Eszkola

Złoto i srebro – charakterystyka

Przydatne kalkulatory i narzędzia

Złoto (symbol Au) oraz srebro (symbol – Ag), określane miedziowcami, wraz z metalami grupy platyny tworzą grupę metali szlachetnych. Ich cechą charakterystyczną jest słaba reaktywność, odporność na korozję i działanie kwasów (poza kwasami utleniającymi i wodą królewską). 

Nazwa pierwiastka złoto srebro
Symbol Au Ag
Nazwa w jęz. angielskim gold silver
Nazwa w jęz. łacińskim aurum argentum
Stan skupienia (w warunkach standardowych) ciało stałe ciało stałe
Charakter chemiczny metal metal
Liczba atomowa 79 47
Masa atomowa [u] 196,967 107,868
Numer grupy, okres, blok energetyczny XI, VI, d XI, V, d
Stopnie utlenienia −I, I, III, V I, II, III
Konfiguracja elektronowa uproszczona [Xe]4f145d106s1 [Kr]4d105s1
Zapełnienie powłok elektronowych 2, 8, 18, 32, 18, 1 2, 8, 18, 18, 1
Elektroujemność wg Paulinga 2,54 1,93
Temperatura topnienia [ºC] 1064,8 961,78
Temperatura wrzenia [ºC] 2856 2162
Ciepło właściwe [J/(kg•K)] 128 250
Gęstość  [kg/m3] 19300 10490

Odkrycie

Złoto i srebro wraz z miedzią, cyną, ołowiem, żelazem i rtęcią są metalami odkrytymi i świadomie wykorzystywanymi od czasów prehistorycznych. Ze względu na stosunkowo niską wytrzymałość złoto i srebro były wykorzystywane głównie w zdobnictwie, do produkcji ozdób i monet. Najstarsze znane kopalnie złota znajdowały się w obszarze Morza Czerwonego i Egiptu. Początkowo srebro było droższe od złota. Wynikało to z większej reaktywności srebra, przez co odkrywano mniej srebra rodzimego od złota rodzimego. Sytuacja uległa zmianie, gdy opracowano metodę wydobywania srebra z jego rud takich jak argentyt (Ag2S), pirargyryt (Ag3SbS3) czy chlorargyryt (AgCl) tj. kupelację. Pierwszym dużym ośrodkiem wydobycia srebra z jego rud była Sardynia we wczesnym okresie chalkolitycznym.

Występowanie

Złoto występuje najczęściej w formie stopu z 8-10% srebra. Znajdowane jest również w rudach współtowarzyszących z siarczkami, kwarcem lub pirytem, jednak jest w nich bardzo rozproszone. Rodzime złoto można spotkać również na powierzchni gruntu w postaci ziaren, płatków lub bryłek, określanych samorodkami. Kolejnym źródłem złota są złotonośne piaski rzeczne, powstające na drodze wietrzenia skał, zawierających żyły złota. Co więcej, złoto występuje w połączeniu z różnymi pierwiastkami m.in. tellurem (w minerałach takich jak krenneryt, petzyt), bizmutem (Au2Bi), antymonem (AuSb2), miedzią (Cu3Au) czy ołowiem (AuPb3). Największym rezerwuarem złota jest tak naprawdę woda oceaniczna, jednak ze względu na ogromne rozproszenie złota w oceanach, nie odgrywa to żadnej roli w wydobywaniu tego kruszcu. Największym wydobyciem złota mogą pochwalić się: Kanada, Rosja, Australia, Chiny i Stany Zjednoczone. W Polsce złoto pozyskiwane jest z rud miedzi. 

Srebro występuje w skorupie ziemskiej kilkanaście razy częściej niż złoto. Podobnie jak złoto można je znaleźć w postaci rodzimej oraz w połączeniu z innymi pierwiastkami: chlorem (chlorargiryt AgCl), siarką (argentyt Ag2S), antymonem czy arsenem. Srebro wydobywa się głównie z rud miedzi, złota, ołowiu zlokalizowanych w Kanadzie, Stanach Zjednoczonych,  Meksyku, Peru, Polsce i Australii. Polska w 2010 r. znajdowała się na 3 miejscu największych producentów srebra na świecie i na pierwszym w Europie.

