Энциклопедия Технологий и Методик

оооооооооооооооооооооооо

Энциклопедия Технологий и Методик
 
Домашние промыслы
 
Ювелирное дело

Домашние технологии получения
серебра, золота и платины…
– из отходов и вторсырья

Общие понятия химических реакций при получении серебра, золота, платины, палладия

 

Серебро (Ag)

Серебро. Химический элемент, символ Ag (лат. Argentum, от лат. – светлый, белый, англ. Silver, франц. Argent, нем. Silber). Имеет порядковый номер 47, атомный вес 107,8, валентность I. II, плотность 10,5 г/см3, температура плавления 960,5°С, кипения 2210°С.

Серебро получают амальгированием или выщелачиванием. При выщелачивании серебро растворяется под действием концентрированного раствора KCN или NaCN в дистиллированной воде. Из полученного комплексного цианистого соединения K[Ag(CN)2], Na[Ag(CN)2], металлическое серебро осаждается при пропускании через раствор электротока ([Ag(CN)2] Ag + 2CN), плотным металлокерамическим кристаллическим слоем на катоде. Соляная и разбавленная серная кислота на Ag не действуют. Серебро хорошо растворяется в азотной кислоте HNO3, поэтому азотная кислота применяется при отделении Ag от золота Аu, которое в HNO3 не растворяется:
Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2 + Н2О.

Все соединения Ag под действием восстановителей (например, формалина, гидрозина) легко восстанавливаются с выделением металлического Ag. Процесс амальгирования аналогичен золоту Аu. Большое количество Ag используется для электрических контактов и в серебряно-цинковых аккумуляторах.

Серебро – металл белого цвета, практически не изменяющийся под воздействием кислорода воздуха при комнатной температуре, однако из-за наличия в воздухе сероводорода со временем покрывается тёмным налётом сульфида серебра Ag2S:

4Ag + O2 + 2H2S = 2Ag2S + 2H2O.

Удалить этот сульфид с поверхности серебряного изделия можно механически, используя различные чистящие пасты или тонкий зубной порошок.

Серебро устойчиво в воде, соляная, разбавленная серная кислота и царская водка на него не действуют, поскольку на поверхности металла образуется защитная плёнка его хлорида AgCl. Серебро растворяется в азотной кислоте:

Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O.

Как и золото, серебро взаимодействует со щелочными растворами цианидов.

При добавлении к раствору нитрата серебра щёлочи выделяется тёмно-коричневый осадок оксида серебра:

2AgNO3 + 2NaOH = 2NaNO3 + Ag2O + H2O.

Серебро хорошо полируется, имеет высокую (95%) отражательную способность (лучшие зеркала делают с использованием серебра); оно обладает хорошей ковкостью (уступает только золоту) и самой высокой из всех металлов тепло- и электропроводностью. Чтобы повысить твёрдость и прочность серебра, его используют в сплавах с другими металлами.

Серебро хорошо паяется мягкими припоями, используется как основа группы твёрдых припоев, для предварительного серебрения радиодеталей перед пайкой, в контактах реле, в разъёмах, для чеканки монет, изготовления ювелирных изделий, столовых приборов, медицинских инструментов, производства серебряно-цинковых аккумуляторов, для кинофотоматериалов и т.д. Для особо ответственных приборов чистое серебро служит материалом предохранителей.

Серебро для конструкционных целей используют обычно в виде сплавов. Его применяют также в качестве легирующего элемента и для нанесения защитных антикоррозийных покрытий.

Ионы серебра обладают хорошими антисептическими свойствами и уже в незначительной концентрации стерилизуют питьевую воду, убивая микроорганизмы. Ещё древние египтяне клали на открытые раны серебряные пластинки: тогда рана не загнивала и быстро заживала.

Серебро является постоянным спутником золота и часто находится в нём в виде примеси.

Основные физические и механические свойства серебра:

Атомная масса ....................................................... 107,87
Плотность, г/см3 ...................................................... 10,49
Температура, °С:
          плавления .................................................... 960,5
          кипения ........................................................ 2210
Скрытая теплота плавления, кал/г ................................ 25
Удельная теплоёмкость, кал/ (г . град) ....................... 0,056
Удельное электросопротивление, мкОм . см ................. 1,62
Теплопроводность, кал/ (см . сек . град) .................... 0,974

Серебро интенсивно растворяется в подогретой разбавленной азотной кислоте. При этом цвет кислоты не изменяется.

Серебряная цепочка.

 

Золото (Аu)

Золото. Химический элемент, символ Au (лат. Aurum, от лат. аurora – богиня утренней зари, англ. gold, франц. оr, нем. Gold; индоевропейский корень «гол» («блестящий», «желанный») лёг в основу немецкого и английского «голд»). В славянском названии металла также есть сходство с эпитетами, обозначающими солнце и солнечный свет. Имеет порядковый номер 79, атомный вес - 197,0, основную валентность III, плотность 19,3 г/см3, температуру плавления 1063°С, температуру кипения 2970°С.

Золото – металл красивого жёлтого цвета, который с трудом образует химические соединения, золото химически устойчиво на воздухе даже при сильном нагревании, в воде и отдельных кислотах. Золото вместе с рутением, родием, палладием, осмием, иридием и платиной входит в группу благородных металлов, получивших своё название из-за весьма стойкого «нежелания» подвергаться химическим воздействиям и вступать в реакцию.

Золото получают амальгированием или выщелачиванием. При амальгировании золото растворяется в ртути (Hg), образуя амальгаму, которая при содержании Аu более 15% становится твердой. Из полученной амальгамы ртуть отгоняется в конденсирующих приспособлениях, оставляя в виде конкреций Аu (золото) и Ag (серебро). Очистка Аu от серебра рассматривается ниже. Для выщелачивания применяют раствор цианида натрия или калия - NaCN или KCN (концентрированный раствор в дистиллированной воде), в котором Аu растворяется в присутствии кислорода (продув воздухом) с образованием комплексных анионов [Au(CN)2] - диционо-золотокислый калий:
4Аu + 8CN + О2 + 2H2O = 4[Au(CN)2] + 4OH.

Из полученного раствора золото выделяют металлическим цинком (опилки Zn) в коллоидный осадок: 2[Au(CN)2] + Zn = [Zn(CN)4]2 + 2Аu. Осажденное золото обрабатывают для отделения от него цинка разбавленной серной кислотой, промывают и высушивают. Дальнейшая очистка Аu от примесей (главным образом, от серебра) производится обработкой его горячей концентрированной серной кислотой Н2SO4 или нужен электролиз. Аu также легко растворяется в «царской водке» (смесь соляной НСl и азотной HNO3 кислот 1:4), образуя комплексную золотохлористоводородную кислоту H(AuCl4), которая кристаллизуется при выпаривании в виде светло-желтых игл состава H(AuCl4) 4H2O. Также легко Аu растворяется в «хлорной воде» и в аэрируемых, т.е. продуваемых воздухом, растворах цианидов щелочных металлов.

Все соединения Аu легко разлагаются при нагревании с выделением металлического Аu. Ввиду мягкости Аu употребляется в сплавах, обычно с серебром или медью. Эти сплавы применяются и для электрических контактов. Работа с данными реактивами требует большой осторожности, так как все они смертельно ядовиты. Наличие Аu в радиодеталях определяется по паспорту детали и по характерному цвету покрытий.

«Царя металлов» - золото – растворяет смесь соляной и азотной кислот (три части соляной кислоты по объёму и одна — азотной), которая из-за этого получила название «царской водки». В ней металл растворяется с образованием золотохлористоводородной кислоты:

4HCl + HNO3 + Au = H (AuCl4) + NO + 2H2.

С хлором золото реагирует только при нагревании:

2Au + 3Cl = Au2Cl6.

В присутствии кислорода золото растворяется в растворах цианидов – солей цианистой кислоты HCN:

8KCN + O2 + 4Au + 2H2O = 4K (Au(CN))2 + 4KOH.

Соединения золота непрочны, легко восстанавливаются до металла. Интересна с этой точки зрения реакция трихлорида «благородного» золота и дихлорида «неблагородного» олова – хлорид восстанавливается хлоридом:

2AuCl3 + 3SnCl2 = 2Au + 3SnCl4.

Золото имеет высокую отражательную способность и хорошо полируется; оно обладает высокой пластичностью и прокатывается в листы толщиной до 0,0001 мм., а из 1 грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км. Золото – прекрасный проводник тепла и электрического тока, уступающий в этом отношении только серебру и меди. Удельная теплоёмкость его сравнительно невелика.

Золото легко паяется мягкими припоями. При нагревании золота выше температуры его плавления оно заметно улетучивается, образуя жёлто-зелёный пар.

Оно хорошо сплавляется с кремнием и германием, в технике слабых токов в качестве материалов контактов могут служить чистое золото, сплавы золота с серебром, золота с платиной, тройной сплав из золота, серебра и платины. Чистое золото служит материалом для предохранителей особо ответственных приборов. Золото применяют для изготовления медицинских инструментов.

Ввиду мягкости золото употребляется в сплавах. Сплавы золота с другими металлами не только понижают температуру их плавления, но и изменяют механические свойства золота. Например, серебро и медь повышают его твёрдость, и это широко используется в промышленности. Золото и его сплавы используют для золочения, изготовления ювелирных изделий и зубных протезов.

