисляются на воздухе и очень стойки против действия многих
химических реагентов. В соединениях платиновые металлы проявляют различные
степени окисления и сильно выраженную склонность к образованию комплексных
соединений.
Необходимо, однако,
отметить, что платиновые металлы в виде так называемой “черни” (мелкого черного
порошка, получаемого восстановлением растворов соединений платиновых металлов)
значительно химически более активны, чем те же металлы в виде слитков. Подобным
образом рутений, радий, осмий и иридий, будучи сплавлены с платиной, цинком,
медью и другими металлами, переходят в раствор при действии “царской водки”, хотя
она не действует на эти металлы, взятые отдельно.
Таких диад три: 1)
рутений, осмий; 2) радий, иридий; 3) палладий, платина.
Рутений и осмий хрупки и
очень тверды. При действии кислорода и сильных окислителей они образуют оксиды
RuO4 и OsO4. Это легкоплавкие желтые кристаллы. Пары
обоих соединений имеют резкий, неприятный запах и очень ядовиты. Оба соединения
легко отдают кислород, восстанавливаясь до RuO2 и OsO2
или до металлов. Со щелочами RuO4 дает соли (рутенаты):
2Ru04 + 4КОН
= 2K2RuO4 + 2Н2O + О2
OsO4 дает
с гидроксидом калия комплексное соединение K2[OsO4(OH)2].
Родий и иридий менее
тверды и хрупки, чем рутений и осмий. В виде сплавов радий и иридий очень
медленно растворяются в “царской водке” с образованием комплексных кислот. Компактные же родий и иридий нерастворимы даже в “царской
водке” при нагревании. При прокаливании в атмосфере кислорода оба металла
образуют оксиды Rh203 и IrO2, разлагающиеся при высоких температурах.
Палладий и платина - очень
пластичные, сравнительно мягкие металлы. Палладий, подобно серебру, но в
отличие от прочих платиновых металлов, растворяется при нагревании в азотной и
концентрированной серной кислотах с образованием нитрата и сульфата палладия (II):
3Pd + 8HNO3 = 3Pd(NO3)2
+ 4H2O+2NO
Pd + 2H2SO4
= PdSO4 + SO2 + 2Н20
На платину
эти кислоты не действуют. “Царская водка” при слабом нагревании растворяет и
палладий, и платину с образованием комплексных соединений -
тетрахлорпалладиевой кислоты и гексахлорплатиновой кислоты.
Гексахлорплатиновая
кислота - красно-коричневые кристаллы состава H2[PtCl6]*6H2O. Из ее солей большое значение
для получения платины имеет гексахлорплатинат аммония -светло-желтые кристаллы,
малорастворимые в воде. При прокаливании они разлагаются:
(NH4)2[PtCl6] = Pt + 2NH4Cl + С12
Платина остается в
мелкораздробленном виде (“платиновая губка”). Все платиновые металлы поглощают
водород, особенно платина и палладий. Последний может поглотить до 900-1000
объемов водорода, при этом металл увеличивается в объеме и покрывается
трещинами.
Металлургия благородных металлов
существенно отличается от способов выплавки из руд таких металлов, как железо,
медь, цинк, свинец, алюминий и магний. Объясняется это тем, что содержание
благородных металлов в их рудах, как правило, очень невелико. Кроме того,
значительные количества благородных металлов получают при очистке
(рафинировании) “черновых” металлов - свинца, меди, никеля. В частности, свыше
80% добычи серебра получают в качестве одного из продуктов рафинирования
свинца, выплавленного из сульфидных свинцовых и свинцово-цинковых руд. Такой
свинец, так называемый веркблей, всегда содержит примесь серебра. Чтобы его
выделить, расплавленный и нагретый докрасна веркблей перемешивают с цинком,
который образует с серебром интерметаллические соединения, имеющие меньшую
плотность, чем расплавленный свинец, и более высокую температуру затвердевания.
Поэтому при охлаждении веркблея на его поверхность всплывает “серебристая пена”
- затвердевший сплав цинка, серебра и свинца. Эту пену, собирают и затем сильно
нагревают в ретортах из смеси огнеупорной глины с графитом. После удаления
цинка в виде паров в реторте остается сплав серебра и свинца. Его подвергают
купелированию, состоящему в том, что на поверхность серебристого свинца,
помещенного в печь с подом из пористого материала, направляют струю воздуха.
Свинец при этом окисляется в оксид свинца PbO “свинцовый глет”, который
плавится, частично всасывается материалом пода, частично стекает в приемник.
Вместе со свинцом окисляются и другие металлы, их оксиды удаляются с “глетом”.
Полученное сырое серебро очищают, лучше всего электролизом. Анодами служат
пластины, отлитые из сырого серебра, катодами - тонкие листы из чистого
серебра, электролитом - раствор нитрата серебра. При пропускании тока аноды
растворяются, образуя катионы Ag+. Они разряжаются на катодах, где
чистое серебро осаждается; примеси же (например, золото) накапливаются на дне
ванны в виде илообразного осадка, называемого шламом (от нем. Schlamm - ил).
