Реферат: Драгоценные ископаемые

RīgasTehniskā UniversitāteReferatsDargākieizrakteņiPt, Ag, Au        Izpildīja                                                                              A. Griškjāns        Parbaudīja                                                                         <st1:place w:st=«on»>I.</st1:place>Ivanova2002 m.g.

Золото

    В связи с быстрыми темпами развития техникисвязи, электронной, авиационной, космической и других отраслей промышленностизначительно вырос интерес к золоту. В настоящее время разработано большоеколичество новых сплавов золота, а так же технологические процессы нанесенияпокрытия золотом и получение многослойных материалов.

   

Распространенность золота в природе

   В земной коре содержитсязолота в 20 раз меньше, чем серебра, и в 200 раз меньше, чем ртути.Неравномерное распределение золота в различных      частях земной коры затрудняет изучениеего геохимических особенностей.       Вморях и океанах содержится около 10 млрд. т золота. Примерно столько                          же содержится золотав речных и подземных водах.

     Повышенное содержание золота обнаруживаютв водах источников и рек, протекающих  взолотоносных районах. В природе золото находится главным образом в самородномвиде и представляет собой минерал, являющийся твердым раствором серебра взолоте, содержащим до 43% Ag, с примесямимеди, железа, свинца, реже висмута, ртути, платины, марганца и другихэлементов. Кроме того золото встречается в виде природных амальгам, а такжехимических соединений – соленидов и теллуридов. По размеру частиц самородное золото делится натонкодисперсное (1 – 5 мкм), пылевидное (5 – 50 мкм), мелкое (0,05 – 2 мм) икрупное (более 2 мм). Частицы массой более 5 г относятся к самородкам.Крупнейшие самородки – ''Плита Холтермана'' (285 кг)и ''Желанный Незнакомец'' (71 кг) найдены в Австралии. Находки самородковизвестны во многих районах Урала, Сибири, Якутии и Колымы. Самородное золотоконцентрируется в гидротермальных месторождениях.

     Месторождения золота делятся на коренные ирассыпные. Месторождения золота формировались в разные геологические эпохи наразных глубинах – от десятков метров до 4 – 5 км от поверхности земли. Коренныеместорождения представлены жилами, системами жил, залежами и зонами прожилково — вкрапленных руд протяженностью от десятков дотысяч метров. В течение длительного периода истории земли горы разрушались ивода уносила все, что не растворялось в реках. Одновременно отделялись тяжелыеминералы от легких и скапливались в местах, где скорость течения мала. Такобразовались россыпные месторождения с концентрацией относительно крупногозолота. Как правило, промышленные россыпи образуются относительно недалеко откоренных месторождений. Определенная часть микроскопических частиц золотаостается в россыпях, однако вследствие невозможности его извлечения онопрактического значения не имеет. Часть микроскопических и коллоидных частицзолота уносится водными истоками в моря, океаны и озера, где оно рассеянно ввиде тончайших суспензий или находится в илистых осадках. Таким образом врезультате действия эрозионных процессов большая часть золота безвозвратноутрачивается.

Применение золота в науке и технике

    Тысячелетиями золото использовалось дляпроизводства ювелирных украшений и монет, а применение золота для зубопротезированияизвестно еще древним египтянам. Применение золота в стекольной промышленностиизвестно с конца XVIIв. Золотую фольгу, а позднеегальванопокрытия золотом широко применяли для золочения куполов церковныххрамов. Лишь последние 40 – 45 лет можно отнести к периоду чисто техническогоприменения золота. Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого неимеет ни какой другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью квоздействию агрессивных сред, по электро – итеплопроводности уступает лишь серебру и меди, ядро золота имеет большоесечение захвата нейтронов, способность золота к отражению инфракрасных лучейблизка к 100%, в сплавах оно обладает каталитическими свойствами. Золото оченьтехнологично, из него легко изготавливают сверхтонкую фольгу и микроннуюпроволоку. Покрытия золотом легко наносят на металлы и керамику. Золото хорошопаяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойствпослужила причиной широкого использования золота в важнейших современныхотраслях техники: электронике, технике связи, космической и авиационнойтехнике, химии.

