Общие сведения и методы получения. Золото (Аu) Д благородный металл желтого цвета с приятным блеском. Известно с древних времен (за 12 тыс. лет до н. э.). Среднее содержание золота в земной коре (1÷6)*10^-7 % (по массе). Золото наряду с его ближайшими аналогами по группе медью и серебром относится к самородным металлам. Кроме того, известно до 20 минералов, содержащих, помимо золота, некоторые другие элементы, в том числе медь, железо, теллур, селей. Самородное золото чаще всего содержит до 10Д15 % Ag. При более высоком содержании серебра (35Д45 %) минерал становится серебристо-белым с зеленоватым оттенком; он носит название электрум. Практически ~97 % всего добываемого золота получают из самородного золота и лишь остальные ~3 % из его теллуридов, образующих минералы калаверит (АuТе₂), кренмерит (Au,Ag)Te, сильванит (AuAgTaTe₄) и петунит (AgAuTe₂). ГОСТ 6835- 80 регламентирует химический состав золота и его сплавов с серебром, медью, платиной, палладием, а также примерные области применения золота и его сплавов. Согласно ГОСТ в СССР выпускают две марки золота следующего химического состава (по примесям), %:

Характеристикой степени чистоты золота является его проба, которая отражает содержание этого металла в 1000 ч сплава. Так, проба 560 указывает, что данный образец содержит 56 % золота и 44 % примесей, которыми могут быть серебро, медь и другие металлы.

Физические свойства. Атомные характеристики. Атомный номер 79, атомная масса 196,967 а. е. м., атомный объем 10,2*10^-8 м³/моль. Атомный радиус (металлический) 0,144 нм, ионный радиус Аu⁺ 0,137 нм, ковалентный радиус 0,134 нм.  Природное золото состоит из стабильного изотопа ¹⁹⁷Аи. Получено 20 радиоактивных изотопов с массовыми числами 184Д 196, 198Д204 и периодами полураспада от нескольких секунд до 185 сут. Золото Д мономорфный металл, имеет г. ц. к. решетку с периодом а =0,40785 нм. Энергия кристаллической решетки 345 мкДж/кмоль. Электроотрицательность 2,4. Потенциалы ионизации атома золота (эВ): 9,223; 20,5. Работа выхода электронов ф = 4,53 эВ. Плотность. При комнатной температуре плотность золота  = 19,299 Мг/м³; при плавлении и последующем повышении температуры: 

Отношение dp/dT для жидкого золота равно 1,5 мг/(м³*К).

Электрические и магнитные. Удельная электрическая проводимость σ золота в зависимости от температуры:

Удельное электрическое сопротивление золота ρ в зависимости от температуры:

Температурный коэффициент электрического сопротивления золота в интервале 273Д373 К равен α =3,70*10^-3K^-1. При плавлении электрическое сопротивление золота возрастает в 2,08 раза. В термопаре золото Д платина золото проявляет отрицательную т. э. д. с. по отношению к платине при температуре горячего спая 173,2 К. В этом случае Е=-390 мкВ. С повышением температуры т. э. д. с. меняет знак и при 373,2 К Е=+780 мкВ. Абсолютный коэффициент т. э. д. с. Е= + 1,1 мкВ/К. Максимальное значение коэффициента вторичной электронной эмиссии золота =1,46 и соответствует ускоряющему напряжению первичных электронов Ер, равному 0,75 кэВ. Постоянная Холла золота высокой чистоты при комнатной температуре R=(Д0,69±0,0009) *10^-10 м³/Кл, при 800 К R = (Д0,74+0,0074) *10^-10 м³/Кл.

Золото Д диамагнетик; магнитная восприимчивость χ =Д0,142*10^-9 при 293 К.

Тепловые и термодинамические. Температура плавления 1064,2 ⁰С, температура кипения  2877°С, характеристическая температура 161,6 К, удельная теплота плавления 64,4 кДж/кг, удельная теплота сублимации, отнесенная к 298 К, = 1873 кДж/кг. При плавлении происходит увеличение объема на ΔV=2,79*10^-6 м³/кг, или ΔV/V=0,055. При увеличении давления температура плавления золота возрастает и при 6,56 ГПа достигает 1565 К; dT/dP = 60 К/ГПа. Удельная теплоемкость Cр золота значительно возрастает при повышении температуры: при 1 К Cр =0,088 Дж/(кг*К),а при 5 К 4,5 Дж/(кг*К). Средняя удельная теплоемкость золота в интервале 273Д373 К составляет 130 Дж/(кг*К). Электронная теплоемкость Cэл =[0,764 мДж/(моль*К²)]*T.

Теплопроводность λ золота чистотой 99,9 % в зависимости от температуры:

Температурный коэффициент линейного расширения при низких температурах описывается формулой а=аТ+bТ³:

При повышении температуры характер роста α существенно изменяется и при температурах ~ 100 К становится практически линейным.

Молярная энтропия s° золота в зависимости от температуры:

Давление насыщенного пара р золота в зависимости от температуры:

Давление пара золота при температуре его плавления (1337 К) равно 24,32*10^-4 Па. Поверхностное натяжение σ жидкого золота при температуре плавления: σ=1140 мН/м, dσ/dT= Д 0,52 мН/(м*К). Поверхностная энергия v кристаллического золота v =1165 мДж/м² для грани (100) и v = 1020 мДж/м² для грани (111). Эиергия дефекта упаковки 52 мДж/м². Динамическая вязкость золота при температуре плавления η = 5,0 мПа*с.

Параметры самодиффузии (предэкспоненциальиый множитель Do и энергия активации Е) золота:

Параметры взаимной диффузии элементов в золоте (по объему зерна):

*Примечание. Образуется твердый раствор.

Оптические. Излучательная способность (спектральный е_λ и интегральный е_т коэффициенты излучения) золота:

*Гладкая поверхность. ** е_т

Отражательная способность золота (коэффициент отражения n_D) в зависимости от длины волны λ:

Примечанне. Электролитическое полирование.

Показатель преломления золота n в зависимости от длины волны λ:

Примечание. Пленка толщиной 0,025Д0,05 мкм.

Показатель поглощения χ в зависимости от длины волны λ:

Механические свойства. Золото Д малопрочный, легко деформируемый металл. Временное сопротивление золота при комнатной температуре σв = 135-140 МПа, относительное удлинение δ = 50 %, НВ = 245-250 МПа. Твердость по Виккерсу HV в зависимости от температуры:

Микротвердость чистого золота при комнатной температуре 600 МПа; при нагреве снижается до 367 МПа при 300 °С и до 152 МПа при 400 °С. Модуль нормальной упругости Е у золота высокой чистоты в зависимости от температуры:

В процессе пластической деформацни золото упрочняется очень слабо из-за большой склонности к рекристаллизации в процессе деформирования. Температура рекристаллизации близка к комнатной. Небольшие добавки (0,1Д0,25 %) меди, серебра значительно повышают температуру рекристаллизации. Сжимаемость золота х =0,617*10^-11 Па^-1.

Химические свойства. Наиболее характерная степень окисления золота +3; известны соединения золота со степенями окисления +1 и +2.

Золото Д малоактивный в химическом отношении металл, нормальный электродный потенциал реакции Au³⁺+3 e=Аu при 298 К Фо=  1,498 В. Для одновалентного золота Аu⁺+е=Аu, при нормальных условиях этот потенциал составляет 1,962 В. В ряду напряжений, металлов золото располагается правее водорода, причем дальше всех остальных металлов. Поэтому в растворе соляной, серной и других кислот при отсутствии окислителей золото не растворяется. Хорошо растворяет золото смесь кислот, состоящая из 1 объема азотной кислоты и 3Д4 объемов соляной («царская водка»). На воздухе золото не изменяет своего цвета и не взаимодействует с кислородом даже при иагревании до 400 °С. При обычных условиях поверхность золота покрыта тончайшим адсорбированным слоем кислорода, однако непосредственно, даже при нагреве, золото не соединяется не только с кислородом, но и с серой, и селеном. Оксид Аu₂О и оксид Аu₂О₃ могут быть получены только косвенным путем. С водородом золото не реагирует даже при высоких температурах. Однако летучие гидриды типа АuН образуются в небольших количествах при обдувке золота струей водорода при температурах выше 1425 °С. Воздействуя на золото атомарным водородом, удается получить бесцветный твердый гидрид, который очень неустойчив. Водород крайне незначительно растворяется в твердом золоте. Максимальная растворимость при 900°Ссоставляет ~8*10^-4%. При воздействии аммиака на водную суспензию Аu₂О образуется соединение Au₃N*NH₃, которое после промывки разбавленной азотной кислотой переходит в Au₃N*H₂О. В сухом состоянии оба соединения взрывоопасны. Золото не реагирует с углеродом даже при высоких температурах. Соединение золота с этим элементом может быть получено косвенным путем Д воздействием ацетилена на раствор тиосульфатного комплекса золота, при этом образуется желтый карбид Аu₂С₂, точнее ацетилид золота, который крайне взрывоопасен. Золото реагирует с хлором, бромом и иодом. Реакция с бромом протекает при комнатной температуре с образоваинем бромида AuBr₃. С сухим хлором и иодом золото вступает в реакцию только при нагревании, при этом образуется хлорное золото AuCl₃. Теплоты образования АиС1₃ и AuBr₃ соответственно равны 117,08 и 54,15 кДж/моль. В водном растворе хлора (хлорной воде) золото легко растворяется. Еще более активно, чем ионы хлора, действуют на золото ноны CN-. В их присутствии золото окисляется даже кислородом воздуха. Этот процесс лежит в основе получения золота цианидным выщелачиванием из золотоносной руды. Со своими ближайшими аналогами Д серебром и медью Д золото образует непрерывные твердые растворы, аналогичный характер взаимодействия наблюдается при сплавленнн золота с некоторыми элементами VIII группы Д платиной и палладием. В системах золото Д медь и золото Д платина непрерывные твердые растворы существуют лишь при высоких температурах, при понижении температуры наблюдается их распад с образованием упорядоченных металлических соединений, так называемых фаз Курнакова. Золото образует ряд металлических соединений (ауридов) с электроположительными и переходными металлами ПА, IIIA, IVA, VIIA и VIIIA подгрупп. Ограниченные твердые растворы и металлические соединения золото образует со многими элементами, более электроотрицательными по сравнению с ним. Так, золото образует широкие области ограниченных твердых растворов с металлами ПА подгруппы (цинком, кадмием, ртутью), IIIA подгруппы (алюминием, галлием, индием), IVA подгруппы (германием, оловом, свинцом) и VA подгруппы (мышьяком, сурьмой). За пределами растворимости в этих системах образуются соединения, имеющие во многих случаях переменные составы. Характерная черта золота Д большое разнообразие во взаимодействии с другими элементами Периодической системы, связанное с образованием твердых растворов н большого числа металлических соединений различного состава, с различной кристаллической структурой и различной природой химической связи. Все это обусловливает возможность создания на основе золота большого числа сплавов различного назначения.

Технологические свойства и области применения. Из золота марок Зл999,9 и Зл999 изготовляют полуфабрикаты в виде полос, ленты, проволоки. Технология выплавки и последующего производства полуфабрикатов не имеет каких-либо специфических особенностей, так как чистое золото, а также большинство сплавов на его основе высокопластичные и технологические материалы. Отечественная промышленность производит сплавы золота с различным количеством серебра, обладающие высокой коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах и хорошей электрической проводимостью. Их состав регламентируется ГОСТ 6835Д80.

Примечание. Остальное Ag.

Сплавы золота с медью гораздо более прочны, чем сплавы с серебром. Они обладают высокой упругостью и твердостью. Согласно ГОСТ 6835Д80 изготовляют две марки сплавов системы золото Д медь Их химический состав, %:

Примечание. Остальное Сu.

Большое промышленное значение имеют сплавы тройной системы золото Д сереброДмедь (ГОСТ 6835Д80), которые применяют в электротехнической промышленности, ювелирном деле. Высокой технологичностью, хорошим сопротивлением истиранию и износу обладают сплавы золота с платиной и палладием. В нашей стране изготавливают четыре марки сплавов золота с платиной, содержащих 2, 5, 7 и 10 % Pt (ЗлПл2, ЗлПлб и т. д.) и три марки сплавов золота с палладием, содержащих 16, 20 и 40 % палладия (ЗлПд16 и т. д.). Сплавы золота с палладием широко используются для изготовления электроконтактов и элементов термопар. В частности сплав ЗлПд40 имеет по отношению к платине отрицательную т. э. д. с, равную 42 мВ при 273 К. В стоматологии чаще всего используют сплавы, содержащие 75Д90 % золота, с добавками серебра и меди. Иногда в эти сплавы для повышения их жидкотекучести вводят небольшое количество цинка и кадмия.

Состав некоторых зубопротезных сплавов, %:

Многие сплавы на основе золота широко применяются в качестве припоев. Прежде всего следует упомянуть группу тройных сплавов системы АuДAgДСu, состав которых выбирают в зависимости от рабочей температуры изделия и достижимой температуры пайки. Так, широко используемый в электротехнической промышленности припой марки ПЗлМСр75 содержит 75 % Аu; 12,5 % Ag; 12,5 % Сu и плавится в интервале температур (890-900 °С). У припоев этой системы прослеживается определенная закономерность: по мере уменьшения содержания золота снижается температура начала его плавления. Так, припой с 45 % Аu, 30Д35 % Ag и 15Д20 % Сu, применяющийся в стоматологии, плавится в интервале 690Д820 °С. Определенное количество золота ежегодно расходуется на золочение Д покрытие золотом поверхности металлических и неметаллических изделий в декоративных целях, а также в целях защиты от коррозии и др. Существуют разные методы нанесения золота на поверхность: гальваническое осаждение, катодное распыление, вакуумное осаждение, покрытие сусальным золотом, газофазное осаждение и некоторые другие. Использование золота для различного вида покрытий и прежде всего наносимых гальваническим осаждением непрерывно возрастает.