Способы растворения золота химия

Реактивы и ход процесса растворения золота

Растворители золота — это вещества, которые способны воздействовать на драгметалл и трансформировать элемент на некоторое время. У многих может возникнуть вопрос, зачем растворять золото? Этот процесс предназначен в первую очередь для очистки драгметалла от примесей и эффективной переработки отходов.

Растворение золота в царской водке

Процесс растворения

Растворяя золото, можно с помощью последующих процессов добиться высшей пробы, то есть увеличить количество драгметалла металла в сплаве. Процесс происходит в три этапа:

1. Растворение золота с примесями.
2. Выпаривание.
3. Осаждение драгметалла.

Именно для первой стадии нужны растворители. Но не каждое сильнодействующее вещество подойдет для таких целей. Золото — благородный металл, что означает инертность вещества по отношению ко многим реактивам. Но в то же время существуют кислоты или смеси, которые способны растворить золото.

Растворение — сложный процесс, но можно выполнить его и в домашних условиях. Например, перед очисткой лома или извлечением драгметалла из радиодеталей. Но перед тем как добавлять реактивы в изделия, стоит очистить лом от примесей. Например, с помощью магнита избавится от ферромагнетиков. Затем лом можно опустить в азотистую кислоту, чтоб избавиться сразу от части металлов.

Реактивы (вещества) для первого этапа очистки

Среди реактивов, которыми можно растворить золото, самым известным и применяемым является царская водка, или Aqua Regia. Вещество очень популярное, его изучают даже на уроках химии в школе. Как растворить золото в царской водке — вопрос, который волнует домашних экспериментаторов. По составу царская водка — это смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 по объему и 1:2 по массе. Около 65-67% приходится на азотную кислоту по массе и 33-36% — соляной кислоты.

Царским прозвали реактив, поскольку он мог растворить «царя металлов», ну а водка изначально была жидким веществом. Намного позже значение этого слова стало ассоциироваться с алкогольным напитком. С точки зрения химии, в результате реакции получается вещество — золотохлористоводородная кислота, или тетрахлораурат водовода.

Формула процесса выглядит так: Au + HNO3 + 4 HCl = HAuCl4 + NO + 2 H2O. Поэтому, ориентируясь на уравнение, для растворения 1 грамма золота необходимо 5 миллилитров царской водки. В реакции именно соляная кислота является растворителем, а азотная выступает в роли катализатора, то есть ускоряет процесс и компенсирует реакцию.

Поэтому в процессе растворения лучше всего брать 3,75 миллилитра соляной кислоты на грамм лома золота. После того как начнет происходить видимая реакция, выдержите металл в растворе до 5 минут и слейте кислоту, после чего залейте новой порцией вещества. Далее поставьте емкость с ломом и кислотой на плиту и нагревайте смесь, вливая в нее азотную кислоту в пропорции 1,25 миллилитр на 1 грамм металла.

Все реактивы должны быть просчитаны, особенно азотная кислота. Именно от этого вещества придется избавляться в процессе фильтрации и осаждения. После растворения металла не стоит добавлять азотную кислоту в раствор. После завершения процесса растворения необходимо продержать получившуюся смесь нагретой около 30 минут.

Следующим этапом будет фильтрация золота, которая происходит уже с помощью других веществ. Фильтрация — процесс, проходящий в два этапа. Перед фильтрацией после растворения нужно выдержать раствор около суток, поскольку за это время кислоты в составе царской водки испаряются. Само по себе вещество нестойкое, что облегчает последующую очистку драгметалла.

Из всех существующих веществ не только водка справляется с процессами растворения благородного металла. На золото действуют:

• Озон. В результате чего образуется оксид Аu2О3 коричневого цвета. В обычных условиях реакция невозможна, нужно большое количество концентрированного озона.
• Газообразный фтор, бром, йод, хлор также растворяют золото в нагретом состоянии. В результате процесса образуются фторид АuF3, красный хлорид АиС13, коричневый бромид АuВr3 и темно-зеленый йодид АuI3. Поэтому если у вас есть позолоченное украшение, лучше избегать контактов с йодной настойкой. Драгметалл способен растворяться в жидком броме, а с хлорной водой он реагирует при комнатной температуре, образовывая НАuСl4.
• А еще растворяется золото в концентрированной горячей селеновой кислоте. В процессе реакции кислота восстанавливается до селенистой. Химики записывают методику так: 2Аu + 6Н2SеO4 = Аu2(SеO4)3 + 3Н2Sе03 + 3Н20.
• Чтоб растворить драгметалл, нужно к горячей серной кислоте добавить окислитель. В роли окислителя используют нитрат, перманганат, хромовую кислоту, диоксид марганца.
• Можно провести процесс и с помощью цианидов щелочных и щелочноземельных металлов. Реакция происходит даже при нормальной температуре с доступом кислорода. Но в результате соединения золота с цианидом получаются очень прочными, поэтому в промышленных целях способ используют для очистки добытого золота от руд. 4Аu + 8КСN + 2Н2O + O2=4К[Аu(СN)2] + 4КОН — вот так выглядит реакция. Она была открыта и исследована русским ученым-инженером Багратионом. Процесс назвали цианированием.
• Существует и анодное растворение золота в щелочи КОН, при котором драгметалл образует аурат калия и анодный осадок.

