Міністерство освіти і науки України

Львівський інститут економіки і туризму

Індивідуальна робота

З дисципліни

ТЗМК

на тему:

«Детектори дорогоцінних металів»

Виконали:

студенти гр.ТЕМ-08

Мариняк Павло

Концовський Олександр

Львів 2011

План

1.Стисла характеристика дорогоцінних металів

2.Детектори дорогоцінних металів: призначення, номенклатура, конструктивна будова, принцип дії, порядок проведення вимірювань.

3.Дорогоцінні метали,що ідентифікуються за допомогою детекторів

4.Дослідження зразків,які покриті золотом,золотовмісних або складених цілком з базових металів

Використана література

Стисла характеристика дорогоцінних металів Золото

Фізичні властивості та цікаві факти

Чисте золото - м'який метал жовтого кольору. Червонуватий відтінок деяким виробам із золота, наприклад, монетам, додають домішки інших металів, зокрема міді. У тонких плівках золото просвічує зеленим. Золото володіє виключно високою теплопровідністю і низьким опором. Золото - дуже важкий метал: куля з чистого золота діаметром 46 мм має масу 1 кг. Літрова бутель, заповнена золотим піском, важить приблизно 16 кг..Самі прості технологічні процеси, такі, як, наприклад, промивка на шлюзах, можуть забезпечити досить високий рівень вилучення золота з породи. Золото дуже ковке і тягуче. З шматочка золота вагою в один грам можна витягнути дріт довжиною у три кілометри або виготовити золоту фольгу у 500 разів тоншу людської волосини (0,0001 мм). Через такий листочок фольги промінь світла просвічує зеленуватим кольором.Мягкість чистого золота настільки велика, що його можна дряпати нігтем,тому в ювелірних виробах золото завжди сплавляється з міддю або сріблом. Склад таких сплавів виражається пробою, яка вказує число вагових частин золота в 1000 частин сплава. Проба хімічно чистого золота відповідає 999.9 пробі - його ще називають "банківським" золотом, так як з такого золота і виготовляють злитки.

Фізіологічний вплив

Деякі з'єднання золота токсичні, накопичуються в нирках, печінці, селезінці і гіпоталамусі, що може призвести до органічних захворювань і дерматити, стоматити, тромбоцитопенії.

Отримання   Золотий самородок

Для отримання золота використовуються його основні хімічні властивості: присутність в природі в самородному стані, здатність реагувати лише з небагатьма речовинами (ртуть, ціаніди).

 Промивання Метод промивки заснований на високій щільності золота, завдяки якій в потоці води, мінерали з щільністю менше золота (а це майже всі мінерали земної кори) змиваються і метал концентрується у важкій фракції піску що складається з мінералів підвищеної щільності, який називається шліхом. Цей процес називається відмиванням шліха або шліхуванням. У невеликих обсягах її можна проводити вручну, за допомогою промивного лотка.

Промивка використовується для розробки великих розсипних родовищ, але при цьому застосовуються спеціальні технічні пристрої: драги і промивальні пристрої.

Методом промивки розробляються всі розсипні родовища золота, обмежено він застосовується на корінних родовищах. Для цього породу дроблять і потім піддають промивці. Цей метод не може бути застосований на родовищах з розсіяним золотом, де воно так розпорошено в породі, що після дроблення не відокремлюється в окремі зерна і змивається при промивці разом з іншими мінералами. На жаль, при промиванні втрачається не тільки дрібне золото, яке легко змивається з промивної колоди, а й великі самородки, гідравлічна крупність яких не дозволяє їм спокійно осідати в осередках килимка.

Срібло

Срібло є рідкісним металом. У природі срібло зустрічається як самородне, так і у вигляді сполук - сульфідів, селенатів, теллуратів або галогенідів в різних мінералах. Фізичні і хімічні властивості.

Срібло виявляє більшу схожість з паладієм (на яких він іде в періодичній системі), ніж з рубідій (з яким він перебуває поруч, у I групі періодичної системи і в тому ж п'ятому періоді).

