Как сделать из ртути золото. Золото и ртуть: реакция, способы растворения

Золото и ртуть: реакция, способы растворения

Процесс, при котором происходит растворение золота в ртути, заложен в основу метода очистки благородного химического элемента от естественных примесей, применяется в процессе извлечения драгоценного компонента из породы, для покрытия поверхности изделий. Технология извлечения золота из руды в промышленных масштабах предусматривает сочетание различных методов обогащения и очистки рудного сырья.

Физические свойства металлов

Химический элемент № 79 представляет собой инертный пластичный материал, принадлежит к группе благородных металлов, проявляет устойчивость к атмосферным условиям. Распространенным методом отделения драгоценного компонента из состава породы является гравитационный способ обогащения.

Ртуть — химический элемент, атомный № 80, простое вещество, которое находится в самородном виде в составе горной породы (киновари). Это единственный металл, который при комнатной температуре сохраняет текучесть. Серебристо-белую жидкость иногда называют «живым серебром».

При взаимодействии золото и ртуть образует амальгаму. В I тысячелетии до н.э. основной способ извлечения металла из концентрата базировался на растворении благородного компонента в «живом серебре» с последующей перегонкой ртути.

Процесс, при котором ртуть растворяет золото, использовался опытными золотодобытчиками для улавливания мелких частиц при извлечении ценного компонента из русел рек.

Методы растворения золота

По отношению к реагентам благородный химический элемент № 79 проявляет устойчивость. Распространен способ растворения золота в царской водке (смесь соляной и азотной кислот), используемой в процессе аффинажа драгметаллов.

Прозрачная смесь кислот со временем теряет свойства и приобретает оранжевый оттенок. Химический элемент № 79 растворяется при комнатной температуре. Чтобы реакция проходила быстрее, проводят подогрев.

Можно ли растворить золото без применения соляной и азотной кислот? Другой способ применяется в промышленном производстве и считается технологически сложным процессом. Для этого понадобится синильная кислота.

Такой способ растворения осуществляется путем цианирования руд и предусматривает:

подготовку площадки, не пропускающей воду;
на поверхность помещается рудное сырье, содержащее благородный металл;
насыщение руды раствором цианидов;
просачивание породы до момента растворения золота;
осаждение благородного металла в колоннах.

Такой способ обогащения руды используется не для всех типов сырья. Чтобы максимально растворилась составная часть благородного компонента в сульфидных рудах, используют сложные технологии. Способ растворения порошка благородного металла при взаимодействии со ртутью называется амальгамацией.

Этот способ извлечения благородного компонента разрешает многократное использование «живого серебра» и требует высокой чистоты золота. Частицы благородного металла не должны быть покрыты железом, нефтью и другими веществами, препятствующими смачиванию поверхности.

Чтобы в процессе амальгамации из концентрата вытянулось все золото, материал необходимо поместить в 10 % раствор азотной кислоты. Очистку не рекомендуется проводить на металлической основе, поскольку раствор кислоты реагирует с металлом.

Применение амальгамы

Кроме метода извлечения химического элемента № 79 из концентрата, амальгамирование производится в мелких масштабах в мастерских золотильщиков. Они используют сплав ртути и солнечного компонента при золочении изделий из металла через огонь.

Для этого с помощью шпателя накладывается амальгама на предметы, которые ставят в печь. При этом ртуть испаряется, а золото приклеивается к поверхности. Позолоченные таким способом вещи полируют до блеска.

Амальгаму используют при покрытии предметов с целью облагораживания и защиты изделий от химического воздействия. В ювелирном деле металлизацию используют при золочении.

Для этого предмет опускают в раствор соли, золота и ртути, находящийся ванне. При химическом разложении элементов состава на поверхности изделия остается золото.

В таких ваннах реакция может проходить с помощью электрического тока или при дополнительном нагреве состава. Более толстую пленку на поверхности можно получить, если в горячую ванну вместе с предметом дополнительно положить цинк или алюминий.

При гальваническом способе покрытия с протеканием электролиза можно создать пленку любой толщины, выбрать сплав компонентов. Например, для красного оттенка применяется медь и золото, для зеленого — серебро.

Как получить золото из ртути?

Алхимики в поисках философского камня

В середине прошлого века весь мир облетела весть, что ученым удалось синтезировать искусственным путем золото. Многие восприняли это известие, как долгожданную весть о подтверждении получения философского камня. Но не все так просто, как хотелось бы. Полученное золото никакого отношения к философскому камню не имело.

Не секрет, что многие алхимики средневековья занимались поиском философского камня лишь для того, чтобы как-то убедить своих покровителей в выделении средств на их химические опыты и изучение оккультных наук. В результате человечество получило богатейшее знание о свойствах химических веществ. Со временем были забыты оккультные знания и лишь до нашего времени дошли некоторые сведения, которые используют современные астрологи.

Позже ученые начали изучать атом. Их можно было сравнить с современными алхимиками, в хорошем смысле этого слова. Они также как и их предшественники шли наугад, иногда подвергая свою жизнь смертельной опасности. И им тоже открывались неизведанные горизонты строения вещества.

Смертельный друг – Ртуть

Неизвестные изотопы

В ходе изучения изотопов золота американский физик Артур Демпстер в 1935 году обнаружил, что благородный металл имеет всего один устойчивый изотоп с относительной массой 197. Принято считать, что чтобы его синтезировать, надо иметь в своем распоряжении изотоп с гораздо большей массой, но такого в природе просто не существует, а если его синтезировать искусственным путем, то он долго не может находиться в устойчивом состоянии. Поэтому все усилия ученых прошлого века были направлены на получения тяжелого изотопа золота.

Читать еще: Как сделать лисичку из бумаги оригами. Как сделать лису из бумаги своими руками

Этого можно было добиться, только используя ближайшие к золоту элементы ртуть и платину. Превращать платину в золото не имеет смысла, так как она дороже его. Остается ртуть. В начале сороковых годов, прошлого века во многих ядерных лабораториях начались исследования в этом направлении. И весной 1940 года физики из Гарвардского университета А. Шерр и К.Т. Бейнбридж сообщили, что они получили золото искусственным путем. Им удалось направить разогнанные дейтроны на мишень, сделанную из лития и таким образом получить поток быстрых нейтронов. В свою очередь нейтроны полученного лития использовали для бомбардировки ртути. После проведения исследования они пришли к выводу, что в результате ядерных реакций было получено золото.

Но это золото состояло из неустойчивых изотопов с массовыми числами 198, 199 и 200. Через несколько часов или дней оно снова превращалось в ртуть, излучая в пространство бета-лучи. Реакция протекает по известной формуле, которая наглядно хорошо описывает этот процесс.

198Hg + n =198Au + р

У ртути имеется семь изотопов. И только три из них смогли превратиться в золото. Их массовые числа полностью совпадают с числами полученного золота. Позже в марте 1947, года три физика, сотрудники профессора Демпстера Ингрем, Гесс и Гайди высказали гипотезу, а после ее доказали что только 199 и 196 изотоп ртути способны превращаться в золото. В результате опыта они смогли получить из 100 грамм ртути 35 мкг золота. Эту реакцию можно изобразить при помощи формулы:

196Hg + n = 197Hg* + γ

Но, на этом процесс не заканчивается и продолжается дальше:

197Hg* + e- = 197Au

Как делают золото

Таким образом, в лабораторных условиях из ртути было впервые получено золото

Вначале этому событию никто не придал никакого значения. Этот факт знали лишь те ученые, которые занимались этой проблемой. Однако через два года некий дотошный журналист опубликовал результат этого исследования, снабдив материал своими предположениями и рассуждениями. В результате на биржах началась настоящая паника. Все думали, что теперь золото подешевеет и перестанет быть валютным эквивалентом.

Но повода к обвалу бирж не было. Полученное золото было во много раз дороже, чем природное, добытое из самых бедных руд в шахте или на золотом прииске. Однако физики не удержались и позволили себе маленькую роскошь. Теперь небольшое количества золота полученное в ядерном реакторе хранится в Чикагском музее науки и промышленности, а в 1955 году на него могли посмотреть все желающие во время Женевской конференции.

Тайна раскрыта

Теперь мы, наконец-то, раскроем тайну получения золота из «философского» камня. Естественно, это к алхимии никакого отношения не имеет. Все чем мы будем оперировать, относится чисто к материальному миру. И так, начнем наши рассуждения.

Для получения золота из других химических элементов необходимо учитывать атомные реакции. Других путей на сегодняшний день ученые не обнаружили, так что все то, что связанно с алхимией признано ошибочным, а их рецепты принято считать обманом.

Чтобы получить настоящее золото, а не его изотопы, которые долго не живут, ученые, согласно карте нуклидов, рассматривали несколько вариантов.

Первый вариант это когда золото можно было бы получить из ртути-197 во время излучения бета-лучей или К-захвата. Но это в принципе невозможно, потому что 197-го изотопа в природе просто не существует. Если рассуждать теоретически, то его можно получить из таллия-197 , а его, в свою очередь, из свинца-197 . Но такой свинец образуется только при ядерных реакциях, а в природе его тоже, к сожалению нет. Так что из простого свинца много золота не получишь.
Второй вариант предполагает использование изотопов платины и ртути, которые могут образовываться только во время ядерных превращений. Поэтому реально золото можно получить только из 196 и 198Hg и из 194 Pt . Во время бомбардировки разогнанными нейтронами или альфа-частицами, происходят реакции, в результате которых можно получать изотопы 197 Hg , а из них, как известно устойчивое золото. Но его надо будет потом еще очистить от оставшихся изотопов, которые не вступили в реакцию и смеси различных нуклидов. А это очень дорогой способ очистки. Платину в качестве источника получения золота тоже можно исключить, по материальным соображениям.
Третий вариант предусматривает длительную бомбардировку ртути нейтронами или использовать циклотрон, но выход вещества при этом будет очень небольшим. Если облучать природную ртуть потоком нейтронов, то наряду с устойчивым золотом, как мы видели, образуются радиоактивные изотопы. Через некоторое время они снова превращаются в ртуть и ничего с этим сделать нельзя. Так устроена природа.

Гораздо интересней процесс получение из ртути платины. Можно предположить, что если направить мощное излучение нейтронов в реакторе таким образом, чтобы происходили (n, α) превращения, то можно будет надеяться на получение значительного количества платины и все изотопы ртути, которые можно было бы превратить в золото.

Что было вначале

Самое интересное заключается в том, что вопрос превращения в золото других элементов стоял перед учеными всегда. Даже на заре изучения атома Фредерик Содди в 1913 году сделал предположение, что золото можно синтезировать из таллия, свинца или ртути. Но тогда еще многое было неизвестно и та реакция, на которую ссылается ученый, по объективным причинам просто не смогла быть осуществлена на экспериментальной установке.

Читать еще: Как сделать фигуру овцы из картона. Уши и мордочка. Основной материал для изготовления

Позже, в 1938 году писатель-фантаст Дауман предложил в одном из своих произведений рецепт, как из висмута получить золото. Он описал способ, как из куска этого вещества его герой при помощи мощного рентгеновского излучения получал золото в неограниченных количествах. А после методом литературного домысливания смоделировал политическую ситуацию и проанализировал ее. Серьезные ученые тут же начали изучать возможность получения золота из висмута, но быстро пришли к выводу, что такая реакция невозможна, потому что в природе нет устойчивого изотопа 205 Bi . Формула превращения может принять вид

205Bi + γ = 197Au + 2α

Что было бы, если бы было

Поэтому герой романа никак не мог бы получить золото. Но мы можем рискнуть и попытаться гипотетически представить, как в промышленных условиях люди из ртути начнут получать благородный металл. Основываясь на знаниях из ядерной физики, начнем наше рассуждение из того, что будем использовать 50 кг ртути. В этом количестве вещества находится всего 74 г ртути-196 , которое может теоретически превратиться в золото.

Предположим из 74 г в результате ядерных превращений мы получим такое же количество стабильного золота. После несложных расчетов мы приходим к неутешительному выводу, что 74 г золота можно получить, если поместить шар из ртути емкостью 3, 7 л в зону реактора на четыре с половиной года. А потом все что мы получим, надо будет еще очистить.

Как видим, практически это осуществить просто не реально, но заманчиво. Гораздо проще и дешевле получить радиоактивное золото. Интересно было бы им расплатиться, а после наблюдать, как оно со временем начнет таять и превращаться в ртуть. Наверное, в будущем мошенники научатся использовать этот метод или он просто, так и останется на страницах фантастических романов, постоянно будоража пытливые умы.

Ставим все с ног на голову

Рассуждая о том, как из ртути можно получать золото, мы пришли к выводу, что и ртуть можно получить из него. Получается интересная картина. Оказывается, золото существует, скорее всего, вопреки законам природы. Но реальность есть реальность.

Сейчас интенсивно ведутся работы по превращению золота в другие элементы. Если бы об этом узнали в свое время алхимики, то они точно не поняли бы нас, своих потомков. Но факт есть факт.

Исследования ученых, связанные с золотом, не пропали даром. Дело в том, что в свое время перед наукой была поставлена задача получения очень чистой ртути. Как ни пытались природную ртуть очистить, ничего не получалось. Вот тогда и вспомнили, что есть обратный процесс, превращения золота в ртуть. Пришлось запускать реактор, подавив в себе «алчность». Делалось это для того, чтобы получить очень точный эталон метра.

Не все золото то, что блестит

Первые ртутные лампы появились в Соединенных Штатах Америки после второй мировой войны. Как вы уже догадались, ртуть в этих лампах была искусственной. Затем и в других странах было освоено получение чистой ртути. Нашло применение и радиоактивное золото-198. Его стали применять в медицине для лечения раковых опухолей и получения радиограмм человеческого тела. Оказывается, мельчайшие частички радиоактивного золота убивают раковые клетки, оставляя без изменения здоровые. Действует этот метод локально, не повреждая большую поверхность. Этот метод признан во всем мире и ему отдают предпочтение во многих клиниках.

Искусственно полученное золото используется для лечения лейкоза. Известно, что во время этого заболевания увеличивается число белых кровяных шариков. Этот метод спас жизни многим людям страдающим, казалось бы, неизлечимыми болезнями. Так что человечество начало получать зримую пользу от использования пусть и не стойкого и не такого привычного, но, все же, благородного металла.

Интерес науки к получению «философского» камня упал. Теперь во многих лабораториях изучаются новые вещества, которые синтезируются из золота. Большой интерес ученых вызывает искусственные элементы франций и астат. Франций получают при помощи бомбардировки золота ионами кислорода или неона. Астат получают, когда золото обстреливают разогнанными ядрами углерода.

Но это еще не конец

Казалось бы, на этом месте можно поставить точку. Но как же трудно смириться с мыслью о том, что невозможно получить дешевое золото из ртути. И, оказывается, есть люди, которые искренне считают, что это не так. Это современные алхимики. Да, они продолжают развивать это направление исследования познания мира.

Что нам вообще известно об алхимии и людях, которые ею занимались. История преподносит нам это направление в виде фрагментов, рассказывая об удачных экспериментах и неудачных опытах. Наверное, среди алхимиков было много шарлатанов, но где их нет. Вот один из примеров, как описывает получение золота из ртути довольно известный алхимик. Примерно это выглядит так.

Надо взять необходимое количество ртути и вылить в известный тебе сосуд. Затем поставить его на огонь и кипятить ртуть столько, сколько ты знаешь. Брось в сосуд порошок известный только тебе одному. Количество тебе было сказано раньше. Таким образом, произойдет фиксация ртути;
Возьми небольшой кусочек полученного вещества и брось его в тысячу унций ртути. Она превратится в красный порошок. Теперь небольшое количество этого порошка бросьте в тысячу унций ртути, и она тоже превратится в красный порошок. Продолжай делать так, пока, наконец, ртуть не превратится в золото.

Читать еще: Как сделать игрушку дергунчик из картона. Мастер-класс «Дергунчик — забавная игрушка

Что ж, есть «точный рецепт» и повод для размышлений. Во всяком случае, кто-нибудь когда-нибудь воспользуется этим рецептом и, кто знает, какие новые открытия он сделает.

Соединение золота и ртути

Золото и ртуть образуют амальгаму. В основу образования этого соединения заложены физические свойства металлов. Амальгамирование широко использовалось в технологическом процессе по извлечению драгоценного компонента из породы и для обогащения шлихового материала.

В поисках философского камня

У многих народов мира золото является символом высокого достоинства и ценности. Довольно часто в быту, характеризуя мастера, говорят, что у него золотые руки. Давно привычным стало определение черное золото по отношению к нефти. Как символ, это слово вошло в пословицы и поговорки, а достижения в науке и технике принято отмечать наградами из солнечного материала.

С момента становления желтого металла средством товарного обмена золото стало символом богатства и власти. Неустанные поиски благородного металла привели к новым географическим открытиям.

Достижения алхимии, которую называют неразумной дочерью химии, позволило экспериментировать с химическими элементами и соединениями в поисках философского камня, превращающего любой металл в золото.

Разработанная алхимиками ртутно-серная теория происхождения металлов составила основу их познания. Сера и живое серебро рассматривались ими как отец и мать металлов. В своей деятельности алхимики использовали различные металлы и вещества, каждому из которых соответствовал символ или знак.

Существует множество рецептов получения философского камня, но научный подход позволяет объяснить процессы в реальном времени, значении и с пониманием того, что ртуть невозможно преобразовать в золото. Но можно создать амальгаму солнечного материала с живым серебром.

Свойства солнечного металла и ртути

Живое серебро представляет собой жидкий металл серебряного цвета со свойственной ему высокой степенью смачивания других металлов. Ртуть имеет тенденцию к скатыванию в шарики, притягивая к себе другие частицы.

Это свойство можно наблюдать в быту в случае повреждения ртутного термометра. Маленькие шарики жидкого компонента устремляются друг к другу и скатываются в большой подвижный шарик.

Ртуть является тяжелым химическим элементом, его удельный вес всего на 6 единиц меньше, чем у золота. Опытные золотодобытчики помещали жидкое серебро в шлюзы, предназначенные для промывки шлихового золота, для улавливания мельчайших частиц и порошка драгоценного металла.

Способ получения амальгамы требует высокой чистоты золота. Оно не должно быть покрыто примесью железа, нефти и других веществ, препятствующих смачиванию.

Чтобы извлечь весь благородный компонент из концентрата, следует его поместить в разбавленный 10 % раствор азотной кислоты. При этом следует подобрать соответствующий сосуд для проведения очистки, чтобы избежать взаимодействия кислой среды с материалом используемой емкости.

Не рекомендуется проводить очистку в лотке. Лучше всего использовать пластиковый лоток или обыкновенную стеклянную банку. Извлечение ртути из амальгамы можно проводить 2 способами:

нагреванием соединения до полного испарения ртути;
растворением живого серебра в азотной кислоте.

Температура, при которой ртуть переходит в пар, равна 357°C. Достичь ее можно в верхней части открытого пламени газовых горелок. Нагревание следует проводить в проветриваемом помещении с соблюдением правил техники безопасности, и помнить, что опасно вдыхать пары жидкого химического элемента.

Амальгама солнечного металла

Золото в измельченном виде почти мгновенно пропадает в ртути, поглощаясь жидким металлом. Амальгамы, в которых содержится до 12 % драгметалла, внешне выглядят как чистое живое серебро.

Поэтому во времена процветания алхимии наиболее популярный способ получения золота из ртути заключался в растворении небольшого количества драгметалла с последующим извлечением.

Способ извлечения золота, используемый в металлургии драгметалла, состоит из такой технологической последовательности:

кварцевые жилы, содержащие драгоценный компонент, измельчают до тонкого состояния;
порошок промывают над медными листами, покрытыми слоем амальгамы;
пылеобразное золото растворяется в слое покрытия;
образованное соединение снимают с листов и подвергают дистилляции;
образованную руду после 1 этапа фракционирования обрабатывают раствором цианида с целью извлечения драгоценного компонента.

В часовом и ювелирном производстве для защиты изделий от воздействия атмосферных условий осуществляют золочение, которое наносят электролитическим и контактным способами.

Огневой способ золочения, основанный на использовании амальгамы золота, в настоящее время применяется крайне редко. В основе этого метода заложена способность солнечного металла растворяться в живом серебре с образованием амальгамы.

После нанесения раствора на поверхность изделие нагревают. В результате термической обработки ртуть испаряется, а золото остается в виде осадка, плотно прилегающего к изделию.

Ртуть может легко растворить золото, поэтому украшения из солнечного металла не должны соприкасаться с живым серебром. Даже наличие в воздухе ртутных испарений способствует растворению драгметалла, который меняет свой цвет, становясь белым.

Амальгама золота очень концентрированная, и при нарушении предела растворения драгметалла может распадаться на мелкие кусочки. Их легко можно собрать с помощью минимального количества чистой ртути, к которой будут стремиться мелкие части амальгамы.

Железо не образует соединения со ртутью, что позволяет использовать стальные сосуды для транспортировки сырья.

Конечно, способ амальгамации драгметалла является очень токсичным и требует мер предосторожности. В России в технологических процессах, связанных с обогащением руд и извлечением золота из породы, применение ртути воспрещено соответствующим приказом.