Благородные металлы

по металлургии 

 на тему: 

Благородные Металлы 
 

 Преподаватель  

 Астафьев  
 

1998 

 СОДЕРЖАНИЕ 
 

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ  ПРОИЗВОДСТВА 

2. СВОЙСТВА И  МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ  МЕТАЛЛОВ 

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 

 ЛИТЕРАТУРА 
 

 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА 
 

 Очень долгое  время, почти до конца XVIII в., считалось, что существует всего  7 металлов: золото, серебро, ртуть,  медь, железо, олово, свинец. Золото  и серебро, не изменяющиеся  при действии воздуха, влаги  и высокой температуры, получили  название совершенных, благородных металлов. Прочие же металлы, которые под действием воды и воздуха теряют металлический блеск, покрываясь налетом, а после прокаливания превращаются в рыхлые, порошкообразные «земли» или «окалины» (оксиды), были названы несовершенными, неблагородными.  

 Такое деление  металлов нередко применяется  и в наши дни, но с тем  отличием, что к двум благородным  металлам древнего мира и средневековья  - золоту и серебру - на рубеже XVIII и XIX вв. прибавились платина  и четыре ее спутника: родий, палладий, осмий, иридий. Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г.  

 Благородные  металлы очень мало распространены  в природе. 

 В природе  благородные металлы встречаются  почти всегда в свободном (самородном) состоянии. Некоторое исключение составляет серебро, которое находится в природе и в виде самородков, и в виде соединений, имеющих значение как рудные минералы (серебряный блеск, или аргентит Ag2S, роговое серебро, или кераргирит AgCl, и др.).  

 История благородных  металлов - одна из самых интересных глав истории материальной культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях эпохи неолита (V-IV тысячелетия до н.э.). 

 И в древности,  и в средние века основными  областями применения золота  и серебра были ювелирное дело  и изготовление монет. При этом  недобросовестные люди, как ремесленники, так и лица, стоявшие у власти, прибегали к обману, не гнушались сплавлением драгоценных металлов с более дешевыми - золота с серебром или медью, серебра с медью. Хорошо известен рассказ древнегреческого писателя Плутарха о том, как сиракузский царь Гиерон II поручил Архимеду узнать, нет ли примеси серебра в золотой короне, изготовленной по заказу царя. 

 Ученый, пользуясь  открытым им законом, взвесил  корону сначала на воздухе,  а затем в воде и вычислил  ее плотность. Она оказалась  меньше, чем у чистого золота. Так был разоблачен корыстный ювелир. 

 Способ испытания  золотых и серебряных изделий  (особенно монет) на чистоту  был известен уже в глубокой  древности. Он состоял в сплавлении  пробы металла со свинцом и  затем в окислительном обжиге  жидкого сплава в сосуде из  пористого материала (костной золы). При этом свинец и другие неблагородные металлы окислялись. Расплавленная смесь оксида свинца PbO с другими оксидами всасывалась пористым материалом, а благородный металл оставался неокисленным. Зная массу взятой пробы и массу выделенного из него «королька» золота или серебра, определяли содержание благородного металла в пробе. 

 Совершенно  очевидно, что Архимед не мог  воспользоваться этим приемом  для разрешения заданного ему  вопроса; к тому же Гиерон II запретил повреждать корону. А пробирных игл в то время в Древней Греции не было, как не были известны и способы разделения золота и серебра.  

Пробирные иглы изготовляют из золота и меди (или  серебра и меди), взятых в различных  отношениях, заданных заранее. На отполированной поверхности пробирного камня (черного кремнистого сланца) наносят черту сперва испытуемым изделием, затем пробирной иглой, наиболее близкой к нему по цвету, а потом иглами соседних составов. Сравнивая окраску всех этих черт, можно определить приблизительно содержание благородного металла в испытуемом предмете. Пробирные иглы применялись уже в Древней Индии. В Западной Европе появились около XIV в.  

 И в древности,  и в средние века подделка  золота и серебра была широко  распространена. Несмотря на жестокие  наказания, которые угрожали фальсификаторам монеты (начиная с отсечения кисти и кончая сожжением заживо), «проклятая страсть к золоту» брала верх. Та же страсть была движущей силой алхимии . 

 Называя главные  моменты ранней стадии периода  первоначального накопления капитала, К.Маркс прежде всего отмечает открытие золотых и серебряных рудников в Америке. Были найдены богатые месторождения золота в Мексике (1500), в Перу и Чили (1532), в Бразилии (1577). Серебряные руды были обнаружены во второй трети XVI в. в Мексике и Перу. В XVI в. большие количества золота и серебра стали поступать из Нового Света в Европу. 

 Первую в  России золотую россыпь обнаружил  весной 1724 г. крестьянин Ерофей  Марков в районе Екатеринбурга.  Ее эксплуатация началась только  в 1748 г. Добыча уральского золота медленно, но неуклонно расширялась. В начале XIX в. были открыты новые месторождения золота в Сибири. С 1821 по 1850 г. в России было добыто 3293 т золота, т.е. почти в 3,9 раза больше, чем во всех остальных странах мира (893 т). 

 С открытием богатых золотоносных районов в США (Калифорния, 1848 г.; Колорадо, 1858 г.; Невада, 1859 г.; Аляска, 1890 г.), Австралии (1851), Южной Африке (1884) Россия утратила свое первенство в добыче золота, несмотря на то что были введены в эксплуатацию новые месторождения, главным образом в Восточной Сибири. 

 Добыча золота  велась в России полукустарным  способом, разрабатывались преимущественно  россыпные месторождения. Свыше  половины золотых приисков находилось  в руках иностранных монополий.  Самородная платина, по имеющимся данным, была известна в Древнем Египте, Эфиопии, Древней Греции и в Южной Америке. В XVIII в. испанские колонизаторы обнаружили в золотых россыпях в Колумбии самородки тяжелого тускло-белого металла, который не удавалось расплавить. Его назвали платиной (уменьшительное от исп. рlаtа - серебро). В 1744 г. испанский путешественник Антонио де Ульоа привез образцы платины в Лондон. Ученые очень заинтересовались новым металлом. В 1789 г. А. Лавуазье включил платину в список простых веществ. Но вскоре оказалось, что самородная платина содержит другие, еще неизвестные металлы.  

 В 1803 г.  английский физик и химик У.Уолластон  открыл в ней палладий, получивший  свое название от малой планеты  Паллады, и родий, названный  так по розово-красному цвету  его солей (от греч. rhodon - роза). В 1804 г. английский химик С.Теннант, исследуя остаток от растворения самородной платины в «царской водке» (смесь азотной и соляной кислот), нашел в нем еще два новых металла. Один из них - иридий - получил название вследствие разнообразия окраски его солей (от греч, iris - радуга). Другой был назван осмием по резкому запаху его оксида OsO4 (от греч. osme - запах). Наконец, в 1844 г. профессор Казанского университета К.К. Клаус открыл еще один спутник платины - рутений (от лат. Rhuthenia - Россия). 

 Материалом  для исследования К.К. Клауса  служили остатки от аффинажа (очистки)  уральской самородной платины.  Она была открыта в золотоносных  песках Верх-Исетского горного  округа в 1819 г. Вскоре и в  других местах было найдено  «белое», «лягушечье» золото или «серебрецо». В 1823 г. В. В. Любарский показал, что все эти находки не что иное, как самородная платина.  

 В 1824 г.  на Урале было добыто 33 кг самородной  платины, а в 1825 г. уже 181 кг. Незадолго перед этим (в 1823 г.) был уволен в отставку министр финансов Д.А. Гурьев, приведший Россию на грань денежной катастрофы. Его преемник Е.Ф.Канкрин, чтобы спасти положение, наметил в числе прочих мер чеканку платиновой монеты. В 1826 г. горные инженеры П.Г.Соболевский и В.В. Любарский разработали технологию получения ковкой платины. 

 Способ этот  состоял в следующем: губчатую  платину, полученную прокаливанием  «нашатырной платины», т.е. гексахлорплатината  аммония, набитую в цилиндрические  железные формы, сильно сдавливали  винтовым прессом и полученные цилиндры выдерживали при температуре белого каления около 36 ч, после чего из них отковывали полосы или прутки. К концу 1826 г. этим способом было получено 1590 кг ковкой платины. Ранее по способу парижского ювелира Жаннетти платину сплавляли с мышьяком. Сильным прокаливанием на воздухе мышьяк выжигали из полученных слитков, после чего их подвергали горячей ковке. Этот способ был крайне опасен для здоровья и сопряжен с большими потерями платины. За рубежом его заменил способ У.Уолластона, который хранился в тайне и был опубликован только в 1829 г. В основных чертах он схож со способом П.Г.Соболевского. Получение изделий посредством прессования и последующего спекания порошков металлов, карбидов и других соединений широко применяется под названием металлокерамики или порошковой металлургии.  