По більшості фізичних і хімічних властивостей срібло наближається до міді і золота. У підгрупі міді срібло (середній елемент) володіє найбільш низькими температурами плавлення і кипіння і максимальним значенням коефіцієнта розширення, максимальною тепло-і електропровідністю. Фізико-хімічні властивості срібла в значній мірі залежать від його чистоти. Металеве срібло в компактному полірованому вигляді (бруски, трубки, дріт, платівки, листи) являє собою білий блискучий метал, що володіє великою відбивною здатністю по відношенню до інфрачервоних і видимих променів і більш слабкою - до ультрафіолетових променів.

Колоїдні розчини срібла пофарбовані в рожевий (до коричневого) колір і можуть бути отримані відновленням суспензій Ag2O воднем при +50 ° C (або іншими відновниками, наприклад цукром, окисом вуглецю, цитратом заліза (II), цитратом амонію. Для стабілізації колоїдних розчинів срібла застосовують білки, желатину, гуміарабік, агар-агар та інші органічні речовини, що відіграють роль захисних колоїдів.

Білкове колоїдне срібло (протаргол і колларгол) застосовується як фармацевтичний препарат.

Колоїдне срібло є енергійним відновником по відношенню до Fe2Cl6, HgCl2, KMn04, має гарну адсорбційну здатність, є каталізатором і сильним бактерицидом (до появи антибіотиків застосовувався при обробці слизових оболонок) і служить для лікування деяких важко виліковуються шкірних хвороб. Вода, що зберігається в срібних посудинах, стерилізується і не псується тривалий час завдяки наявності іона Ag +, що утворюється в результаті контакту води із стінками посуду. Металеве срібло: температура плавлення +960,5 ° C, температура кипіння +2177 ° C (пари жовтувато-сині); воно діамагнітне, є дуже добрим провідником тепла і електрики (питомий опір при +20 ° C одно 1,59 мком / см). У числі фізико-механічних властивостей слід відзначити пластичність, відносну м'якість, ковкість і тягучість, малу міцність. Срібло утворює сплави типу твердих розчинів із золотом, з паладієм та інтерметалічні з'єднання з елементами Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Pr, Sn, Zr, Th, P, Sb , S, Se.

При легуванні усуваються основні недоліки срібла, такі, як м'якість, низька механічна міцність і висока реакційна здатність по відношенню до сірки. Деякі гази, наприклад водень, кисень, окис і двоокис вуглецю, розчиняються в сріблі, причому розчинність їх пропорційна квадратному кореню від тиску. Розчинність кисню в сріблі максимальна при +400 ... 450 ° C (коли 1 об'єм срібла поглинає до 5 обсягів кисню). Рекомендується уникати охолодження срібла, насиченого киснем, оскільки виділення цього газу з охолоджуваного срібла може супроводжуватися вибухом. При поглинанні кисню або водню срібло стає крихким.

 Застосування У хімічній промисловості застосовуються апарати з срібла (для отримання крижаної оцтової кислоти, фенолу), лабораторний посуд (тиглі або човники, в яких плавляться чисті луги або солі лужних металів), лабораторні інструменти (шпателі, щипці, сита та ін.) Срібло та його сполуки застосовуються в якості каталізаторів в реакціях обміну, при спалюванні окису вуглецю, окисленні спиртів у альдегіди кислоти та ін.

У харчовій промисловості застосовуються срібні апарати в яких готують фруктові соки та інші напої. У медицині відомий ряд фармацевтичних препаратів, що містять колоїдне срібло.

Металеве срібло служить для виготовлення високоякісних оптичних дзеркал шляхом термічного випаровування. Бруски (або електролітичний порошок) срібла служать позитивними електродами в акумуляторах, у яких негативними електродами є платівки з окису цинку, електроліт - їдке калі.

Істотну частку срібла споживає електротехнічна промисловість для сріблення мідних провідників і при використанні високочастотних хвилеводів. Срібло використовується при виробництві транзисторів, мікросхем та інших радіоелектронних компонентів.

Сплави срібла широко застосовуються для виготовлення монет, зубних пломб, мостів та протезів, столового посуду, в холодильній хімічної промисловості.

Платина

Платина - дивовижної краси біло-сріблястий метал, який займає провідне місце серед благородних металів, поряд зі сріблом, золотом і бронзою. Він зустрічається досить рідко і володіє унікальними якостями, що роблять його просто ексклюзивним і ідеальним для виготовлення найрозкішніших ювелірних виробів. Натуральна платина і платинові сплави відомі світу досить давно. Слово «платина» походить від іспанського і означає «срібло».

