Золото и платина Урала

Большие расхождения  существуют в результате измерения  температуры плавления золота –  от 1062.7°C до 1067.4°C. Как правило, температурой плавления золота считают 1063°C. Теплота сублимации золота при 25°C равна 87.94 ккал. Поверхностное натяжение расплавленного золота составляет 1.134 Дж/м. Теплопроводность золота l при 20°C составляет 0.743 кал и мало меняется с повышением температуры. При низких температурах наблюдается максимум теплопроводности при 10°К. Температурный коэффициент электросопротивления при 0 – 100°C равен 0.004°C. Облучение, наклеп и закалка золота приводят в результате образования дефектов решетки к небольшим изменениям параметра решетки и объема металла. Однако эти изменения очень незначительны, линейные размеры изменяются лишь на несколько сотых процентов. В процессе отжига происходит термический возврат свойств, изменение которых было вызвано дефектами решетки. Для чистого золота характерны низкое значение предела прочности s - порядка 13 – 13.3 кгс/мм – и высокое значение относительного удлинения – порядка 50% - в отожженном состоянии. Предел текучести s также очень низок, он равен 0.35 кгс/мм. Упрочение в процессе пластической деформации весьма не значительно вследствие склонности золота к рекристаллизации в процессе деформирования.

1.6. Применение золота в науке и технике.

Тысячелетиями золото использовалось для производства ювелирных украшений  и монет, а применение золота для  зубопротезирования известно еще древним египтянам. Применение золота в стекольной промышленности известно с конца XVII в. Золотую фольгу, а позднее гальванопокрытия золотом широко применяли для золочения куполов церковных храмов. Лишь последние 40 – 45 лет можно отнести к периоду чисто технического применения золота. Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет никакой другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро – и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, ядро золота имеет большое сечение захвата нейтронов, способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%, в сплавах оно обладает каталитическими свойствами. Золото очень технологично, из него легко изготавливают сверхтонкую фольгу и микронную проволоку. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику. Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойств послужила причиной широкого использования золота в важнейших современных отраслях техники: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, химии.

Следует отметить, что  в электронике на 90% золото используют в виде покрытий. Электроника и  связанные с ней отрасли машиностроения являются основными потребителями  золота в технике. В этой области золото широко используют для соединения интегральных схем сваркой давлением или ультразвуковой сваркой, контактов штепсельных разъемов, в качестве тонких проволочных проводников, для пайки элементов транзисторов и других целей. В последнем случае особенно важно то, что золото образует легкоплавкие эвтектики с индием, галлием, кремнием и другими элементами, которые обладают проводимостью определенного типа. Помимо технологических усовершенствований в электронике, для ряда деталей и узлов вместо золота стали использовать палладий, покрытия оловом, сплавами олова со свинцом и сплавом 65% Sn + 35% Ni с золотым подслоем. Сплав олова с никелем обладает высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, приемлемой величиной контактного сопротивления и электропроводностью. Несмотря на то, что в настоящее время расход золота в электронике непрерывно возрастает, считается, что он мог быть на 30% выше, если бы не меры, направленные на экономию золота.

В микроэлектронике широко применяют пасты на основе золота с различным электросопротивлением. Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратуры обусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро, платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующих микротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшие результаты. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризует органические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы. Золотые припои с низким давлением пара используют для пайки вакуумноплотных швов деталей электронных ламп, а также для пайки узлов в аэрокосмической промышленности.

В измерительной технике  для контроля температуры и особенно для измерений низких температур используют сплавы золота с кобальтом или хромом. В химической промышленности золото главным образом используют для плакирования стальных труб, предназначенных для транспортировки агрессивных веществ.

Золотые сплавы применяют в производстве часовых корпусов и перьев для авторучек. В медицине используют не только зубопротезные золотые сплавы, но и медицинские препараты, содержащие соли золота, для различных целей, например при лечении туберкулеза. Радиоактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей. В научных исследованиях золото используют для захвата медленных нейтронов. С помощью радиоактивных изотопов золота изучают диффузионные процессы в металлах и сплавах.

Золото применяют для  металлизации оконных стекол зданий. В жаркие летние месяцы через оконные стекла зданий проходит значительное количество инфракрасного излучения. В этих обстоятельствах тонкая пленка (0.13 мкм) отражает инфракрасное излучение и в помещении становится значительно прохладнее. Если через такое стекло пропустить ток, то оно обретет противотуманные свойства. Покрытые золотом смотровые стекла судов, электровозов и т.д. эффективны в любое время года.

1.7. Валютно–финансовое значение золота.