Благородность золота, с точки зрения современной химии, все же не так совершенна, как хотелось бы. Конечно, в домашних условиях эти реакции проводить опасно, но в лабораториях и на заводах есть возможность за ними наблюдать. Эти реакции и позволяют экономнее относиться к сырью в виде золота, а также делать драгметалл более чистым. Перед проведением реакций убедитесь, что все реактивы подготовлены правильно и соблюдены меры предосторожности.

А чтоб уберечь свое изделие из золота от негативных реакций, лучше не контактируйте с йодной настойкой. Особенно от воздействия веществ следует беречь украшения с меньшим составом драгметалла, поскольку лигатура быстрее реагирует на химические реактивы.

Источник

В чем растворяется золото: обзор химикатов, способных растворить золото

Золото — крайне малоактивный металл. Даже в природе оно встречается, в основном, в виде самородков (в отличие от щелочных и щелочноземельных металлов, находящихся исключительно в составе минералов или других соединений). При долгом нахождении на воздухе оно не окисляется кислородом ( сей благородный металл ценят в том числе и за это). Поэтому найти, в чем растворяется золото, достаточно сложно, но можно.

Промышленный метод

При добыче золота из так называемых золотоносных песков приходится работать со взвесью примерно одинаково мелких частиц золота и песчинок, которые нужно отделить друг от друга. Можно сделать это с помощью промывания, а можно использовать цианид натрия или калия — разницы нет. Дело в том, что золото образует растворимый комплекс с цианид-ионами, а песок не растворяется и остается как есть.

Ключевым моментом в этой реакции является наличие кислорода (того, что содержится в воздухе, достаточно): кислород окисляет золото в присутствии цианид-ионов и получается комплекс. При недостаточном количестве воздуха или сама по себе без цианида реакция не идет.

Сейчас это наиболее распространенный способ промышленного получения золота. Конечно, до получения конечного продукта еще много стадий, но нас интересует конкретно этот этап: растворы цианидов — то, в чем растворяется золото.

Амальгама

Процесс амальгамации также применяют в промышленности, только уже при работе с рудами и твердыми породами. Суть его заключается в способности ртути образовывать амальгаму — интерметаллическое соединение. Строго говоря, ртуть в этом процессе не растворяет золото: оно остается в амальгаме в твердом виде.

При амальгамации идет смачивание породы жидкой ртутью. Однако процесс «вытягивания» золота в амальгаму долгий, опасный (пары ртути ядовиты) и малоэффективный, поэтому этот метод уже редко где применяют.

Царская водка

Есть много кислот, способных разъедать живые ткани и оставлять страшные химические ожоги (вплоть до летального исхода). Однако нет такой одиночной кислоты, в какой растворяется золото. Из всех кислот подействовать на него может только знаменитая смесь — царская водка. Это азотная и соляная (хлороводородная) кислоты, взятые в соотношении 3 к 1 по объему. Замечательные свойства этого адского коктейля обусловлены тем, что кислоты берутся в очень больших концентрациях, что сильно повышает их окислительную способность.

Царская водка начинает действовать с того, что азотная кислота начинает окислять сперва соляную, и в ходе этой реакции образуется атомарный хлор — очень реакционноспособная частица. Именно она идет на атаку золота и образует с ним комплекс — золотохлористоводородную кислоту.

Это очень полезный реактив. Очень часто золото хранят в лаборатории именно в виде кристаллогидрата такой кислоты. Нам же оно служит лишь подтверждением того, что золото растворяется в царской водке.

Стоит еще раз обратить внимание на то, что окисляет металл в этой реакции не одна из двух кислот, а продукт их взаимной реакции. Так что если взять, например, одну лишь «азотку» — известную кислоту-окислитель — ничего не выйдет. Ни концентрация, ни температура не смогут сделать так, чтобы золото растворилось в азотной кислоте.

