Юрий Кукушкин - Химия вокруг нас
По данным 1980 г., число известных науке ингибиторов коррозии превысило 5 тыс. Считают, что 1 т ингибитора дает в народном хозяйстве экономию около 5000 руб.
Работа по борьбе с коррозией имеет важнейшее народнохозяйственное значение. Это весьма благодатная область для приложения сил и способностей.
Благородные металлы
К благородным металлам обычно относят золото, серебро и платину. Однако их список этими металлами далеко не исчерпывается. В науке и технике в их число также включают спутники платины — платиновые металлы: палладий, рутений, родий, осмий и иридий.
Благородные металлы характеризуются малой химической активностью, коррозионной устойчивостью к атмосферным воздействиям и минеральным кислотам. Изделия из благородных металлов обладают красивым внешним видом (благородством).
Золото было одним из первых металлов, известных человеку с древних времен. В природе в чистом виде золото почти не встречается, но не редки случаи самородного золота, в котором в качестве примеси содержатся медь (до 20%), палладий (от 5 до 11%), висмут (до 4%). В большинстве случаев оно содержит в виде примеси серебро (от 4 до 15%). Встречается самостоятельный минерал — электрум, состоящий из золота и серебра, содержание последнего в котором обычно достигает 30%, а иногда 40 и даже 50%.
Красивый цвет и блеск золота, его высокая устойчивость к атмосферным воздействиям были давно оценены человеком. Важно то, что различные виды самородного золота характеризуются довольно высокой мягкостью, хорошей ковкостью и тягучестью. Эти качества позволили даже при низком уровне развития техники обрабатывать золото и изготавливать из него украшения и бытовые предметы. Важнейшие технические качества металлического золота стали известны много позже.
Самородное золото делят на шлиховое и тонкое. Шлиховое получают при промывании золотоносных песков в ковшах, лотках или других приспособлениях. Шлиховое золото — относительно крупные частички. Тонкое золото таким способом не выделяется. Раньше его извлекали амальгамированием. Этот способ основан на том, что металлическая ртуть хорошо растворяет металлическое золото с образованием сплава — амальгамы. Далее ртуть отгоняется при нагревании, а золото остается в остатке. В настоящее время промышленным способом извлечения тонкого золота является цианирование. Данный процесс основан на способности золота в присутствии водного раствора цианида калия окисляться кислородом воздуха. Химическое уравнение этого процесса записывают следующим образом:
4Au + 8KCN + O2 + 2H2О → 4K[Au(CN)2] + 4KOH
Далее комплексные анионы [Au(CN)2]– концентрируются на ионообменной смоле, а после удаления со смолы золото восстанавливается цинком в соответствии с уравнением
2[Au(CN)2]– + Zn = 2Au + [Zn(CN)4]2–
По свидетельству древних рукописей для извлечения тонкого золота из быстротекущих горных рек использовались шкуры животных. Шерстяной покров овечьей шкуры, состриженный сплошным пластом, называли руно. Такую шкуру закрепляли на дне реки и песчинки золота застревали в шерсти. В богатых золотоносных водах шкура собирала так много золота, что воспринималась как золотая. О золотом руне повествуют многие мифы Древней Греции.
Многие слышали или читали, что образования самородного золота иногда бывают массой в несколько килограммов. Небезынтересно знать, что самый большой самородок, который был найден в мире, имел массу 112 кг. Самый большой из найденных на территории нашей страны самородков составлял 36 кг. Он был найден в 1842 г. на Миасских приисках (Урал).
Известно самородное золото, которое покрыто пленкой оксидов железа или марганца. Его называют «золотом в рубашке». По внешнему виду в нем трудно распознать золото. Указанием на него служит лишь высокая плотность, а значит, и большая масса.
Кроме самородного, в природе золото встречается в виде химических соединений, включенных в полиметаллические руды. Из таких источников золото получают при комплексной переработке сырья.
Цвет и оттенки золота зависят от примесей других металлов. Медь и серебро придают ему оттенки от бледно-желтого до яркого желто-красного. Сплав 78% золота и 22% алюминия имеет рубиново-красный цвет. Менее известно, что его цвет зависит от толщины листа и агрегатного состояния. Очень тонкий лист на просвет имеет зеленый цвет. Такого же цвета и расплавленное золото, а его пары — зеленовато-желтого цвета. В высокодисперсном (крайне измельченном) состоянии золото обычно рубинового или темно-фиолетового цвета.
Алхимики были убеждены, что каждый металл в земных недрах зарождается и накапливается под влиянием определенной планеты. Золото они связывали с Солнцем, а серебро — с Луной. Современные специалисты утверждают, что самородное серебро встречается реже, чем золото. Зато оно встречается в природе в довольно высокой степени чистоты. Кроме чистого серебра известны минералы, в которых к серебру примешаны золото (до 10% и выше), медь, висмут, сурьма, ртуть. Самый большой в мире самородок серебра весил 13,5 т. Основная масса серебра добывается не в самородном виде, а в качестве побочного продукта при переработке свинцово-цинковых и медных руд.
Серебро, так же как и золото, — довольно мягкий и пластичный металл. Оно легко поддается механической обработке, что позволяет изготавливать различные изделия. Серебро издавна использовалось для изготовления посуды, столовых приборов и предметов украшения. В далекое прошлое ушли ямщики и повозки с колокольчиками под дугой. О них мы узнаем лишь из книг. Колокольчики, же могли кое-где сохраниться. Говорят, что наилучшим и несравненным звучанием обладали серебряные колокольчики. При отливке больших колоколов для лучшего звучания мастера вводили в бронзу серебро. Наверное, в этом был свой резон.
В настоящее время много серебра расходуется на производство технических и бытовых зеркал. При их изготовлении стекло обезжиривается, промывается, а затем обрабатывается раствором хлорида олова (II) SnCl2. После этого стекло обливают раствором нитрата серебра AgNO3 с сахаром. Сахар восстанавливает соль серебра до металла и он ровным и плотным слоем ложится на поверхность стекла. Хлорид олова (II) играет роль активатора процесса восстановления и способствует образованию качественного слоя серебра. Для предотвращения потускнения серебряного покрытия в технических зеркалах его защищают слоем химического элемента индия. Не сказываясь на отражательной способности зеркал, индий позволяет продлевать срок их службы. Прототипом современных стеклянных зеркал, с пленкой металлического серебра, были отполированные металлические пластинки из олова, бронзы, серебра, золота. Их существенным недостатком было потускнение во времени. Однако наилучшим из перечисленных металлов было серебро. Оно относительно дешево, устойчиво к атмосферным воздействиям, характеризуется высокой отражательной способностью и не дает оттенков. К сожалению, в настоящее время такие зеркала являются редкостью даже для музеев.
В огромных количествах серебро расходуется для производства фото- и киноматериалов. Несмотря на настойчивые попытки замены серебра в данных материалах на другие металлы или вещества, проблема пока остается нерешенной.
О бактерицидных свойствах серебра уже было написано (в разделе «Вода»). Не зная того, но используя столовую посуду и столовые приборы из серебра, человек издавна защищал свой организм от болезнетворных бактерий. Считают, что бактерицидными свойствами обладает и золото. Старые медицинские рецепты рекомендовали привязывать как золотые, так и серебряные монеты к гноящимся ранам.
Экспериментально установлено повышенное содержание серебра в мозгу человека, в железах внутренней секреции, печени, почках, костях. Суточный рацион человека должен содержать примерно 0,88 мг серебра. Оно избирательно накапливается некоторыми растениями, например огурцами, капустой. В медицине давно хорошо себя зарекомендовали некоторые серебряные препараты. Один из них — нитрат серебра (ляпис). В виде карандаша или водного раствора его применяют для прижигания бородавок, грануляций и т.п. В качестве антисептических средств (для промывания гнойных ран, мочевого пузыря, глаз) используют водные растворы коллоидного серебра. Существуют бактерицидные бумажки, пропитанные нитратом AgNO3 или хлоридом серебра AgCl. Их смачивают водой и накладывают на небольшие раны, ссадины, ожоги.
Соединения серебра, в частности нитрат серебра, легко восстанавливаются с образованием металлического серебра. В качестве восстановителя может выступать кожный покров. Поэтому, попав на кожу, растворы солей серебра оставляют черные пятна. Раньше водные растворы нитрата серебра использовали для маркировки изделий из тканей, поскольку на смоченных этим раствором местах появлялись черные знаки. Ввиду дефицитности серебра теперь для этих целей используют красители. Интересно, что, восстанавливаясь на коже, соединения золота оставляют пятна фиолетового цвета.