Существует более 14-ти оттенков золота. От «белого золота» до «чёрного золота» (жёлтое, красное, розовое, зелёное или лимонное, синее и т.д.). Сплав, известный как «белое золото», - это сплав золота с палладием. Десятая часть палладия придаёт слитку бело-стальной оттенок. Платина окрашивает золото в белый цвет даже интенсивнее палладия. Никель тоже позволяет получить золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтоватым оттенком. Известен золотой сплав синего цвета. В качестве примеси он содержит железо.

Существует также чёрное золото. Это сплав золота красивого мягкого чёрного цвета. Расшифровать секрет добавок можно, а технологию изготовления – сложно.

При восстановлении растворов хлорного золота в определённых условиях оно выпадает в коллоидном состоянии, окрашивая раствор в рубиново-красный цвет. Образование коллоидного золота используют при производстве стекла. При охлаждении такое золото равномерно распределяется в массе стекла и сообщает ему рубиново-красную окраску (см. также электрофорез коллоидного раствора золота).

Содержание золота в ювелирных изделиях, монетах, медалях, зубных коронках выражают пробой; обычно добавкой служит медь. (Проба – количественное содержание металла в сплаве, выражается числом частей металла в 1000 частях (по массе) сплава, чистому металлу соответствует 1000-я проба, проба 585 означает сплав, в котором 58,5 % золота). 583-я проба была при СССР; сейчас 585-я — подогнали под мировые стандарты. 585-я чаще всего используется в ювелирной промышленности, 750-я — реже. 750-я, в основном, используется в изделиях с драгоценными камнями.

Ежегодно в мировой электронной промышленности используется несколько сот тонн золота.

Золото также используется как международный денежный эквивалент.

Основные физические и механические свойства золота:

Атомная масса ....................................................... 197,0
Плотность, г/см3 ..................................................... 19,32
Температура, °С:
          плавления .................................................... 1063
          кипения ........................................................ 2700
Скрытая теплота плавления, кал/г ............................. 14,96
Удельная теплоёмкость, кал/ (г . град) ..................... 0,0312
Удельное электросопротивление, мкОм . см ................. 2,42
Теплопроводность, кал/ (см . сек . град) ..................... 0,70

Золото. Полуграммовый шарик расплющен до размера трёхкопеечной монеты СССР.

В царской водке золото покрылось мелкими пузырьками и началось интенсивное выделение более крупных пузырьков. При нагревании на водяной бане выделяется бурый газ. Прошло несколько минут — кислота уже пожелтела.

После растворения золота кислота стала от почти бесцветной прозрачной до цвета лимонада. Чем больше концентрация золота, тем темнее цвет.

Золотое кольцо.

 

Платина (Pt)

Платина. Химический элемент, символ Pt (лат. Platinum, от исп. рlata – серебро, серебришко, англ. Platinum, франц. Platine, нем. Platin), имеет порядковый номер 78, атомный вес 195,23, валентность II, плотность 21,45 г/см3, температуру плавления 1773,5°С, температуру кипения 4410°С.

Выделение платины аналогично золоту. При растворении платины в «царской водке» получается гексохлорплатиновая кислота H2(PtCl6), которая при выпаривании раствора выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава H3(PtCl6) 6H2O, которые при дальнейшем нагревании разлагаются с выделением Pt.

Платина имеет бело-серую окраску, схожую по цвету со сталью и практически нерастворима ни в воде, ни в кислотах, за исключением горячей царской водки (действует на неё также бром), при взаимодействии с которой образуется платинохлористоводородная кислота H2(PtCl2):

Pt + 6HCl + 2HNO3 = H2(PtCl6) + NO + NO2 + 3H2O.

Образующаяся при этом платинохлористоводородная кислота хорошо растворима в воде. Из водных растворов эта кислота при упаривании выпадает в виде красно-коричневых кристаллов состава H2(PtCl6). 6H2O. Практическое значение имеют две соли этой кислоты – хлорплатинат калия K2(PtCl6) и, особенно, малорастворимый в воде хлорплатинат аммония (NH4)2(PtCl6). Именно в виде этого соединения платину при переработке отделяют от других металлов. При прокаливании хлорплатинат аммония разлагается:

(NH4)2(PtCl6) = Pt + 2Cl2 + 2NH3 + 2HCl.

Образуется порошок платины – «платиновая губка», «платиновая чернь». Далее этот порошок прессуют и плавят.

Платина пластична, хорошо полируется и обладает большой отражательной способностью. Наряду с палладием и иридием она имеет очень низкую тепло- и электропроводность, низкую удельную теплоёмкость.