Сьогодні платина не тільки дорогоцінний метал, але - що значно важливіше - один з важливих матеріалів технічної революції. Один з організаторів радянської платинової промисловості, професор

Щорічнаий світовий видобуток платини - менше 100 т, але самі різноманітні галузі сучасної науки, техніки і промисловості без платини існувати не можуть. Вона незамінна у багатьох відповідальних вузлах сучасних машин і приладів. Вона - один з головних каталізаторів сучасної хімічної промисловості. Нарешті, вивчення сполук цього металу - одна з головних «гілок» сучасної хімії координаційних (комплексних) з'єднань.

Біле золото

«Біле золото», «гниле золото», «жаб'яче золото» Під цими назвами платина фігурує в літературі XVIII ст. Цей метал відомий давно, його білі важкі зерна знаходили при видобутку золота. Але їх ніяк не могли обробити, і від того довгий час платина не знаходила застосування.

Аж до XVIII ст. цей цінний метал разом з порожньою породою викидали у відвал, а на Уралі і в Сибіру зерна самородної платини використовували як дріб при стрільбі. У Європі платину стали вивчати з середини XVIII ст., Коли іспанський математик Антоніо де Ульоа привіз зразки цього металу з золотоносних родовищ Перу. - Крупинки білого металу, не плавляться і не розколюється при ударі на ковадлі, він привіз до Європи як якийсь цікавий феномен ... Потім були дослідження, були суперечки - просте чи речовина платина або «суміш двох відомих металів - золота й заліза», як вважав, наприклад, відомий натураліст Бюффон. Перше практичне застосування цього металу вже в середині XVIII ст. знайшли фальшивомонетники. Отримання платини

Здавалося б, раз платина зустрічається в природі у самородному стані, отримання її не представляє ніякої праці. У дійсності ж цей процес складний і багатостадійний. Платина - елемент рідкісний і в природі знаходиться у розсіяному стані. Самородна платина звичайно являє собою природний сплав з іншими благородними (паладій, іридій, родій, рутеній, осмій) і неблагородними (залізо, мідь, нікель, свинець, кремній) металами. Така платина (її називають сирою або шліховою) зустрічається в розсипах у вигляді важких зерен розміром від 0,1 до 5 мм. Вміст елементарної платини в цьому природному сплаві коливається від 65 до 90%. Найбагатші уральські розсипи містили по декілька десятків грамів сирої платини на тонну породи. Такі розсипи дуже рідкісні, як, до речі, і великі самородки

Паладій

Паладій по-своєму гарний, відмінно полірується, не тьмяніє і не схильний до корозії. У паладієвій оправі ефектно виділяються коштовні камені, особливо діаманти. Сьогодні користуються великою популярністю прикраси з паладію, а також з білого золота. Тут «біле золото» потрібно розуміти в прямому сенсі слова: це золото, знебарвлене добавкою паладію.

Паладій не часто зустрінеш в якості основи для ювелірного виробу - цей дорогоцінний метал служить як компонент різних ювелірних сплавів. Його часто використовують при отриманні білого золота або як основи паладієвого сплаву. Справа в тому, що навіть 1-2% паладію вистачає, щоб золото набуло сріблясто-білий відтінок (нікелева добавка забезпечує жовтуватий колір, а родій дає легку блакить). Але найчастіше біле золото 583 проби містить 13% паладію. Воно найкраще підходить для оправи діамантів.

А при додаванні в платину паладію забезпечує пластичність металу. Сам по собі метал занадто м'який, щоб використовувати його в чистому вигляді. Тому сплави є найоптимальнішим рішенням для цього благородного металу, втім, як і для інших. У природі паладій зустрічається укупі з платиною - витягти його можна за спеціальною технологією. За зовнішнім виглядом паладій нагадує срібло. У 1803 році його так і називали - "нове срібло" через його сріблястий відтінок. Проте на цьому подібність закінчується - хімічні та фізико-механічні властивості срібла та паладію відрізняються як небо і земля. Хоча паладій не окислюється на повітрі і не піддається впливу зовнішніх факторів, в азотній та сірчаній кислотах він легко розчиняється. У цілому можна відзначити його надзвичайну гнучкість - з одного грама паладію можна витягнути довжелезну дріт і розкачати найтонший лист. Тому пластичний паладій знайшов застосування в електронній індустрії, і в приладобудуванні, і, звичайно ж, в ювелірній промисловості. На світових ринках паладій котирується разом із золотом, сріблом і платиною. Проба При виготовленні ювелірних прикрас в хід йде не чистий паладій, а його сплав з різними хімічними елементами, найпоширенішими з яких є нікель, кобальт і рутеній. Уряд РФ офіційно встановило 500 і 850 проби паладію. Це найпоширеніші види проб, які є у більшості ювелірних виробів.

