Свойства и методы получения благородных металлов
ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ
характеристика, свойства и применение
К драгоценным металлам относят золото, серебро, платину и металлы платиновой группы - палладий, родий, рутений, иридий и осмий. Они обладают красивым внешним видом, хорошим блеском, необходимой прочностью, высокой плотностью и устойчивостью к воздействию химических веществ и атмосферным влияниям, а также тягучестью, пластичностью и сплавляемостью с другими металлами. Название «драгоценные» данные виды металлов получили ввиду своей высокой стоимости. А благодаря своим свойствам они обрели второе название - «благородные».
Драгоценные металлы редко встречаются в природе и для их получения необходимо затратить много труда. По своему назначению благородные металлы играют двоякую роль:
1. Предназначены для промышленного использования (техника, электроника, медицинское оборудование, протезирование и т. д.).
2. Являются предметом инвестиций (изготовление монет, ювелирных изделий), используются как сокровища, резервы.
ХАРАКТЕРИСТИКА ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Золото - драгоценный металл, обладающий в чистом виде ярко-желтым блестящим цветом. Оно встречается исключительно в чистом виде, пластично (один грамм золота может вытягиваться в нить длиной до трех километров) и устойчиво к коррозии. Золото растворяется только в царской водке (смеси HN03 и НС1 в соотношении 1:3). Плотность -19320 кг/м 3 , температура плавления - 1064 °С. Золото словно самой природой создано для чеканки монет и производства ювелирных украшений. Оно входит как составная часть в золотовалютные резервы почти всех Центробанков мира.
Серебро – драгоценный металл белого цвета, блестящий, очень ковкий и тягучий: прокатывается в тонкие листы толщиной до 0,00025 мм и вытягивается в тончайшую проволоку. Серебро обладает самой высокой отражающей способностью (до 95%), хороший проводник электричества и тепла. Плотность - 10500 кг/м 3 , температура плавления - 961,9 °С. Устойчиво к воздействию влаги, но взаимодействует как с кислотами, так и с щелочами, чернеет при наличии в воздухе или воде сероводорода, образуя характерную патину.
Платина - драгоценный металл белого блестящего цвета, обладающий свойствами тягучести, тугоплавкости, отличной ковкости и химической стойкости. Имеет высокую плотность - 21450 кг/м 3 и высокую температуру плавления - 1772 °С. Не растворим в кислотах (кроме царской водки). По своей твердости этот металл выше золота и серебра, он не окисляется и широко применяется в ювелирном деле.
Палладий - серебристо-белый драгоценный металл, мягкий и ковкий. Он самый легкий, легкоплавкий, гибкий и пластичный из всех платиновых металлов, легко прокатывается, протягивается в проволоку, отлично полируется и не тускнеет, стоек к коррозии. Плотность палладия составляет 12020 кг/м 3 , температура плавления - 1552 °С. Химические свойства палладия немного ниже платины. Он легко растворяется в «царской водке» и азотной кислоте. В ювелирной промышленности используется как компонент сплава белого золота и высокотемпературных припоев.
Родий - драгоценный металл голубовато-белого цвета, тугоплавкий, обладающий повышенной твердостью и хрупкостью, а также отражательной способностью. Химически очень пассивен - не окисляется на воздухе, в воде, не взаимодействует с кислотами и их смесями, растворяется в щелочных растворах цианидов. Плотность - 12420 кг/м 3 , температура плавления - 1960 °С. В ювелирном деле родий применяется как материал декоративно- защитного покрытия (родирования) серебряных и золотых (из белого золота) ювелирных изделий.
Рутений - серебристо-белый металл, по внешнему виду похож на платину, но более твердый, хрупкий и тугоплавкий. Плотность - 12370 кг/м 3 , температура плавления - 2950 °С. Этот драгоценный металл назван в честь России. Его открыл 1844 профессор Казанского университета К.К.Клаус. Он самый редкий из платиновой группы. Обладает высокой химической стойкостью. Может применяться как компонент платиновых сплавов.