Хлорка

В отличие от кислот, в частности хлороводородной кислоты, отдельные вещества могут стать тем, в чем растворяется золото. Широко известная бытовая хлорка — раствор газообразного хлора в воде. Конечно, обычным магазинным раствором ничего не сделаешь, нужны концентрации повыше.

Хлорная вода действует следующим образом: хлор диссоциирует на соляную и на хлорноватистую кислоты. Хлорноватистая кислота под светом разлагается на кислород и соляную кислоту. В таком разложении выделяется атомарный кислород: как и атомарный хлор в реакции с царской водкой, он очень активен и окисляет золото за милую душу. В итоге опять получается комплекс золота с хлором, как и в предыдущем способе.

Другие галогены

Кроме хлора, золото также неплохо окисляют и другие элементы седьмой группы таблицы Менделеева. В полной мере сказать о них: «то, в чем растворяется золото» — трудно.

С фтором золото может реагировать по-разному: при прямом синтезе (с температурой 300-400°С) образуется фторид золота III, который в воде немедленно гидролизуется. Он настолько неустойчив, что разлагается даже при воздействии плавиковой (фтороводородной) кислоты, хотя среди фторид-ионов ему должно быть комфортно.

Также действием сильнейших окислителей: фторидов благородных газов (криптона, ксенона) можно получить и фторид золота V. Такой фторид вообще взрывается при контакте с водой.

С бромом дела обстоят несколько проще. Бром в обычных условиях — жидкость, и золото неплохо рассеивается в его растворах, образуя растворимый бромид золота III.

С йодом золото также реагирует при нагревании (до 400°С), образуя йодид золота I (такая степень окисления объясняется меньшей активностью йода по сравнению с другими галогенами).

Таким образом, золото, несомненно, реагирует с галогенами, однако растворяется ли золото в них — спорное утверждение.

Раствор Люголя

На самом деле, йод (обычный йод I₂) в воде нерастворим. А растворим его комплекс с йодидом калия. Это соединение называется раствором Люголя — и он умеет растворять золото. Между прочим, им же часто смазывают горло болеющим ангиной, так что не все так однозначно.

Эта реакция также идет через образование комплексов. Золото образует с йодом комплексные анионы. Используется, как правило, для травления золота — процесс, при котором взаимодействие идет только с поверхностью металла. Раствор Люголя удобен в этом случае, потому что в отличие от царской водки и цианидов, реакция идет заметно медленнее (и реактивы доступнее).

Бонус

Говоря о том, что одиночные кислоты — это то, в чем золото не растворяется, мы немного соврали — на самом деле такие кислоты есть.

Хлорная кислота — одна из самых сильных кислот. Ее окислительные свойства чрезвычайно высоки. В разбавленном растворе они проявляются плохо, однако в больших концентрациях творят чудеса. При реакции образуется ее соль перхлорат золота — желтый и неустойчивый.

Из кислот, в каких растворяется золото, есть еще горячая концентрированная селеновая кислота. В результате также образуется соль — селенат золота красно-желтого цвета.

Источник

Способы растворения золота химия

Владимир Осокин запись закреплена

Способы перевода в раствор металлического золота:

Традиционные способы растворения золота:

1) Растворение в «царской водке»:
«Царская водка» представляет из себя смесь концентрированных азотной и соляной кислот, взятых в соотношении 1:3 по объёму. Золото растворяется довольно быстро и образует золотохлористоводородную кислоту:
Au + 4 HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO + 2 H2O
Недостатком этого метода считается невозможность растворения примеси серебра, так как образующийся хлорид серебра нерастворим в воде.
Для домашнего использования этот метод подходит, так как кислоты не очень сложно достать или даже сделать из легкодоступных веществ. Главное работать на открытом воздухе, так как выделяющийся в результате реакции бесцветный газ NO окисляется на воздухе до бурого газа NO2, который является токсичным.

2) Реакция с растворами цианидов в присутствии окислителя:
Золотосодержащую породу обрабатывают разбавленным раствором цианида натрия или цианида калия концентрацией 0,3-0,03%.
В качестве окислителя используется пероксид водорода или через раствор цианидов продувается воздух.
4 Au + 8 KCN + 2 H2O + O2 = 4 K[Au(CN)2] + 4 KOH
Серебро реагирует по аналогичной реакции.
Затем с помощью цинковой пыли благородные металлы выделяют из раствора:
Zn + 2 K[Au(CN)2] = 2 Au + K2[Zn(CN)4]
Такой способ очень удобен для отделения благородных металлов от пустой породы или от примесей других металлов. Процесс занимает около 30 часов, выход золота достигает 90-95%.
Но, этот способ очень опасен, так как цианиды крайне ядовиты. К тому же углекислый газ, содержащийся в небольшом количестве в воздухе реагирует с растворами цианидов с образованием летучей синильной кислоты, которая может создать смертельную концентрацию в воздухе. Нужно либо идеально соблюдать технику безопасности, либо быть бессмертным.
Для домашнего использования этот метод явно не подходит из-за недоступности цианидов и большой опасности при использовании.