Крім цього вельми популярна 950 проба, з якої часто виготовляються обручки, як альтернативу білому золоту з родірованим покриттям. Родій швидко стирається при постійному контакті зі шкірою рук, а ходити кожен рік в ювелірну майстерню для оновлення покриття не для всіх прийнятно. Паладієві персні мають абсолютно такий же зовнішній вигляд, як золоті, але щороку обробляти їх не потрібно.

Родій

Властивості

Родій - блакитно-білий метал, що нагадує алюміній. Це найяскравіший і твердий метал з усієї платинової групи.

При нагріванні стає пластичним. Не окислюється на повітрі і у вологому середовищі. Не піддається впливу кислот, а також сірки, хлору та фтору. Завдяки своїй високій твердості родій повільніше зношується. У ювелірному виробництві його використовують як захисно-декоративне покриття ювелірних виробів із золота і срібла. Крім того, родій входить до складу платинових сплавів.

Родіювання

Родієвим покриття покращують зовнішній вигляд виробів, хімічні та механічні властивості металів. Електролітичні покриття родієм застосовують для прикрас з міді, латуні, мельхіору, нікелю, сплавів срібла, золота, платини, паладію. Особливо ж широкого поширення набуло родіювання прикрас з білого золота і платини. Процес підготовки до родірованію прикрас із золота і платини ведеться в такій послідовності: знежирення в органічних розчинниках, хімічне знежирення, промивання відповідно в дистильованій і проточній воді. Підготовка прикрас зі срібла і недорогоцінних металів потребує трохи іншого порядку: знежирення органічне, промивка в проточній воді, знежирення електролітичне, промивка в гарячій (50 - 60 ° С) воді, хімічна обробка, промивання у проточній воді, декапірування.

Використання

Родій - один із самих дорогих металів, проте попит на нього випереджає виробництво. Природно, що в такій ситуації родій надходить лише туди, де його не можна замінити ніякими іншими металами.

Найважливіший споживач родію - хімічна та скляна промисловість.Сплави платини з 1 ... 3% родію йдуть на виготовлення лабораторної хімічного посуду, від якої потрібні висока хімічна і термічна стійкість і здатність не міняти свою вагу навіть при тривалому прожарюванні. Такий посудом користуються при найбільш відповідальних і точних аналітичних дослідженнях.

Стабільність термоелектричних властивостей і велика тугоплавкість давно зробили родій виключно важливим матеріалом для термопар в техніці вимірювання високих температур. Наприклад, термопара з платинородієвий дроту (1 ... 40% Rh) дозволяє вимірювати температуру до 1800 ° C.

Поверхня родію володіє високою відбивною здатністю (80%) для видимої частини спектру. Відбивна здатність родію менше, ніж у срібла (95%), але зате його стійкість до дії кородуючих газів і високих температур набагато більше. Родіровані поверхні не тьмяніють навіть в атмосфері вольтової дуги. Тому родієм покривають рефлектори прожекторів і технічні дзеркала прецизійних вимірювальних інструментів самого різного призначення. Особливий блиск і красу родієвим покриття надають ювелірним виробам. Однак більша технічна цінність родію, трудність його отримання і убогість його запасів у природі обмежують використання цього металу для виготовлення предметів розкоші.