Иридий - серовато-белый драгоценный металл, отличающийся от других своей высокой твердостью, хрупкостью и тугоплавкостью. Необыкновенно химически стоек - не вступает в реакцию со щелочами, кислотами и их смесями; с трудом поддается механической обработке (давлением - только в раскаленном состоянии). Плотность - 22420 кг/м 3 , температура плавления 2450 °С. Используется в химической промышленности и в ювелирном производстве.
Осмий - белый с серо-голубым оттенком драгоценный металл, очень тугоплавкий, тяжелый, твердый и хрупкий. Температура плавления самая высокая из металлов платиновой группы - 3047 °С, плотность - 22480 кг/м 3 . Механической обработке не поддается, не растворяется в кислотах и «царской водке». Ему присущ неприятный раздражающий запах, похожий на смесь хлорки и чеснока. Применяется в сплавах с платиной для придания им твердости и упругости.
Валютные драгоценные металлы
Из всех драгоценных металлов только четыре стали биржевыми товарами и используются для инвестирования.
1. Золото - как химический элемент обозначается символом Au. Стандартный биржевой код – XAU.
2. Серебро - химический символ Ag. Биржевое обозначение – XAG.
3. Платина - обозначается как Pt. В котировках именуется XPT.
4. Палладий - в таблице химических элементов именуемый как Pd, биржевой код – XPD.
Драгоценные металлы редко встречаются в природе и добыча их очень трудоемка. Кроме того, исторически из золота и серебра, а в определенные времена также из платины и палладия изготавливались монеты. Все это позволяет использовать благородные металлы в качестве средства накопления и обмена.
Основным валютным металлом является золото, хотя и серебро использовалось в денежном качестве, но практически потеряло эту функцию. В настоящее время серебро хранится в составе валютных резервов некоторых Центральных банков, но в достаточно малых объёмах.
Цены на драгоценные металлы
Цены на драгоценные металлы зависят от ряда факторов:
а) от спроса и предложения: например, незаменимость родия при производстве автомобильных катализаторов - поддерживает постоянную высокую цену на этот металл,
б) от продажи государственных запасов: например, заявление любой страны о продаже части своих запасов драгоценных металлов может существенно повлиять на цену, т.к. данная продажа будет носить незапланированный «шоковый» вброс благородного металла на рынок.
Рассмотрим цены за тройную унцию на драгоценные металлы 23 марта 2013 года.
Золото - главный драгоценный металл, признанный таковым по всему миру с древнейших времён. Золото словно самой природой создано для чеканки монет и производства ювелирных украшений. Цена - $ 1608,00.
Серебро - драгоценный металл известный человечеству с древнейших времён. Это связано с тем, что в свое время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде - его не приходилось выплавлять из руд. Цена - $ 28,00.
Самородная платина обычно представляет собой естественный сплав с другими благородными (палладий, иридий, родий, рутений, осмий) и неблагородными (железо, медь, никель, свинец, кремний) металлами. Цена - $ 1577,00.
В последнее время драгоценный металл палладий постепенно занимает достойное место в ювелирных коллекциях. Особенно же вырос на него спрос, когда развернулся выпуск автомобильных катализаторов. Цена - $ 757,00.
Мировые запасы драгоценного металла родия оценивают всего в несколько тонн, а ежегодную добычу измеряют сотней килограммов. Родий настолько дорогой металл, что чаще всего его применяют только в тех областях, где он совершенно незаменим. Цена - $ 1170,00.
Греческое слово osme (запах) дало имя открытому 200 лет назад драгоценному металлу осмию. В природе чистый осмий не найден и известен лишь связанным в минералах другим платиновым металлом — иридием. Цена - $ 360,00.
Иридий был открыт в 1803 году. Самостоятельное применение достаточно редко и чаще всего его используют в качестве лигатуры. Цена- $ 970,00.
Металл рутений назван в честь России. Его используют при изготовлении проводов, контактов, электродов, лабораторной посуды, ювелирных изделий. Цена - $ 65,00.
ИНВЕСТИЦИИ В ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ
Инвестиции в драгоценные металлы во все времена, как правило, отличались хорошей доходностью и почитались инвесторами, как неплохой финансовый инструмент. Существует несколько способов инвестирования в драгоценные металлы:
1. Купить монеты (инвестиционные и памятные). Стоимость монеты растет в зависимости от изменения цены на драгоценные металлы и ее нумизматической ценности. Лучше всего приобретать монеты, выпущенные небольшим тиражом: до 1000 экземпляров для золотых монет и до 7000-8000 - для серебряных.