3) Амальгамация золота:
Золото способно растворяться в ртути с образованием амальгам. При выделении золота амальгамированием мелко раздробленную с помощью потока воды породу пропускают над медными пластинами, обработанными ртутью. Золото растворяется в ртути, которую затем удаляют дистилляцией.
Такой способ применяли ещё в древности, но сейчас он запрещён.
Для домашнего использования такой метод не подходит из-за недоступности ртути и её токсичности.

4) Метод Миллера:
Газообразный хлор пропускают через сырьё, содержащее золото. При этом другие металлы, снижающие пробу золота, переходят в легколетучие хлориды (порядок по эффективности удаления: цинк, железо, сурьма, олово, мышьяк, медь, свинец, висмут, серебро, теллур, селен).
Образующийся в результате реакции хлорид золота растворяют в воде или соляной кислоте.
Этот метод нельзя применять в домашних условиях, так как образуются летучие высокотоксичные высшие хлориды металлов. Более того, газообразный хлор, используемый в процессе, крайне ядовит. Эти яды воздействуют не только на работника, но и окружающую среду. Применение его возможно только на предприятиях со специальным вытяжным оборудованием.

Нетрадиционные методы растворения золота:

1) Растворение золота в расплавленном свинце:
В древности был придуман способ извлечения золота из бедной породы. В Древнем Египте жрецы-алхимики обрабатывали золотоносную породу расплавленным свинцом, который растворял золото и серебро, затем расплав сливали и подвергали обжигу в специальных горшках. Свинец превращался в оксид свинца PbO и впитывался в стенки горшка, увлекая за собой все случайные примеси, а на дне горшка оставался сплав золота и серебра. Главный секрет такого обжига — материал горшков, их делали из костной золы.
В наше время горшки из костной золы не используют, поэтому можно обрабатывать золотосодержащую породу свинцом и затем полученный сплав свинца и золота кипятить в 70% уксусной кислоте. Свинец постепенно растворится:
Pb + 2 CH3COOH = Pb(CH3COO)2 + H2
А золото, серебро и медь останутся в осадке. Или если содержание этих металлов большое, то получится губчатый сплав золота, серебра и меди.
Такой способ не очень хорошо подходит для домашнего использования, так как трудно найти свинец без примеси олова. К тому же длительно кипятить концентрированный уксус — занятие не из приятных.

2) Растворение золота в горячем растворе хлорного железа:
Хлорное железо используется для травления печатных плат и обычно продаётся в магазинах радиотоваров в отделе реактивов для пайки.
Для растворения золота желательно растворять хлорное железо в соляной кислоте. При неимении соляной кислоты можно просто сделать концентрированный раствор хлорного железа.
Нужно насыпать хлорное железо в воду, а не воду лить на хлорное железо! В противном случае раствор может закипеть и разбрызгаться, так как безводное хлорное железо выделяет много тепла при растворении.
Золото будет растворяться в таком растворе, но очень медленно даже при кипячении. Без нагревания золото вообще не будет растворяться, так как реакция пойдёт в обратную сторону.
3 FeCL3 + HCl + Au = H[AuCl4] + 3 FeCl2
Для выделения золота из раствора нужно охладить полученный раствор. Для улучшения выпадения осадка можно добавить раствор сульфата железа (II) (железный купорос)
3FeSO4 + H[AuCl4] = Fe2(SO4)3 + FeCl3 + Au + HCl
В растворе хлорного железа также будет растворяться медь. А серебро не будет растворяться из-за образования нерастворимого хлорида серебра.
Этот способ подходит для домашнего использования, но он медленный, малоэффективный, имеет низкий выход и требует длительного нагревания.