ОСМІЙ

Властивості Щільність 22,61 г/см3, tпл. близько 3027 ° C. Осмій - білий метал з сірувато-блакитним відтінком. Це найважчий з усіх металів та один із самих твердих. Тим не менш осмієву губку можна розтерти в порошок, оскільки він крихкий. Плавиться осмій при температурі близько 3000 ° C, а температура його кипіння до цих пір точно не визначена. Вважають, що вона лежить десь близько 5500 ° C. Велика твердість осмію, мабуть, те з його фізичних властивостей, яке використовують найширше. Осмій вводять до складу твердих сплавів, що володіють найвищою зносостійкістю. У дорогих авторучок напайку на кінчик пера роблять із сплавів осмію з іншими платиновими металами або з вольфрамом і кобальтом. З подібних же сплавів роблять невеликі деталі точних вимірювальних приладів, схильні до зносу. Невеликі - тому що осмій мало поширений (5 • 10-6% ваги земної кори), розсіяний і дорогий. Цим же пояснюється обмежене застосування осмію в промисловості. Він іде лише туди, де при малих витратах металу можна отримати великий ефект. Наприклад, в хімічну промисловість, яка намагається використовувати осмій як каталізатор. У реакціях гідрогенізації органічних речовин осмієва каталізатори навіть ефективніше платинових.

Кілька слів про становище осмію серед інших платинових металів. Зовні він мало від них відрізняється, але саме у осмію найвищі температури плавлення і кипіння серед всіх металів цієї групи, саме він найбільш важкий. Його ж можна вважати найменш «благородним» з платиноїдів, оскільки киснем повітря він окислюється вже при кімнатній температурі. А ще осмій - найдорожчий з усіх платинових металів. Якщо в 1966 р. платина цінувалася на світовому ринку в 4,3 рази дорожче, ніж золото, а іридій - в 5,3, то аналогічний коефіцієнт для осмію дорівнював 7,5. Як і інші платинові метали, осмій - хороший комплексоутворювач, і хімія сполук осмію не менш різноманітна, ніж, скажімо, хімія паладію або рутенію.

Отримання осмію

 Самородний осмій в природі не знайдений. Він завжди пов'язаний в мінералах з іншим металом платинової групи - іридієм. Існує ціла група мінералів осмистого іридію. Найпоширеніший з них - невьянськит, природний сплав цих двох металів. Іридію в ньому більше, тому невьянськит часто називають просто осмістий іридієм. Зате інший мінерал - сисертськит - називають ірідистим осміем - в ньому більше осмію. Обидва ці мінерали - важкі, з металевим блиском, і це не дивно - такий їхній склад. І само собою зрозуміло, всі мінерали групи осмистого іридію дуже рідкісні. Природно, що видобувають осмій спільно з платиною, але афінаж осмію істотно відрізняється від способів виділення інших платинових металів. Всіх їх, крім рутенію, осаджують з розчинів, осмій ж отримують відгоном. Але перш ніж відганяти OsO4, потрібно відокремити від платини осмістий іридій, а потім розділити іридій і осмій. Коли платину розчиняють в царській горілці, мінерали групи осмистого іридію залишаються в осаді: навіть цей з усіх розчинників розчинник не може здолати цей стійкий природний сплав. Щоб перевести їх у розчин, осад сплавляють з восьмиразовою кількістю цинку - цей сплав порівняно просто перетворити в порошок. Осад промивають, фільтрують, а потім прожарюють у відновлювальному полум'я. Так отримують поки ще не чистий губчастий осмій. Потім його очищають, обробляючи кислотами (HF і HCl), і довосстанавлівают в електропечі в струмені водню. Після охолодження отримують метал чистотою до 99,9%. Така класична схема отримання осмію - металу, який застосовують поки вкрай обмежено, металу дуже дорогого, але досить корисного.

 Застосування  Одне з головних достоїнств осмію - його дуже висока твердість; в цьому з ним можуть конкурувати деякі метали. Ось чому при створенні сплавів з найвищою зносостійкістю до їх складу вводять осмій. Авторучки із золотим пером - не рідкість. Без перебільшення можна сказати, що перу, "броньованого" осміем, зносу немає. Виняткова твердість, хороша корозійна стійкість, високий опір зношування, відсутність магнітних властивостей роблять осмірідій прекрасним матеріалом для вістря компасної стрілки, осей і опор найточніших вимірювальних приладів і годинникових механізмів. З нього виготовляють ріжучі кромки хірургічних інструментів, різців для художньої обробки слонової кістки. Поряд з твердістю, відомо ще одне достоїнство осмію - тугоплавкість. По температурі плавлення (близько 3000 еС) він перевершив не тільки своїх благородних побратимів - платиноїдів, але й переважну більшість інших металів.