2. Купить слитки. Слитки из драгоценных металлов могут быть разной величины: от 1 грамма до нескольких килограмм. При этом инвестор несет дополнительные расходы за хранение слитков, а при продаже слитка должен будет выплатить НДС.
3. Открыть металлический счёт в банке. Инвестор при открытии счета покупает драгоценный металл по текущей мировой цене либо по курсу Центрального банка. Закрывая счет, «продает» банку золото по цене, сложившейся в день закрытия. Кроме того, владелец счета сроком на 1-12 месяцев может рассчитывать на вознаграждение в размере, в зависимости от банка и срока действия счета, как правило, 1-5% годовых.
4. Открывать депозит с привязкой к драгоценному металлу. Банки предлагают срочные вклады в драгметаллах. Прибыль инвестора будет складываться как за счет курсовой разницы на золото, так и за счет начисления процента на сумму вклада. Однако в этом случае инвестор теряет возможность оперативного управления своим инвестициями и вынужден полагаться на то, что курс на момент окончания срока вклада будет выше, чем на момент его начала.
ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Несмотря на малое распространение в природе и сравнительно высокую стоимость, драгоценные металлы и их сплавы имеют широкое применение в современной технике и в быту. Это связано с разнообразием их физико-химических свойств, а также с некоторыми их особыми свойствами.
Драгоценные металлы золото, серебро и платина – высокопластичные и ковкие металлы. Они хорошо прокатываются в тонкие листы, протягиваются в тонкую проволоку и штампуются. Высокая пластичность золота позволяет из 1 грамма получить пластину в 27 м 2 , или 3 км проволоки. Золото имеет значительную механическую прочность: проволока сечением 1мм 2 разрывается лишь при нагрузке 27 кг. Оно обладает высокой теплопроводностью и как большинство металлических веществ большой электропроводностью. Теплопроводность и электропроводность серебра выше всех металлов, за ним следуют медь и золото. Платина обладает низкой электропроводностью. Золото и серебро сравнительно легкоплавкие. Драгоценные металлы осмий, иридий, рутений, родий, палладий обладают высокой механической прочностью, твердостью (твердость первых трех близка к закаленной стали), высокой температурой плавления (тугоплавкие) и кипения.
По плотности, атомному числу, атомной массе платиновые металлы являют две триады, которые, в свою очередь, вместе с золотом и серебром образуют две подгруппы благородных металлов:
а) тяжелые платиновые металлы (осмий, иридий, платина) совместно с золотом,
б) легкие платиновые металлы (рутений, родий, палладий) совместно с серебром.
Для драгоценных металлов характерна высокая стойкость по отношению к химическим реактивам, которая, однако, проявляется по-разному. По мере возрастания химической устойчивости благородные металлы могут быть расположены в следующем порядке:
а) наименее устойчивые: серебро, палладий, осмий;
б) устойчивые: платина, золото;
в) весьма устойчивые: рутений, родий;
г) наиболее устойчив иридий.
СПЛАВЫ ИЗ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Чистые драгоценные металлы являются либо сравнительно мягкими, особенно золото и серебро, либо хрупкими, как иридий или осмий, либо тугоплавкими как иридий, рутений и осмий. Поэтому в чистом виде они редко используются в промышленности, а также при изготовлении ювелирных украшений и других бытовых изделий. Для придания драгоценным металлам определенных технологических свойств к ним добавляют в определенных соотношениях другие металлы. Эти металлы называются легирующими или лигатурой. Легирующими могут быть как драгоценные, так и недрагоценные металлы, но полученные сплавы называются драгоценными.
Каждый легирующий металл играет свою роль в установлении характеристик сплава.
Серебро в качестве легирующего металла придает золотым сплавам мягкость, ковкость, понижает температуру плавления и изменяет цвет золота.
Платина значительно повышает температуру плавления сплава, делает его более твердым и упругим. Добавление платины (и металлов платиновой группы) изменяет цвет золотого сплава на белый.