 В 1828 г.  был начат выпуск платиновой  монеты достоинством в 3,6 и  12 руб. Но в 1845 г. царское  правительство решило прекратить  ее чеканку, а в 1862 г. продало  за бесценок иностранной фирме  остатки от аффинажа платины, накопившиеся на Монетном дворе. 

 В конце  XIX в. спрос на платину сильно  возрос, в частности, вследствие  ее применения как катализатора  в производстве серной кислоты.  Однако владельцы уральских платиновых  приисков, которые поставляли тогда  около 95% мировой добычи платины, вместо того чтобы наладить аффинаж платины и производство платиновых изделий и препаратов, предпочли продавать сырую платину за границу. Так, Россия, будучи монополистом по добыче самородной платины, оказалась вынужденной покупать за рубежом платиновую посуду, проволоку и др. Только в 1914 г. был запрещен вывоз сырой платины, а в 1915-1918 гг. построен платино-аффинажный завод в Екатеринбурге. 

 Вскоре (в  1918 г.) была введена государственная  монополия на добычу, очистку  и куплю-продажу драгоценных металлов. Тогда же по инициативе проф. Л. А.Чугаева был основан при Академии наук Институт по изучению платины и других благородных металлов (в 1934 г. вошел в состав Института общей и неорганической химии АН СССР). Его директорами были Л.А.Чугаев и Н.С.Курнаков. 

 В годы  первой мировой и гражданской  войн добыча золота и платины  сильно упала. Но уже в 1921 г. Совнарком РСФСР издал постановление  «О золотой и платиновой промышленности».  В нем указывалось, что месторождения  золота и платины составляют собственность государства, отмечалось особо важное значение их разработки и предусматривался ряд мер, направленных на восстановление и развитие добычи этих металлов. Так была возобновлена работа золотых и платиновых приисков, но с применением механизации в невиданных ранее масштабах. За годы Советской власти были открыты и введены в эксплуатацию месторождения золота в Сибири, Казахстане, Приморье и других районах СССР. Была налажена комплексная переработка медно-никелевых сульфидных руд Заполярья с извлечением из них драгоценных металлов. 

 В капиталистических  странах (по оценке на 1970 г.) общая  добыча золота составляла 1293,8 т,  в том числе 999,7 т приходится  на Южно-Африканскую Республику, 74,2 т - на Канаду, 52,9 т - на США, 21,5 т - на Австралию, остальное - на Японию, Мексику и Индию. 
 

 Главные зарубежные  поставщики платины и ее спутников  - ЮАР, Канада, Колумбия, США. Относительная  стоимость платиновых металлов  на рынках Запада (по данным  конца 1960 г. составляла, если принять  стоимость золота за единицу:Ru Rh Pd Os Ir Pt

1,8 6,2 1,0 7,5 5,3 4,3 
 
 

 СВОЙСТВА  И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ  МЕТАЛЛОВ 

 Серебро обладает  значительной химической стойкостью. В отличие от меди оно сохраняет  металлический блеск при действии  воздуха, влаги и углекислого газа. Но, подобно меди, серебро уже при комнатной температуре покрывается темным налетом сульфида Ag2S. Подобно меди, серебро легко растворяется в холодной разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата: 

3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2Н2O 

 и в горячей концентрированной серной кислоте с образованием сульфата: 

2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2Н2O 

 Нитрат серебра  - бесцветные кристаллы, хорошо  растворимые в воде. Из его  водного раствора едкие щелочи  осаждают бурый оксид серебра  Ag2O, уже при 300°С распадающийся на кислород и серебро. Галогениды серебра AgCI, AgBr, AgI в воде нерастворимы, но AgF хорошо растворим. Эти соединения образуют с аммиаком, цианидами щелочных металлов и тиосульфатом натрия хорошо растворимые комплексные соли. 

 Все соли  серебра легко восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют на ней черные пятна мелкораздробленного серебра; отсюда старинное название AgNO3 - ляпис (от лат. lapis internalis - адский камень). 

 Для серебра  наиболее характерна степень окисления +l. Известны лишь немногие соединения серебра со степенью окисления +2, например фторид AgF2, нитрат Ag(NO3)2. Вода разлагает их с выделением солей Ag+1 и кислорода. 

 По сравнению  с серебром золото значительно  более стойко против химических воздействий. С неметаллами, кроме галогенов, оно не реагирует даже при нагревании. Кислоты - соляная, азотная, серная - на золото не действуют. Оно растворяется только в смеси соляной и азотной кислот (которую алхимики назвали «царской водкой» по ее способности растворять золото, считавшееся «царем металлов»). В этой смеси образуется хлор и нитрозилхлорид NOCl: