Zlato
ZLATO
História
V roku 800, islamský alchymista Džábir Ibn Hajjan (Geber) objavil kyselinu chlorovodíkovú pomocou zmiešania kuchynskej soli (chlorid sodný) a vitriolu (kyselina sírová). Džábirov objav zlúčeniny, ktorá rozpúšťa zlato, aqua regia, prispel k úsiliu alchymistov nájsť kameň mudrcov.
Keď nacistické vojská počas druhej svetovej vojny napadli Dánsko, maďarský chemik György Hevesy rozpustil Laueoho a Franckovu zlatú medailu Nobelovej ceny, aby predišiel krádeži. Rozpustený roztok umiestnil na poličku v Inštitúte Nielsa Bohra. Po vojne sa Hevesy vrátil do inštitútu, kde našiel roztok nedotknutý, vyzrážal zlato a vrátil ho Nobelovej nadácii. Tá vyrobila pre Laueho a Francka novú medailu.
Kameň mudrcov
Kameň mudrcov bol druh fermentu ktorý urýchlil zrenie a dokázal premeniť (transmutovať) bežné kovy na zlato - dokonalý kov. Bola to predstava minulosti ako vyrobiť zlato.
Vlastnosti
Zlato (lat. aurum) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Au a protónové číslo 79. Zlato je ušľachtilý žltý, stály a veľmi kujný kov známy už od staroveku. Je elektricky aj tepelne dobre vodivý. V prírode sa vyskytuje najmä v rýdzej forme. Vo svojich zlúčeninách sa vyskytuje s mocnosťou Au+3 a Au+1.
Zlato je chemicky veľmi odolný kov. Z bežných anorganických zlúčenín reaguje iba s lúčavkou kráľovskou, v ktorej sa rozpúšťa za vzniku tetrachlorozlatitého katiónu [Au(Cl)4]-. V alkalickom prostredí sa zlato rozpúšťa v prítomnosti kyanidových iónov (za prítomnosti kyslíka), pričom vzniká komplexný kyanozlatnan [Au(CN)2]-.
Špeciálny prípad predstavuje rozpúšťanie zlata v elementárnej ortuti. Už stredovekí alchymisti vedeli, že pri kontaktu zlata s ortuťou veľmi ľahko vzniká zvláštny roztok zlata v ortuti - amalgám. Amalgám pritom zostáva kvapalný aj pri pomerne vysokých obsahoch zlata. Zahriatím amalgámu na teplotu nad 300 °C sa ortuť jednoducho odparí a zostane rýdze zlato.
V roku 1997 objavili japonskí chemici zmes organických zlúčenín, ktorá údajne rozpúšťa zlato. Ide o zmes jódu, tetraetylamoniumjodidu a acetonitrilu, ktorá pri teplote varu (82 °C) tvorí nasýtený roztok. Znížením teploty roztoku pod 20 °C sa z roztoku vyzráža čistý kov.
Použitie
Zlato sa používa najmä na výrobu šperkov a to vo forme zliatin so striebrom, meďou, zinkom, paládiom či niklom).
Výskyt
Zlato je v zemskej kôre veľmi vzácnym prvkom. Priemerný obsah je iba 4 - 5 ppb (μg/kg). Aj v morskej vode je jeho koncentrácia veľmi nízka, napriek tomu však vďaka vysokej koncentrácii chloridových iónov nie celkom zanedbateľná. Uvádza sa, že ide o 0,011 μg Au/l. Vo vesmíre pripadá na jeden atóm zlata približne 300 miliárd atómov vodíku.
V horninách sa vďaka svojej inertnosti vyskytuje prakticky iba ako rýdzi kov. Kockový nerast vytvára pliešky a zrná uzavreté najčastejšie v kremennej výplni žíl. Kryštály nie sú hojné, často mikroskopicky rozptýlené v šedom žilnatom kremeni.
Vyskytuje sa rýdze alebo v zliatine so striebrom (elektrum). Po rozrušení žíl sa dostáva do náplavov odkiaľ sa ryžuje.
Najbohatšie svetové náleziská sú v južnej Afrike, na Urale, v Austrálii; okruhliaky zlata (nugety, až kilogramové) v Kanade a na Sibíri. V Česku sú zlatonosné žily v stredných Čechách (napr. Jílové, Roudný), v Jeseníkoch (Zlaté Hory) a v okolí Kašperských hôr, na Slovensku pri Kremnici, ale aj v západnej časti Malých Karpát.
V súčasnosti sú ryžovateľné ložiská zlata už prakticky vyčerpané. Ťažia sa preto ložiská, kde je zlato veľmi jemne rozptýlené v hornine a kov sa z horniny získava hydrometalurgicky. Proces spočíva v jemnom namletí horniny, aby sa do kontaktu s roztokom mohla dostať väčšina prítomných mikroskopických zlatých zrniek. Namletá hornina sa potom lúhuje buď kyslým roztokom svysokým obsahom chloridových iónov a oxidačným prostredím (napr. nasycovanie plynným chlórom alebo pridaním kyseliny dusičnej) alebo naopak roztokom alkalických kyanidov za prebublávania vzdušným kyslíkom. Z roztoku sa potom zlato získava redukciou, napr. prechodom elektrického prúdu - elektrochemicky, keď sa kovové zlato vylúči na zápornej elektróde - katóde. Redukciu je možno previesť aj chemicky pridaním vhodného redukčného činidla (hydrazin, kovový hliník a pod.).
Amalgamačný spôsob ťažby zlata z rúd sa používal v minulosti pre ťažbu z náplavou, v ktorých sa zlato nachádzalo vo forme väčších oddelených zrniek, ktoré sa však už ťažko získavali ryžovaním. Pre tento účel bola zlatonosná hornina kontaktovaná s kovovou elementárnou ortuťou. Vzniknutý amalgám zlata bol po oddelení horniny zvyčajne jednoducho pyrolyzovaný a ortuť bola odparená do atmosféry. V súčasnosti sa tento postup takmer nepoužíva a ak áno, je zlato z amalgámu získavané šetrnejším spôsobom bez kontaminácie atmosféry parami ortuti.
Ekologické riziká ťažby zlata
Hydrometalurgický postup dobývania zlata z nízkoryzostných rúd predstavuje z ekologického hľadiska veľmi rizikový proces. Nasadenie kyanidových roztokov v tonových až stotonových množstvách predstavuje obrovské riziko v prípade, že dôjde k havárii. Príkladom môže byť katastrofálne zamorenie Dunaja kyanidmi z rumunskej hydrometalurgickej prevádzky v 90. rokoch 20. storočia. Výsledkom bola prírodná katastrofa - stovky ton mŕtvych rýb a ďalších živočíchov a porušenie životnej rovnováhy rozsiahleho územia na desiatky rokov. K haváriam podobného druhu došlo niekoľkokrát aj v juhoamerickej Brazílii, keď bola zamorená rieka Amazon a to nielen kyanidmi, ale aj ortuťou, ktorá sa používa pre tzv. amalgamačný spôsob ťažby. Nemožno zanedbať ani problémy s vhodným uložením tisíctonových množstiev vylúhovanej horniny. Jej poľnohospodárske využitie je v súčasnosti prakticky nemožné a tak tvorí iba odpad, ktorého sa ťažobná spoločnosť musí nejako zbaviť.
Hmotnostný karát je jednotkou hmotnosti používaná pre diamanty, drahokamy alebo perly.
•1 karát = 100 poitov = 0,2 g
Karát je aj miera rýdzosti zlata a platinových zliatin. Jeden karát v tomto význame je 1/24 rýdzosti podľa hmotnosti. Preto 24-karátové zlato je rýdze zlato (99.99%), 12-karátové zlato je 50% čisté, atď.
Priemyslová výroba
Postupným rozpadom a zvetrávaním hornín a minerálov sa zlato dostalo do riek a potokov, ktoré vytvorili nánosy zlatonosného piesku. Najstarší a najjednoduchší spôsob ťažby zlata je ryžovanie, pri ktorom sa tento zlatonosný piesok preosieval a vyberali sa malé čiastočky zlata. V dnešnej dobe sú však takmer všetky významné ryžoviská vyčerpané a zlato sa musí ťažiť z hornín, chudobných na obsah zlata. Najskôr sa tieto horniny rozdrtia a potom sa z nich zlato izoluje ortuťou alebo kyanidom. Pomocou prvého spôsobu zlato možno ziolovať od hlušiny. Tneto spôsob sa už prakticky zriedka používa. Zrniečka zlata sa rozpúšťajú v ortuti a z amalgámu sa zlato izoluje oddestilovaním ortuti. Druhý spôsob výroby zlata je založený na jeho reakcii s roztokom kyanidu (väčšinou kyanid sodný NaCN alebo kyanid draselný KCN) za prístupu vzduchu.
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O 4NaAu(CN)2 + 4NaOH
Výsledný roztok obsahujúci kyanozlatanové anionty ďalej reaguje so zinkom za vzniku elementárného zlata, ktoré sa ďalej čistí a oddeľuje sa od neho striebro, meď a niekedy aj platina.
2Au(CN)2 - + Zn Zn(CN)42- + 2Au
Tieto dve metódy na výrobu zlata sú síce účinné, ale pri neuváženom používaní, čo dnes nie je výnimkou, bohužiaľ veľmi drastické k prírode a životnému prostrediu.
Vlastnosti lúčavky kráľovskej
Je to žltkastá, dymivá kvapalina, mimoriadne silné oxidačné činidlo. Charakteristická pre lúčavku kráľovskú je jej krátka doba účinnosti. Po čase sa začne rozkladať a stráca účinok. Rozpúšťa mnoho ušľachtilých kovov vrátane zlata a platiny, ale napr. tantal a irídium sú voči nej odolné.
Princíp rozpúšťania
Zmes kyseliny dusičnej a kyseliny chlorovodíkovej rozpúšťa vzácne kovy, pretože každá z kyselín plní odlišnú funkciu. Kyselina dusičná je silné oxidačné činidlo, ktoré rozpustí nepatrné množstvo zlata za vzniku zlatitých katiónov (Au3+).
Au + 3 NO3− + 6 H+ → Au3+ + 3 NO2 + 3 H2O (1)
Tie reagujú s chloridovým aniónom za vzniku tetrachlórzlatitého aniónu:
Au3+ + 4 Cl− → AuCl4− (2)
Rovnováha tejto reakcie je silne posunutá vpravo, pretože chloridové anióny odoberajú zlatité katióny z prostredia, čím opätovne posúvajú rovnováhu reakcie (1) doprava a prebieha tak ďalšia oxidácia Au→Au3+.
|