Добавление меди повышает твердость золотого сплава, сохраняя при этом ковкость и тягучесть. Сплав приобретает красноватые оттенки.
В ювелирном деле обычно используются три вида сплавов: золотые, серебряные и платиновые. Содержание в сплаве основного драгоценного металла является его пробой. В настоящее время в Российской Федерации действуют следующие пробы ювелирных изделий:
а) для золота — 375, 500, 585, 750, 958 и 999-я;
б) для серебра — 800, 830, 875, 925, 960 и 999-я;
в) для платины — 850, 900 и 950-я;
г) для палладия — 500, 850-я.
Для обозначения сплавов в стандарте приняты следующие сокращения: Зл-золото; Ср-серебро; Пл-платина; Пд-палладий; Рд - родий; И - иридий; М - медь; Н - никель; Ц - цинк; Кд -кадмий; Ост. — остальное.
Наименование марок сплавов состоит из букв, обозначающих компоненты сплава, и следующих за ними цифр. Цифры, стоящие после букв, указывают номинальное содержание компонента в сплаве в тысячных долях (проба), если компонент- драгоценный металл, и процентах, если компонент - недрагоценный металл. Последний компонент в наименовании марки сплава не обозначается, если он неблагородный.
Например: ЗлСрПдМ 375-100-38, ЗлСрПл 585-255-160, ЗлСрНЦ 750-150-7-5, СрМ 925, ПлПд950-50, ПдСрН850-130.
Применение драгоценных металлов
Драгоценные металлы активно используются в ювелирной промышленности, однако нельзя сказать, что сугубо этим и ограничивается сфера их применения. К примеру, свыше 98% родия используется для изготовления автомобильных катализаторов. Применение драгоценных металлов широко распространено в различных видах деятельности: технике, электронике, медицине.
В медицине драгоценные металлы применяют для изготовления инструментов, деталей приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра. Сплавы платины с иридием, палладием и золотом почти незаменимы при изготовлении игл для шприцев.
В электротехнической промышленности из драгоценных металлов изготовляют контакты с большой степенью надёжности (стойкость против коррозии, устойчивость к действию образующейся на контактах кратковременной электрической дуги). В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5 % палладия).
Высокие каталитические свойства некоторых драгоценных металлов позволяют применять их в качестве катализаторов: платину - при производстве серной и азотной кислот; серебро - при изготовлении формалина. Радиоактивное золото заменяет более дорогую платину в качестве катализатора в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Стойкие драгоценные металлы идут на изготовление деталей, работающих в агрессивных средах - технологические аппараты, реакторы, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, аппаратуру для производства оптического стекла и стекловолокна, термопары, эталоны сопротивления и др.
В качестве покрытий других металлов драгоценные металлы предохраняют основные металлы от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие благородным металлам (например, отражательная способность, цвет, блеск и т. д.).
Благородные металлы. Свойства, добыча, обработка и виды благородных металлов
Драгоценные или благородные? Касаемо металлов, понятия идентичны. Все благородные металлы являются драгоценными и наоборот. Какова взаимосвязь? Благородный – эпитет для выделяющихся из общей массы.
Металлы группы не окисляются, не ржавеют, в общем, не подвержены коррозии наравне с бросовыми. Бросовыми, обычно, считаются распространенные элементы. Из-за их изобилия ценник низок.
Благородных металлов в природе мало. За дефицитный товар готовы платить. Вот металлы категории и признаны драгоценными. Узнаем, о каких именно элементах идет речь.
Известные благородные металлы
В редкие и благородные металлы записаны 8 элементов. Основные – золото и серебро. Примыкают к ним металлы платиновой группы. Кроме самой платины, это: родий, палладий, рутений, иридий и осмий. Под вопросом радиоактивный технеций. Ряд ученых и его относят к благородным.
Платиноиды условно делят на 2-е группы:
- Легкие. В группу входят родий, рутений и палладий. Последний самый невесомый из платиноидов.
- Тяжелые. Это сама платина, осмий и иридий. Плотность главы группы, к примеру, доходит до 21,5 грамм на кубический сантиметр. Для сравнения, у считающегося тяжеловесным золота показатель равен 19-ти граммам, а у большинства металлов не превышает 10-ти граммов.
Золото и серебро известны миру с 50-го века до нашей эры. Таковы достоверные сведения. Найдены, к примеру, записи о разработке самородных россыпей в Нубии. Это территории востока Африки. Разработка велась древними египтянами. В теории же ученые допускают использование золота и серебра еще в доисторические времена.
Драгоценной платину признали в 1751-ом году. Дальше начали открывать сопутствующие металлы, а их глава стала дороже золота, эталоном роскоши. Знаменитости начинают заказывать обручальные кольца именно из платины. Пример – Элвис Пресли, женившийся в 1967-ом году.
Применение благородных металлов
Уже понятно, что благородные металлы активно применяют в ювелирном деле, однако, не все. Первое требование пластичность и относительнонизкая температура плавления. Металлы, размягчающиеся при 3000-4000 градусов, еще и хрупкие, ювелирам не выгодны, как и потребителям. Поэтому, на рынке украшений главенствуют:
Температура плавления аргентума ниже 1000 градусов, а золота – 1064. Но, ювелиры опираются еще и на внешние прикрасы металлов, ища в них искристость. Так же, мастеров интересует химическая стойкость.
Золото не вступает в реакции с большинством металлов
Ей отличаются все драгоценные элементы. Золото, к примеру, можно растворить только в термоядерном коктейле из концентрированных серной и соляной кислот. То же делают с платиной.
А вот некоторые сопутствующие металлы не поддаются даже царской водке, собственно, так и обнаружены. Платина растворилась, а палладий с родием остались. Последний ювелиры используют лишь как покрытие изделий.
Напыление увеличивает износостойкость украшений, поскольку родий тверже прочих драгоценных металлов. Отдельно элемент слишком хрупок, но пригождается в роли укрепляющей добавки к палладию, золоту, платине и серебру.
Некоторые из благородных металлов – отличные проводники. Львиная доля золота, к примеру, идет на электронику. Не случайно есть тенденция сбора старых микросхем ради получения из них солнечного металла. Переработку проводит, к примеру, Научный центр благородных металлов при академии их же имени.
Помня, какие благородные металлы химическистойкие, ученые применили драгоценности в лабораторной посуде и агрегатах, в машинных деталях, соприкасающихся с агрессивными средами.
Применяют благородные элементы и медики. Для них важна та же химическая инертность. Она пригождается в имплантах. Важно, чтобы они не взаимодействовали с жидкостями и тканями тела.
В серебре врачи ценят антибактериальные свойства. Их заметили еще древние римляне. Стало принятым брать воду в походы только в серебряных сосудах. Жидкость из них способствовала пищеварению.
Когда же пили как придется, зарабатывали диарею и прочие расстройства. К 21-му веку антибактериальные свойства аргентума объяснены на уровне «выпускаемых» металлом в воду ионов. Медики пользуются их преимуществами в лекарствах и врачебном инструменте.
Благодаря антибактериальным свойствам серебро применяют в медицине
Сплавы благородных металлов
Сплавы благородных металлов, как правило, содержат 1-3 драгоценных и столько же обычных. Из чистого золота в современности делают, как правило, лишь золотые слитки для банков.
Этот товар – подкрепление обычных денег, долгосрочная инвестиция. В былые времена чистое золото шло и на ювелирные изделия, в Древнем Египте, к примеру.
Однако, 100-процентные золото, серебро, палладий мягки настолько, что гнутся без усилия. Дабы украшение, к примеру, получилось носким, его нужно делать толстостенным и массивным. Так поступали египтяне, используя золото.
Благородные металлы в современных изделиях, порой, принимают форму тонких нитей, пластинок. Параллельно моде на массивные украшения живет тренд на утонченные.
В общем, ювелирам приходится искать укрепители драгоценных металлов. Из благородных ими могут быть иридий и родий. Так, добавленные в палладий они упрочняют его в 2 раза. Иридия берут 4% от массы сплава, а родия 1%.
Лигатуру используют для придания металлу особых свойств
Из обычных металлов к драгоценным примешивают медь, цинк, никель. Первая упрочняет сплавы. Если меди около 40%, появляется красный отсвет, как в золоте 585-ой пробы. Благородного металла в ней, соответственно, 58,5%.
Цинк и никель сами довольно мягки. Здесь вопрос в цвете. Оба металла способны сделать из желтого золота сплав, называемый белым, без использования дорогостоящего палладия. Последний тоже осветляет солнечный элемент.
Платину, в виду престижа и превосходства золота в цене, не принято разбавлять обычными металлами. В ход идет, к примеру, рутений. Он тверже платины. Отдельно не используется из-за хрупкости.
Порой, примеси к платине других элементов ее группы – «дает» недостаточная очистка благородных металлов. В природе платиноиды встречаются, как правило, вкупе. Перед использование руду разбирают по составным. Доли процентов того же рутения могут и не отделиться от платины.
Обработка драгоценных металлов
Очистка и обработка благородных элементов связаны с их частичной потерей. Драгоценное сырье в виде солей с ним уходит в шлаки – отходы производства. Поэтому, промышленный сор становится дополнительным источником драгоценностей, подвергаясь переработке. С тонны получают от 300-от до 4500 граммов.
Извлеченный благородный цветной металл обрабатывают 2-мя способами. Простым считается литье. Нужно расплавить сырье и залить в форму из воска, меди, дерева или свинца. Остывший сплав – готовое изделие, которое нужно достать из формы и отполировать.
Сложным способом обработки драгоценных металлов является чеканка. Вместо плавки идет разогрев до размягчения. В этом состоянии сырье превращают молотками в тонкий лист. Его формируют на подложке из свинца. По благородному листу часто и сильно бьют молотками с одной, или обеих сторон, придавая форму.
Если нужен дополнительный декор, изделие отправляют на наковальню. Здесь тоже работают молотками, а еще чеканами и пуансонами. Так именуют подобия тупых шил, металлические шарики. У одного мастера может скопиться около сотни чеканов разной формы.
Мастера разных эпох и местностей использовали разные чеканы. По ним современные историки определяют временную и культурную принадлежность драгоценных артефактов, находимых во время раскопок, ремонтных работ в старинных особняках. Если же говорить о природном, еще необработанном металле, его добывают иначе.
Как добываются драгоценные металлы
Драгоценные металлы могут встречаться в самородном виде, то есть простого вещества без примесей. Выглядит оно как песчинки или слитки неправильной формы. Интересно, что серебро образует самородки реже золота. Однако, общее число аргентума на земле больше, чем солнечного металла. Поэтому золото и ценят выше.
В самородках добыть металл проще. Как правило, слитки чистого элемента образуют россыпи на поверхности земли. Ходи, да собирай. Часть сырья уносят со своими водами реки. Тогда, драгоценности намывают.
Так старатели именуют осаждение того же золота из речного песка во время его промывки в лотках. Благородные металлы тяжелее прочих компонентов дна водоема. Песок смывается вместе с жидкостью, а на дне лотка остаются искрящиеся частицы.
Самый трудоемкий и дорогостоящий способ добычи благородных элементов – их выделение из руды. Залегает она, обычно, на глубине. Значит, нужно достать каменную массу и поднять на поверхность.
Состоит руда из множества элементов и их соединений. Значит, нужно механическим и химическим путями разделить металлы, очистить от примесей. Однако, именно добыча драгоценностей из руды дает промышленные объемы.
Те же россыпи истощены во времена золотых лихорадок. В 21-ом веке находят лишь единичные самородки, а промышленникам нужен беспрерывный поток сырья. Правда, и рудники истощаются.
В разработку пускают залежи все с меньшим и меньшим содержанием драгоценного металла на тонну породы. Пока, реагируя на истощение запасов и спрос на них, биржевики задирают ценник за грамм, геологоразведчики ищут новые месторождения.
Благородные металлы – перечень, полезные свойства и маркировка драгметаллов
Каждый член этого элитарного металлического клуба наделен неординарными характеристиками. Список драгоценных металлов со временем менялся, сегодня здесь менее десятка позиций.
Что считать драгоценным металлом
Согласно российскому законодательству, в группу драгоценных металлов зачислены восемь позиций:
Перечень драгметаллов определен ГОСТом России – Р 52793-2007 ( ознакомиться с ГОСТом Р 52793 — 2007 ).
Основные виды драгоценных металлов – золото, серебро, платиновый сегмент (платиноиды).
Второе наименование драгоценных металлов – благородные металлы.
История
Тысячи лет назад людям были доступны серебро и золото. Золотые украшения как атрибут власти могли носить только владыки и правители. Позже к ним присоединилась аристократия, затем богачи попроще – купцы, пираты.
В эпоху промышленной революции (1850-е годы) перечень пополнили платина и иридий. Благородные элементы стали служить практическим нуждам.
Сегодня сферы использования шире: медицина, hi-tech, космос, лазеры, гаджеты.
Добыча и технологии получения
Тонна добытого горного сырья содержит полграмма драгметаллов. Глобальные годовые объемы (кроме золота, серебра и платины) символичны – измеряются тоннами. Однако стоимость такова, что в денежном выражении драгоценному материалу достается 5% (в 100 тысяч раз больше доли добычи).
Драгметаллы добывают тремя способами.
Добыча из недр (первичная) – способ №1
Первичная добыча подразумевает извлечение драгметаллов из рудной массы, обогащение, выплавку чистого металла.
Золотодобыча
В сегменте драгмета лидирует золотодобыча. Рентабельна разработка россыпей с содержанием 0,11-0,51 г металла на тонну общей массы либо коренных месторождений (1,1 – 4,9 г).
Данный способ производства сегодня основной, но бесперспективный: дорогой, экологически грязный. Плюс истощение месторождений.
Рециклинг – способ №2
Рециклинг – это переработка лома с целью извлечения и повторного использования драгоценного металла.
Переработка и утилизация драгоценных металлов со микросхем
Ассортимент широк. Прежде всего, это утратившие эстетические кондиции ювелирные изделия.
Источники сырья
Другие источники драгмета во вторичном сырье:
- Изношенная начинка заводского оборудования, КИП, автоматики, аккумуляторы.
- Не подлежащая ремонту домашняя техника (телевизоры, холодильники, радиоприемники, музыкальные центры).
- Отходы промышленных предприятий.
- Лабораторный инструментарий (химическая посуда, другие изделия).
- Фрагменты, покрытые такими металлами.
На первое место как источник лома стремительно выходят ноутбуки, смартфоны, оборудование для майнинга, другие гаджеты.
Содержание драгметаллов во вторичном сырье на два-три порядка больше, чем в природных источниках добычи.
Плюсы
«Добыча» драгметалла, бывшего в употреблении, перспективна:
- Технология проще, в разы дешевле, не загрязняет природу.
- Высокий процент благородных металлов (по сравнению с добычей из руды).
- Неистощаемый источник сырья.
Свойства драгоценных металлов после переработки не меняются.
Задействуя рециклинг, можно повторно использовать почти половину драгоценных металлов.
Попутная добыча – способ №3
Драгоценные компоненты «изымаются» из рудного материала смешанного состава.
Где применяются
Невосприимчивость к внешним воздействиям, эстетичность, пластичность, другие полезные утилитарные характеристики сделали “драгмет” материалом красивых вещиц, медицины, высоких технологий.
Сфера красоты
Золото, серебро, платина – традиционные ювелирные металлы. В отличие от платины как базового материала ювелирных изделий, родием их только покрывают. Результат родирования – желтое золото выглядит более аристократичным белым, повышается порог прочности.
Украшения из золота
Это декоративный материал (особенно серебро). Канделябры, шкатулки, пудреницы радуют глаз, делают жизнь приятнее.
Серебряное кольцо с ониксом
Промышленность
Промышленниками оценены термостойкость, химическая инертность материалов:
- Золото, родий, серебро – гальванопокрытие плат, контактов.
- Это основа припоя, начинка особо плотных аккумуляторных батарей, материал термопар.
- Лигатура к рядовым металлам.
- Компонент термоэлементов, релейных контактов, других изделий.
- Платиноиды – обязательный ингредиент оборудования для работы в экстремальных условиях.
- В химпроме это материал лабораторных емкостей, катализатор.
- Военными драгмет затребован как составляющая боеприпасов, лазеров, оболочек бомб.