До появления монет  средствами платежа служили слитки или кольца из золота, серебра или меди, что вело к большим неудобствам в торговых расчетах. Слитки приходилось взвешивать, делить на более мелкие. Это послужило решающей предпосылкой для перехода к чеканке монет.

Большинство исследователей считают, что первая золотая монета была отчеканена в VII в. до н.э. в Лидии из сплава, содержащего 73% Au и 27% Ag. Чуть позже стали чеканить золотые монеты и в древней Греции. В странах Средиземноморья и на Ближнем Востоке наравне с золотыми имели обращение серебрянные монеты, что указывает на раннее происхождение биметаллизма. Соотношение ценности между золотом и серебром было различным в зависимости от эпохи и наличия запасов этих металлов. По свидетельству Плиния, первую золотую монету римляне выбили в III в. до н.э. Само слово ''монета'' произошло от названия римского храма Юнона – Монета, где был организован первый римский монетный двор.

В начале XIX в. намечается переход к золотому стандарту  в Великобритании, законодательно –  в конце XVIII в., фактически – в 1823 г. Во Франции, Германии, России, Японии и США переход к монометаллической денежной системе завершился в последней четверти XIX в. Высшей формой золотого стандарта был золотомонетный стандарт, характеризующийся свободной циркуляцией во внутреннем обращении золотых монет и их свободной чеканкой, неограниченным разменом на бумажные деньги по твердым паритетам, свободным ввозом и вывозом золота за границу.

Свободная циркуляция золота в наибольшей степени отвечала требованиям  системы свободного предпринимательства, служила развитию международных денежных связей, постепенно сформировавшихся в валютную систему.

Громоздкость золотых  монет и связанные с этим неудобства и издержки при транспортировке, постепенное истирание монет, издержки в обращении явились объективными причинами перехода на бумажные деньги.

.

1.8. Золото самородное.

 – минерал, природный твердый раствор серебра до 43% в золоте. Примеси: медь, железо и другие. Имеет цвет: ярко-желтый, с примесями – бледно-желтый, красно-желтый, зеленоватый. Образует зерна, чешуйки, сплошные массы и др. Твердость -2-3, плотность – 15,6-18,3г/см. куб. Различают тонко дисперсное (до 1-5 мм), пылевидное (от 5-50 мкм.), мелкое (0,5-2мм) и крупное (свыше 2мм, в том числе самородки). Встречается в коренных (гидротермальных) месторождениях и россыпях.

2. Платина (лат. Platinum) Pt

– химический элемент  восьмой группы, периодической системы  Менделеева, атомный номер 78, атомная  масса 195,09  относится к платиновым металлам, плотность 21,45г/см.куб., температура плавления 1769°C. Платина идет на изготовление катализаторов (около 50%; частично в виде сплавов с Rh, Pd, Ir), химической аппаратуры; используется в электро- и радиотехнике, ювелирном деле и т.д. 

2.1. История открытия металла.

«Сей металл, с начала света до сих времен, совершенно оставался неизвестным, что без сомнения весьма удивительно. Дон Антонио де Ульоа, испанский математик, который сотовариществовал французским академикам, посланным от короля в Перу... есть первый, который упомянул об ней в известиях своего путешествия, напечатанных в Мадриде в 1748 г... Заметим, что вскоре по открытии платины, или белого золота, думали, что она не особенный металл, но смесь из двух известных металлов. Славные химики рассматривали сие мнение, и опыты их истребили оное...». Так говорилось о платине в 1790 г. на страницах «Магазина натуральной истории, физики и химии», издававшегося известным русским просветителем Н.И. Новиковым.

В 16-м и 17-м веках испанские конкистадоры бесцеремонно расхищали богатства древних государств ацтеков и инков. Тонны золота, серебра, изумрудов заполняли трюмы галеонов, которые постоянно курсировали между Америкой и Испанией. Однажды завоеватели, передвигаясь вдоль реки Платино-дель-Пинто (Колумбия), обнаружили на ее берегах золото и крупицы неизвестного им тяжелого серебристого металла. Из-за высокой тугоплавкости он оказался ни на что не пригодным и лишь затруднял очистку золота. Новый металл испанцы решили назвать платиной что означает “серебрецо”, выразив тем самым свое недоброе к нему отношение.

Все же большие количества платины были вывезены в Испанию, где ее продавали по цене, значительно  более низкой, чем серебро. Вскоре испанские ювелиры обнаружили,    что платина хорошо сплавляется  с золотом, и те из них, кто был  не чист на руку, стали примешивать ее к золоту при изготовлении ювелирных изделий и фальшивых монет. Об этих “проделках” ювелиров стало известно королю, и тот не нашел ничего другого, как издать указ, требующий прекратить ввоз в страну никчемного металла, а заодно и уничтожить все его запасы, чтобы мошенники - ювелиры не могли больше морочить голову честным людям.

Чиновники королевских  монетных дворов собрали всю имевшуюся  в Испании и ее колониях платину, получившую к этому времени такие  не лестные прозвища, как «гнилое золото», «лягушечье золото», и публично предали  этот металл «казни» по причине его «лживой сущности»: собранную платину утопили в реках и морях – там, где поглубже. В дальнейшем такую операцию повторили еще раз. Столь печально завершился первый этап в биографии платины.

В середине XVIII века в Испании вышел в свет двухтомный труд мореплавателя, астронома и математика Антонио де Ульоа «Путешествия по Южной Америке». Находясь там, в экспедиции, ученый заинтересовался самородной платиной, привез ее в Европу и  подробно описал в своей книге, после чего опальный  металл привлек к себе внимание многих европейских ученых.

Обстоятельное изучение платины провел шведский ученый химик  Хендрик Шеффер, который доказал, что она является не смесью уже  известных металлов (например, золото и железо),  как утверждали некоторые ученые, а новым химическим элементом.

Исследования платины  привело к открытию нескольких металлов, сопутствующих ей в природе и  получивших общих название платиновых: в 1803 г. были открыты палладий и родий, 1804 г. – осмий и иридий, а спустя 40 лет химиком стал известен и последний элемент этой группы – рутений.

Работам в этой области  в немалой степени способствовал  тот факт, что в 1819 г. на Урале в  близи Екатеринбурга геологи  обнаружили рассыпные месторождения платины. Спустя пять лет в этих краях начал действовать первый в России платиновый рудник. О богатстве уральских россыпей говорит забавный факт: в те времена местные охотники били дичь дробью из платины.

Примерно тогда же этот металл начали использовать, как добавку к стали. «6 фунтов стали расплавлены были с 8-ю золотниками очищенной платины в огнепостоянном глиняном горшке, охраняя металл от доступа воздуха, - писал в 1825 году «Горный журнал». – Расплавленная масса была вылита в чугунную форму и скоро охлаждена в холодной воде. По разломе стального бруска сталь оказалась весьма однородной сыпи и столь мелкой, что простыми глазами не возможно было усмотреть ее зернистого сложения. Будучи выточена и закалена, без отпуска, она резала стекло, как алмаз, рубила чугун и железо, не притупляясь. Вообще платинистая сталь гораздо тверже всех доселе известных и выдерживает наибольшее удары не ломаясь. За необыкновенно высокую твердость такая сталь получила название «алмазной». В этой роли платина выступала довольно долго, но затем вынуждена была уступить свое место менее дорогому и к тому же еще более доступному вольфраму. Важную страницу биографии платины вписал известный русский инженер и ученый П. Г.  Соболевский. Возглавив петербургскую Соединенную лабораторию Департамента горных и соленых дел, Горного кадетского корпуса и Главной горной аптеки, но он вместе со своим сотрудником, металлургом В. В. Любарским приступил к исследованию сырой платины и разработки технологии превращения ее в ковкий металл. Вся загвоздка заключалась в том, что ни одна из существующих тогда печей не могла нагреть платину до точки ее плавления, равной 1769 ^оС, или хотя бы до близкой к ней температуры. А это являлось не обходимым условием, без которого платина не соглашалась принимать ту или иную нужную форму. Да, было над чем поломать голову.

Если крепостью не удается овладеть штурмом, приходится искать другие пути. Так и поступили  исследователи. Они заполнили губчатой платиной специально изготовленные  железные формы, спрессовали ее на винтовом прессе, нагрели до белового каления, затем вновь подвергли большому давлению. И металл сдался: минуя плавление, губчатая платина превратилась в монолитные изделия, которые нельзя было отличить от литых. Так в 1826 году впервые в истории техники был создан и применен на практике оригинальный технологический процесс, сохранивший свое назначение и по сей день: он лежит в основе современных методов порошковой металлургии.

Заслуги Соболевского были отмечены министром финансов Е. Ф. Конкреным. Он предложил ежегодно выдавать ученому «примерное вознаграждение» по 2500 рублей сверх жалования, «доколе на службе прибывает». Царь утвердил предложение министра.

Добыча платины на Урале быстро росла. Показательно, что еще в  начале ХХ века на долю России приходилось около 95% от общего количества платины, добываемой в мире. В дальнейшем на мировой рынок начала поступать платина из Южной Африки, Канады.