Otrzymywanie

Złoto z rud otrzymywane jest na zasadzie elektrolizy (w procesie Wohlwilla) lub chlorowania stopu (w procesie Millera). Do oczyszczania mniejszych ilości kruszcu korzysta się z kupelacji (metody pirometalurgicznej) lub rozpuszczenia złota w wodzie królewskiej i odzyskania go roztworu.

Srebro wydobywane jest z rud miedzi przez zastosowanie elektrolizy, a z rud ołowiu metodą Parkensa. Metoda ta polega na ekstrakcji srebra za pomocą ciekłego cynku, w którym jest kilkaset razy lepiej rozpuszczalne niż ołów. 

Właściwości fizyko-chemiczne

Złoto w odróżnieniu od większości metali ma żółtą barwę. Wynika to z unikalnego rozmieszczenia elektronów na podpowłokach elektronowych. Złoto jest też najbardziej kowalnym metalem. Jego płatek można rozbić tak bardzo, że staje się prześwitujący. Co więcej, złoto łatwo tworzy stopy z innymi metalami i jest bardzo dobrym przewodnikiem cieplnym i elektrycznym. Ma również dużą gęstość równą 19300kg/m3.

Pod kątem chemicznym złoto jest bardzo odpornym na reakcje pierwiastkiem. Reaguje tylko z bardzo silnymi utleniaczami jak woda królewska. Złoto reaguje również z fluorowcami, ulega roztworzeniu w zasadowych roztworach cyjanków. Złoto występuje najczęściej na I lub III stopniu utlenienia, ale zdarzają się związki, w których przyjmuje V (Au2F10) lub –I stopień utlenienia (CsAu).

Srebro jest nieco twardsze od złota, ale wciąż ma bardzo dobrą kowalność. Jest bardzo dobrym przewodnikiem cieplnym – ma najwyższą przewodność cieplną spośród wszystkich metali. Bardzo dobrze odbija również promienie światła widzialnego.

Chemicznie srebro jest mniej odporne od złota i stosunkowo łatwo ulega korozji. Ulega zmatowieniu w kontakcie ze związkami siarki np. siarkowodór i ozonem. Srebro występuje najczęściej na I stopniu utlenienia, rzadziej na II lub III.

Zastosowanie

Złoto oraz srebro są powszechnie wykorzystywane w jubilerstwie, ale mają również zastosowania w wielu gałęziach przemysłu i nauki. Złoto wykorzystywane jest w elektronice, w chemii przemysłowej, do wyrobu szkła rubinowego, w osłonach przeciwko promieniowaniu elektromagnetycznemu, w mikroskopii elektronowej, jako dodatek do ekskluzywnych dań i napojów oraz w medycynie w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów. 

Srebro służy do wyrobu instrumentów muzycznych, luster, sztućców oraz naczyń. Wykorzystywane jest w elektronice, bateriach srebrowo-cynkowych, ogniwach fotowoltaicznych. Związki srebra stosowane są w fotografii jako związki światłoczułe i w medycynie jako środki o działaniu antybakteryjnym. W chemii organicznej srebro używane jest w roli katalizatora utleniania.

Izotopy

Złoto występuje pod postacią tylko jednego stabilnego izotopu 197Au. Poza tym uzyskano kilkanaście radioizotopów złota, z których najdłuższy czas półtrwania wynoszący 186,1 dni ma 195Au.

Srebro posiada dwa stabilne izotopy – 107Ag i 109Ag, stanowiące kolejno 51,839% i 48,161%. Tak równomierny rozkład zdarza się bardzo rzadko w przyrodzie. Opisano również 28 radioizotopów srebra, z których 105Ag jest najtrwalszy i jego okres połowicznego rozkładu wynosi 41,29 dni.