Электролизом можно также
отделить серебро от свинца. В этом случае аноды отливаются из серебристого
свинца, .катоды делают из чистого листового свинца; электролитом служит
гексафторокремниевая кислота H2[SiF6]. Чистый свинец
осаждается на катодах, а серебро (вместе с золотом и платиновыми металлами)
выпадает на дно в виде шлама.
Одним из
важных источников для получения серебра (и золота) является шлам, образующийся
при электролитическом рафинировании меди. При этом процессе анодами служат
литые пластины из меди огневого рафинирования, катодами - тонкие листы из
электролитической меди, электролитом - раствор сульфата меди (II) с добавкой серной кислоты.
Оседающий на дне ванны шлам высушивают и сплавляют под слоем смеси соды с
селитрой. Полученный сплав “металл Даре” содержит 93-97% серебра, 2,0-2,5%
золота, остальное - медь и примеси. Его очищают электролизом. Золото (иногда
платина и палладий) выпадает в виде шлама.
Руды золота содержат
обычно очень немного этого металла (от 3 до 16 г на 1 т). Поэтому измельченную
руду сперва подвергают обогащению. Из полученного концентрата извлекают золото
очень слабым раствором цианида натрия (иногда кальция) при одновременном
продувании воздухом. Золото (и серебро) переходит в раствор в виде комплексных
цианидов Na[Au(CN)2] и Na[Ag(CN)2]. Из этого раствора
золото (и серебро) осаждают цинком, продукт реакции обрабатывают разбавленной
соляной или серной кислотой для удаления цинка, остаток высушивают и сплавляют.
Окончательную очистку золота производят электролизом в солянокислом растворе
хлорида золота (III), подогретом до
60-70°С. В этих условиях золото осаждается на катодах из чистого листового
золота, серебро выпадает в виде шлама. Платина переходит в электролит; ее
удаляют в виде гексахлорплатината аммония, добавляя к электролиту хлорид
аммония.
Разделение платиновых
металлов и получение их в чистом виде (аффинаж) - очень сложная задача,
требующая большой затраты труда, времени, дорогих реактивов, а также высокого
мастерства. Самородную платину, платиновый “лом” и другой материал прежде всего
обрабатывают “царской водкой” при слабом нагревании.
При этом полностью
переходят в раствор платина и палладий в виде Н2[PtСl6] и H2[PdCI6], медь, железо и
никель - в виде хлоридов CuCl2, FeCl3, NiCl2. Частично растворяются родий и
иридий в виде H3[RhCl6] и H2[IrCI6].
Нерастворимый в “царcкой водке” остаток
состоит из соединения осмия с иридием, а также сопутствующих минералов (кварца
SiO2, хромистого железняка FeCr2O4, магнитного железняка Fе3О4 и
др.).
Отфильтровав раствор, из него
осаждают платину хлоридом аммония. Однако, чтобы осадок гексахлорплатината
аммония не содержал иридия, который образует также труднорастворимый
гексахлориридит (IV) аммония (NH4)2[IrCl6], необходимо восстановить Ir (IV) до Ir (III). Это производят прибавлением, например, тростникового
сахара C12H22O14 (способ И.И.Черняева).
Гексахлориридит (III) аммония растворим в
воде и хлоридом аммония не осаждается.
Осадок
гексахлорплатината аммония отфильтровывают, промывают, высушивают и
прокаливают. Полученную платиновую губку спрессовывают, а затем сплавляют в
кислородо-водородном пламени или в электрической высокочастотной печи.
Из фильтра от
гексахлорплатината аммония извлекают палладий, родий и иридий; из сплава иридия
выделяют иридий, осмий и рутений. Необходимые для этого химические операции
очень сложны.
В настоящее время
главным источником получения платиновых металлов служат сульфидные
медно-никелевые руды. В результате их сложной переработки выплавляют так
называемые “черновые” металлы - загрязненные никель и медь. При их
электролитическом рафинировании благородные металлы накапливаются в виде анодного
шлама, который направляют на аффинаж.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛАГОРОДНЫХ
МЕТАЛЛОВ
Серебро и золото - очень
пластичные, тягучие и сравнительно мягкие металлы. Из серебра можно вытянуть
проволоку длиной 100 м, масса которой всего 0,045 г; масса золотой проволоки
той же длины - 0,04 г. Серебро и золото можно проковать в тончайшие листки (до
0,4 мкм), просвечивающие синевато-зеленым или зеленым цветом. Для придания
твердости серебро и золото сплавляют с медью. Из этого сплава изготовляют
ювелирные и другие изделия. Содержание благородного металла в 1 кг его сплава,
выраженное в граммах, называется его пробой.