Пластической хирургией отработана технология вшивания под кожу золотых «молодильных» нитей.
Для ученых золото – материал в процессе изучения потенциала радиоактивных материалов.
Финансы
Главная область применения благородных металлов – банковско-финансовая:
- Золото, платина, палладий относятся к валютным ценностям: центробанки многих стран причисляют их к резервам наряду с валютой, рассчитываются ими друг с другом.
- Это инструмент частных инвесторов. Особенно в виде слитков и монет, которые чеканят Национальные банки многих стран.
Монеты из драгоценных металлов – апробированный способ хранения капитала.
Мировой лидер по производству палладия – Россия, платины – Южная Африка.
Для чего нужна маркировка и как она наносится
Драгоценные металлы – маркер богатства и статуса. Чтобы отличить их от железа, прочих «простолюдинов», каждое изделие помечается особым знаком.
Клеймение и маркировка драгметаллов
Этого же требует закон: изделия из драгметаллов обязательно снабжаются клеймом.
Клеймо как гарантия
Клеймо – не просто «украшение»:
- Это государственный пробирный знак.
- Клеймятся только изделия, соответствующие национальным стандартам качества.
- Отсутствие клейма сигнализирует: украшение из драгоценных камней и металлов, другое изделие госпроверку не прошло. Состав может быть любым.
Второй элемент маркировки изделия – оттиск-логотип производителя.
Как наносится
Метод нанесения клейма (клеймения) выбирается исходя из конфигурации изделия:
- Механический. Самый распространенный. Раньше шаблон клейма впечатывали ударом молотка. Сегодня процедура доверена станку-автомату.
- Электроэрозийный. Клеймо выжигается искрой. Применяется для пустотелых, ажурных изделий.
- Лазерный. Абрис клейма создается лазером. Оптимальный вариант для рельефных пустотелых изделий.
Последний способ клеймения – самый трудно подделываемый.
Структура клейма
Описание клейма включает три параметра:
- Шифр Госинспекции пробирного надзора. Буква русского алфавита (в каждом регионе РФ своя).
- Проба. Трехзначная цифра, показывающая содержание драгоценных металлов в сплаве. То есть, сколько мг чистого драгметалла содержит 1 г конкретного изделия.
- Изображение удостоверения. Молот с серпом по центру пятиконечной звезды либо обращенный вправо профиль женской головки в кокошнике.
Правильно читать клеймо помогает также его форма.
Это стилизованное изображение предмета:
В России для обозначения драгоценных металлов, материалов с ними применяется кириллица: Зл, Пл, Ср, Пд, Рд, Ир, Ру, Ос. Например, обозначение ПдРу 94-6 обозначает палладиево-рутениевый сплав.
Первым в маркировке сплава размещается количественно доминирующий элемент.
Клеймение в разных сферах
Пробирное клеймо полезно не только ювелирам:
- Для металлургии это информация о составе сплавов с драгметаллами в качестве лигатур.
- Финансисты оценивают драгметаллы как биржевой товар, средство инвестирования.
- Нумизматы ориентируются по нему при оценке монет.
Платиноиды добавляют к сплавам благородных металлов, чтобы «подтянуть» утилитарные характеристики (твердость, пластичность, цвет) до заданных параметров.
Стоимость драгоценных металлов исчисляется граммами либо тройскими унциями.
Биржевые цены (середина 2021 года, $/г):
- родий – 719,5;
- иридий – 196,1;
- палладий – 89,5;
- золото – 59,9;
- платина – 37,2;
- рутений – 24,4;
- осмий – 12,8;
- серебро – 0,89.
Самый дорогой драгметалл на планете – родий. Самый дешевый компонент в группе благородных металлов – серебро.
Основа мировых котировок этого сегмента на бирже – Лондонский фиксинг. Это ежедневная процедура по установлению цены, проводимая на торгах Лондонского рынка драгоценных металлов.
СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ: Металлы и сплавы
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.
Химические свойства платиновых металлов имеют много общего. Удобнее всего проследить это, если рассматривать диады, образованные стоящими одним под другим легким и тяжелым платиновыми металлами.
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
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.).
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.
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.
Краткое описание документа:
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:
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Читайте также: