2.5 Свойства благородных металлов

Золото и серебро – металлы, соответственно, жёлтого и бе­лого цвета. Они имеют гранецентрированную кубиче­скую решётку, отличаются исключительной ковкостью и тягучестью. Так, прокаткой золотой пластинки можно получить фольгу толщиной 0,0001 мм. Такое тонкопрокатанное золото просвечивает и в проходящем свете кажется зелёным. Из золота и серебра можно вытянуть проволоку диаметром в 0,001 мм. Тепло- и электропроводность обоих ме­таллов весьма высока: серебро в этом отношении превосходит все другие металлы, золото ус­тупает лишь меди и серебру. Близость размеров кристалли­ческих решёток обоих метал­лов позволяет получать их сплавы в виде непрерывного ряда твёрдых растворов.

Важнейшие физические свойства золота и серебра приведены в таблице 2.4.

Отличительной особенностью этих элементов является склонность к комплексообразованию и лёгкость восстановления большинства их соединений до металлов.

Золото – благородный металл. Низкая химическая актив­ность является важным и характерным свойством этого металла. На воздухе, даже в присутствии влаги, золото практически не изменяется. Золотые изделия, изготовлен­ные в глубокой древности, в неизменном виде сохранились до наших дней. Даже при высоких температурах золото не взаимодействует с водородом, кислородом, азотом, серой и углеродом.

Золото соединяется с галогенами, причём с бромом про­цесс идёт уже при комнатной температуре, а с фтором, хлором и йодом – при нагревании.

Таблица 2.4  Важнейшие физические свойства золота и серебра

Свойство	Au	Ag
Атомный номер Атомная масса Плотность (при 20°С), г/см3	79 196, 967 19, 32	47 107, 868 10, 49
Тип кристаллической решётки	Гранецентрированная кубическая
Постоянная кристаллической решётки, нм Атомный радиус, нм Температура плавления, С Температура кипения, С Теплоёмкость (при 25С), Дж/(моль·К) Теплота плавления, кДж/моль Теплота испарения, кДж/моль Теплопроводность (при 25°С), Вт/(м·К) Удельное электросопротивление (при 25 °С), мкОм·см Твёрдость по Моосу (алмаз =10)	0,40786 0,144 1064,4 2880 252 12,5 368 315 2,42 2,5	0,40862 0,144 960,5 2200 254 11,3 285 433 1,61 2,7

Разделение золота и серебра и получение их в чистом виде осуществляют приёмами аффинажа. Известно несколько методов аффинажа золота и серебра. Наибольшее распро­странение получили хлорный процесс и электролитическое рафинирование.

Аффинаж осуществляют на специализированных аффи­нажных заводах. Поступающее сюда сырьё отличается большим разнообразием. Основная масса золота поступает в виде сплавов, получаемых в результате плавки обрабо­танных золото-цинковых осадков, чернового золота после отпарки амальгамы, шлихового золота, получаемого при обогащении россыпей и руд, катодного чернового золота из тиомочевинных регенератов. Перечисленные материалы имеют сложный химический состав. Помимо золота и се­ребра они содержат в виде примесей медь Cu, свинец Pb, ртуть Hg, мышьяк As, сурьму Sb, олово Sn, висмут Bi и другие элементы.

Физические свойства металлов платиновой группы весьма сходны между собой (таблица 2.5). Это очень тугоплавкие и труднолетучие металлы светло-серого цвета разных оттен­ков. По плотности платиновые металлы разделяют на лёг­кие (рутений Ru, родий Rh, палладий Pd) и тяжёлые (осмий Os, иридий Ir, платина Pt). Самые тяжёлые металлы – осмий и иридий, са­мый легкий – палладий.

Платина, палладий, родий и иридий кристаллизуются в гранецентрированные кубические (г.ц.к.) решётки. Кри­сталлические решётки осмия и рутения – гексагональные с плотной упаковкой. При воздействии на растворы солей восстановителями платиновые металлы могут быть полу­чены в виде «черни», обладающей высокой дисперсностью.

Температуры кипения и плавления металлов в обеих триадах убывают слева направо – от рутения к палладию и от осмия к платине, и снизу вверх по вертикали в перио­дической системе. Наиболее тугоплавкие – осмий и рутений, самый легкоплавкий – палладий. Температуры кипения платиновых металлов очень высокие. Однако при прокали­вании на воздухе рутений постепенно, а осмий быстро уле­тучиваются вследствие образования летучих тетраоксидов. Наблюдается также улетучивание платины (начиная с 1000 °С), иридия (с 2000 °С) и родия, объясняемое образова­нием летучих оксидов.

Таблица 2.5 – Физические свойства платиновых металлов

Таблица 2.5  Физические свойства платиновых металлов

Металл	Плотность при 20 С, г/дм3	Цвет	Температура, С		Характеристика кристаллической решётки		Удельная теп­лоёмкость, Дж/( моль/К)	Теп­лопроводность при 25 С, Вт/(м·К)	Удельное электро- сопротивление при 0 С, мкОм·см	Модуль упругости, ГПа
			плавления	кипения	структур­ный тип	Параметры решётки при 20 С. нм
Ru Rh Pd Os Or Pt	12,45 12,41 12,02 22,61 22,65 21,45	Матово-серый или серебристо-белый Серовато-белый То же Синевато-серый Серебристо-белый Серовато-белый, блестящий	2310 1960 1552 3050 2443 1769	4 900 4500 3980 5500 5300 4590	Магния Меди То же Магния Меди То же	а = 0,271 с/а = 1,582 а = 0,380 а = 0,389 а = 0,273 а = 0,384 а = 0,392	24,0 25,1 26,0 24,8 25,1 25,9	117 152 75,2 87 147 74,1	6,71 4,33 9,93 8,12 4,71 9,85	485 386 124 570 538 173

Осмий, рутений, иридий и родий очень тверды и хрупки. Для платиновых металлов характерна высокая стойкость по отношению к химическим реагентам, которая для разных платиновых металлов проявляется по-разному. Более того, стойкость этих металлов в большой степени зависит от сте­пени их дисперсности. Если компактные платиновые метал­лы весьма стойки к различным реагентам, даже при повы­шенной температуре, то дисперсные формы металлов актив­но взаимодействуют с различными окислителями, особенно при повышенной температуре.

Платина. При обычной температуре платина не взаимодействует с минеральными и органическими кислотами. Серная кислота при нагреве медленно растворяет платину. Полностью платина растворяется в царской водке

3Pt + 4HNO₃ + 18НС1↔3H₂[PtCl₆] + 4NO + 8Н₂О.

При повышенных температурах платина взаимодейст­вует с едкими щелочами, фосфором и углеродом.

Концентраты платиновых металлов, полученные непосред­ственно из коренных руд или после переработки анодных шламов, и шлиховую платину из россыпных руд передают на аффинажные заводы для получения чистых платинои­дов.

Технологические схемы аффинажа платиновых метал­лов насчитывают десятки взаимосвязанных операций с мно­гочисленными оборотами растворов и полупродуктов, с по­степенным выделением тех соединений, из которых непо­средственно можно получить очищенные платиновые металлы.

Сырьём для получении платиновых металлов служат: шли­ховая платина, извлекаемая при разработке и обогащении россыпей, концентраты, выделяемые в результате обогаще­ния и гидрометаллургической обработки анодных шламов электролиза никеля и меди, лом вторичных платиновых металлов и другие отходы.