3) Растворение золота в хлорной воде:
Газообразный хлор продувается через холодную воду или холодный раствор соляной кислоты. В полученном растворе золото будет растворяться при комнатной температуре. Нагревать хлорную воду не рекомендуется, так как при нагревании хлор будет улетучиваться из раствора.
Реакция хлора с водой:
Cl2 + H2O = HClO + HCl
Реакция хлорной воды с золотом:
2 Au + 3 HClO + 5 HCl = 2 H[AuCl4] + 3 H2O
Данный способ подходит для домашнего использования, если собрать прибор для получения хлора. Но с хлором нужно работать очень аккуратно и только на открытом воздухе.

4) Растворение золота в горячем растворе тиосульфата натрия:
Золото способно реагировать с горячим раствором тиосульфата натрия в присутствии окислителя. В качестве окислителя можно использовать пероксид водорода или продувать воздух через раствор тиосульфата.
8 Na2S2O3 + O2 + 4 Au + 2 H2O = 4 Na3Au(S2O3)2 + 4 NaOH
Тиосульфат натрия продаётся в качестве фотофиксажа.
Этот способ подходит для домашнего использования, но он медленный и требует длительного нагревания раствора, так как реакция идёт только при температуре близкой к температуре кипения.

5) Растворение золота в горячей концентрированной селеновой кислоте:
2 Au + 6 H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3 H2SeO3 + 3 H2O
При растворении золота образуется красно-жёлтый раствор селената золота.
Этот способ явно не подходит для домашних условий из-за недоступности селеновой кислоты.

6) Растворение золота в смеси соляной кислоты и гипохлорита натрия:
2 Au + 3 NaClO + 8 HCl = 2 H[AuCl4] + 3 NaCl + 3 H2O
Золото в таком растворе будет растворяться даже при комнатной температуре.
Раствор гипохлорита натрия продаётся в магазинах как хлорный отбеливатель «Белизна».
Этот метод подходит для домашних условий. Только придётся где-то достать соляную кислоту или самому сделать.

7) Анодное растворение металлического золота в соляной кислоте:
Реакция проводится в электролизной ванне, где неочищенное золото сплавлено в слиток и является анодом.
Au + 4 HCl − 3 e− = AuCl4− + 4 H+
Чтобы предотвратить выделение золота на катоде, электролиз проводится в ячейке с мембраной. Способ, в частности, используется для приготовления электролита при электрохимическом аффинаже золота. Часть золота присутствует в растворе в виде хлоридных комплексов золота(I) AuCl2-, что важно при низких концентрациях.
Такой способ плохо подходит для домашних условий из-за необходимости иметь золото, сплавленное в слиток.

8) Растворение золота в концентрированной хлорной кислоте:
2 Au + 8 HClO4 = Cl2 + 2 Au(ClO4)3 + 2 O2 + 4 H2O
Концентрированная HClO4 реагирует с золотом при комнатной температуре, при этом образуя различные нестойкие оксиды хлора и жёлтый раствор растворимого в воде перхлората золота (III). Реакция обусловлена сильной окислительной способностью Cl2O7.
Этот метод плохо подходит для домашних условий из-за труднодоступности хлорной кислоты и из-за токсичных газов, выделяющихся в ходе реакции.

9) Растворение золота в ацетонитриле в присутствии хлорида триметиламмония:
Недавно показано, что хлорирование золота наиболее удобно проводить в ацетонитриле в присутствии хлорида триметиламмония.
Этот метод я даже не рассматриваю для домашнего использования.

10) Растворение золота в горячем растворе йода и йодида калия в органическом растворителе:
Удобными реагентами для растворения золота служат горячие растворы йода и йодида калия в метаноле или ацетоне.
2 Au + 3 I2 + 2 KI = 2 K[AuI4]
Метиловый спирт явно не подходит для домашнего использования, так как он ядовит и ограничен в продаже.
Ацетон подходит для домашнего использования.
Про использование этилового спирта я информации не нашёл. Возможно при использовании этилового спирта будет образовываться этилдииодид золота (C2H5AuI2). То есть возможно золото будет растворяться в горячей аптечной 5% настойке йода, так как она содержит:
На 100 мл настойки:
5 граммов йода
2 грамма йодида калия
50 мл этилового спирта
50 мл воды
Растворять золото нужно при нагревании. Греть можно только на электрической плитке на открытом воздухе, так как раствор содержит огнеопасную жидкость. Раствор будет кипеть при низкой температуре:
при 56 градусах кипит ацетон
при 78 градусах кипит этиловый спирт
Придётся либо постоянно доливать растворитель, либо установить на реактор обратный холодильник, который будет конденсировать пары растворителя и возвращать их в раствор. Можно также нагревать раствор в герметично закрытом сосуде, но тогда реактор нельзя перегревать во избежание повышения давления внутри и взрыва реактора.

Источник