В нашей стране
установлены пробы: 375, 500, 583, 750, 958 для золота и 800, 785, 916 для
серебра. В Англии, США, Швейцарии и некоторых других странах проба выражается в
условных единицах - каратах. Проба чистого металла принята за 24 карата (проба
1000). Золото 18 каратов - то же самое, что золото 750-й пробы, и т.д. Золотая
монета в России и во многих других странах чеканилась из золота 900-й пробы,
серебряная из серебра 900-й и 500-й пробы. В настоящее время чеканка монеты из
сплавов благородных металлов не производится. Однако благородные металлы, их
сплавы и химические соединения получают все возрастающее применение в технике.
Здесь можно только упомянуть главнейшие из них.
В течение нескольких
столетий при изготовлении зеркал поверхность стекла покрывали амальгамой олова
- сплавом ртути с оловом. Эта работа вследствие ядовитости ртутных паров была
крайне вредной для здоровья. В 1856 г. знаменитый немецкий химик Ю.Либих нашел
способ покрытия стекла тончайшим слоем серебра. Сущность способа состоит в
восстановлении серебра из аммиачного раствора его солей глюкозой. На
поверхности стекла оседает тонкий прочный налет серебра, заменяющий амальгаму.
Этот быстрый, безвредный и недорогой способ окончательно вытеснил прежний
только в начале XX в.
Серебро является наилучшим
проводником электричества. Его удельное сопротивление при 20° равно 0,016 Ом*мм/м
(оно равно 0,017 для меди, 0,024 для золота и 0,028 для алюминия). Интересно,
что во время второй мировой войны Государственное казначейство США выдало
“Манхэттенскому проекту” 14 т серебра для использования как проводника в
работах по созданию атомной бомбы. Вследствие хорошей электрической
проводимости и стойкости против действия кислорода при высоких температурах
серебро применяется как важный в электротехнике материал.
Благодаря
стойкости серебра против едких щелочей, уксусной кислоты и других веществ из
него изготовляют аппаратуру для химических заводов, а также лабораторную
посуду. Оно служит катализатором в некоторых производствах (например, окисления
спиртов в альдегиды). Сплавы на основе серебра применяют также для изготовления
ювелирных изделий, зубных протезов, подшипников и др. Соли серебра используют в
медицине и фотографии. Не так давно иодид серебра AgI в виде аэрозоля получил
применение для искусственного вызывания дождя. Мельчайшие кристаллики иодида
серебра, введенные в облако, служат центрами, на которых происходит конденсация
водяного пара и слияние мельчайших капелек воды в крупные дождевые капли.
Золото
применяют в виде сплавов, обычно с медью, в ювелирном и зубопротезном деле.
Сплавы золота с платиной, очень стойкие против химических воздействий,
используют для изготовления химической аппаратуры. Соединения золота применяют
также в медицине и в фотографии.
Практические применения
платиновых металлов обширны и разнообразны. Они используются в промышленности,
приборостроении, зубоврачевании и ювелирном деле.
Стойкость против
воздействия кислорода даже при высоких температурах, кислото- и жароупорность
делают платину, родий, иридий ценными материалами для лабораторной и заводской
химической аппаратуры. Тигли из радия, иридия применяют для работ с фтором и
его соединениями или для работ при очень высокой температуре. Общая масса
платиновых лодочек на одном из заводов, изготовляющих стеклянное волокно,
составляет несколько сот килограммов. Из сплава 90% Pt + 10% Ir изготовлены международные
эталоны метра и килограмма. В частях приборов, где требуется большая твердость
и стой - кость против износа, используют природный осмистый иридий. Очень
светлый и не темнеющий со временем сплав 80% Pd + 20% Ag применяют для
изготовления шкал астрономических и навигационных приборов.
По способности отражать
свет родий лишь немного уступает серебру. Он не тускнеет со временем, поэтому
зеркальные поверхности астрономических приборов предпочитают покрывать родием.
Для измерения температур до 1600°С служат термопары из тонких проволок - из
платины и из сплава 90% Pt+10% Rh. Более высокие температуры (до 2000°С) можно
измерять термопарой из иридия и сплава 60% Rh + 40% Ir.
Платиновые металлы, а
также их сплавы катализируют многие химические реакции, например окисление SO2
в SO3. Однако в настоящее время
эти катализаторы заменяют другими веществами, более дешевыми.
Один из сильнейших ядов
не имеющий запаха, - оксид углерода (II) СО - легко обнаружить, если внести в газовую смесь
полоску фильтровальной бумаги, смоченную раствором хлорида палладия:
PdCl2 + CO + H2O
= CO2 + 2HCl + Pd
Вследствие выделения
мелкораздробленного палладия бумага чернеет.
Сплавы платины и
палладия, которые не темнеют со временем и не имеют привкуса, применяют в
стоматологии. На научные и промышленные цели идет около 90% всех платиновых
металлов, остальное - на ювелирное производство.
Орден "Победа"
и орден Суворова 1-й степени изготовляют из платины.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Погодин
А. Благородные металлы. М.: Знание, 1979
2.
Венецкий
С.И. В мире металлов. М.: Металлургия, 1988
3.
Лебедев Ю.А. О редких и
рассеянных: Рассказы о металлах.
4.
М.:
Металлургия, 1986