Платина в чистом виде очень мягка, поэтому её легируют иридием, родием и другими металлами.

Металлы платиновой группы нашли самое широкое применение в технике и промышленности, а также в ювелирном деле.

Платину применяют для изготовления лабораторной посуды и аппаратуры для химических лабораторий, в качестве нерастворимых анодов в производстве перекиси водорода, перхлоратов. Платиновые катализаторы используют в химии для реакций гидрогенизации и дегидрогенизации, восстановления нитросоединений и галоидных соединений, в производстве серной кислоты контактным способом, при получении синильной кислоты.

В производстве аммиака и азотной кислоты применяют катализаторные сетки, изготовленные из сплавов платины с родием и палладием, а в производстве синильной кислоты — сетки из сплава платины с родием.

Платину, платиновые металлы и их сплавы широко используют при изготовлении контактов, катодов и антикатодов рентгеновских трубок, электрических сопротивлений, плавких предохранителей, аппаратуры связи, термопар.

Основные физические и механические свойства платины:

Атомная масса ........................................................ 195,09
Плотность, г/см3 ...................................................... 21,45
Температура, °С:
          плавления ..................................................... 1773
          кипения ........................................................ 4410
Теплота плавления, кал/г .......................................... 27,8
Удельная теплоёмкость при 20°С, кал/ (г . град) ......... 0,0317
Удельное электросопротивление при 25°С, мкОм . см .... 10,3
Теплопроводность, кал/ (см . сек . град) ..................... 0,165

Кусочки платины.

Начало реакции в царской водке при комнатной температуре. Внизу, возле кусочков платины, еле видно покраснение кислоты.

Течение реакции в подогретой царской водке. Интенсивно выделяются пузырьки.

Окончание реакции. Кислота стала непрозрачной красно-коричневого цвета.

Осаждение платины из царской водки. Получается осадок жёлтого цвета, почти нерастворимый в воде. Платиновые соединения после высушивания и прокаливания выделяют из PtCl4 весь хлор и остаётся порошкообразная металлическая платина, которую можно переплавлять.
Прокаливать можно с содой.

Платиновая чернь — чёрный порошок.

 

Палладий (Pd)

Палладий. Химический элемент, символ Pd (лат. Palladium, открыт в 1803 году и назван в честь малой планеты Паллады, открытой в 1802 году), имеет порядковый номер 46, атомный вес 106,4, основную валентность II, плотность 12,6 г/см3, температуру плавления 1554°С, температуру кипения 4000°С.

Палладий имеет более светлую окраску, чем платина, но темнее серебра; он химически устойчив на воздухе и в воде, растворяется в горячей, слегка разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата палладия Pd(NO3)2.

Палладий при растворении в царской водке образует хлористый палладий, который с соляной кислотой даёт палладохлористоводородную кислоту H2PdCl6. Соль — хлорпалладозамин [Pd(NH3)2Cl2], которая получается после последовательной обработки палладохлористоводородной кислоты и образующихся при этом соединений, имеет малую растворимость и поэтому используется для выделения палладия из растворов. При нагревании хлорпалладозамин разлагается, при этом хлористый аммоний и хлористый водород выделяются в виде газа, а палладий остаётся в виде металлической губки.

При температурах от 400°С до 850°С палладий покрывается светло-фиолетовым окисным слоем, который исчезает при более высоких температурах. Как легирующий металл, палладий улучшает свойства платины, осветляет её окраску, а также способствует отбеливанию сплава при получении белого золота.

Чистый палладий используют для очистки водорода, палладиевые покрытия применяют для изготовления сосудов для перегонки плавиковой кислоты.

Основные физические и механические свойства палладия:

Атомная масса ........................................................... 106,4
Плотность, г/см3 ......................................................... 12,6
Температура, °С:
          плавления ........................................................ 1554
          кипения ........................................................... 4000
Теплота плавления, кал/г ............................................ 37,8
Удельная теплоёмкость при 20°С, кал/ (г . град) ........... 0,0586
Удельное электросопротивление при 25°С, мкОм . см ...... 9,96
Теплопроводность, кал/ (см . сек . град) ....................... 0,161

Палладий растворяется в азотной кислоте, окрашивая её в жёлтый цвет.

 

 

ВНИМАНИЕ !
Запрещается любая републикация, полное или частичное воспроизведение материалов данной статьи, а также фотографий, чертежей и схем, размещенных в ней, без предварительного письменного согласования с редакцией энциклопедии.

Напоминаю! Что за любое противоправное и противозаконное использование материалов, опубликованных в энциклопедии, редакция ответственности не несет.

Составитель сборника: Патлах В.В. г.Пенза, 2007 г.
http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.

 

оооооооооооооооооооооооо