    В микроэлектронике широко применяют пастына основе на основе золота с различным электросопротивлением.Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратурыобусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро,платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующих микротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшиерезультаты. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, аплатина полимеризует органические соединения. Золотосвободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокуюнадежность и длительный срок службы.

    Золотые сплавы применяют в производствечасовых корпусов и перьев для авторучек. В медицине используют не толькозубопротезные золотые сплавы, но и медицинские препараты, содержащие солизолота, для различных целей, например при лечении туберкулеза. Радиоактивноезолото используют при лечении злокачественных опухолей. В научных исследованияхзолото используют для захвата медленных нейтронов. С помощью радиоактивныхизотопов золота изучают диффузионные процессы в металлах и сплавах.

   Золото применяют для металлизации оконныхстекол зданий. В жаркие летние месяцы через оконные стекла зданий проходитзначительное количество инфракрасного излучения. В этих обстоятельствах тонкаяпленка (0.13 мкм) отражает инфракрасное излучение и в помещении становитсязначительно прохладнее. Если через такое стекло пропустить ток, то оно обретет противотуманные свойства. Покрытые золотом смотровые стекласудов, электровозов и т.д. эффективны в любое время года.

Валютно– финансовое значение золота

    До появления монет средствами платежаслужили слитки или кольца из золота, серебра или меди, что вило к большимнеудобствам  в торговых расчетах. Слиткиприходилось взвешивать, делить на более мелкие. Это послужило решающейпредпосылкой для перехода к чеканке монет.

    Большинство исследователей считают, чтопервая золотая монета была отчеканена в VIIв. до н.э. в Лидии из сплава, содержащего73% Auи 27% Ag. Чуть позже стали чеканить золотые монеты ив древней Греции. В странах Средиземноморья и на Ближнем Востоке наравне сзолотыми имели обращение серебрянные монеты, чтоуказывает на раннее происхождение биметаллизма. Соотношение ценности междузолотом и серебром было различным в зависимости от эпохи и наличия запасов этихметаллов. По свидетельству Плиния, первую золотую монету римляне выбили в IIIв. до н.э. Само слово ''монета'' произошлоот названия римского храма Юнона – Монета, где был организован первый римскиймонетный двор.

    Громоздкость золотых монет и связанные сэтим неудобства и издержки при транспортировке, постепенное истирание монет,издержки в обращении явились объективными причинами перехода на бумажныеденьги.

     Высокие цены на золото стимулируютразработку его заменителей, но совершенно очевидно, что универсальногозаменителя золоту найти не удается. Можно только говорить о замене золота болеедешевым материалом в отдельных устройствах, где условия работы позволяют этосделать. Если принять во внимание рост космических программ, то можно ожидатьзначительного роста технического применения золота. Несомненно, что если бы неспецифические монетарные функции золота, этот металл гораздо более широкоприменялся бы в технике уже в настоящее время.

Серебро

Исторические сведения

О давнем знакомстве человека с серебром свидетельствует само название.Русское “серебро”, немецкое “зильбер”, английское “сильвер” восходят к древнеиндийскому слову “сарпа”, которым обозначали Луну и по аналогии с Луной серп– древнейшее орудие земледельца. Латинское название серебра “аргентум”, так же как древнегреческое “аргитос”,шумерское “ку-баббар”, древнеегипетское “хад”, означает “белое”.

<span Times New Roman",«serif»">В видесамородков серебро встречается гораздо реже. Это, а также менее заметный цвет(самородки серебра обычно покрыты черным налетом сульфида) обусловило болеепозднее открытие его человеком. А отсюда поначалу большую редкость и большуюценность серебра. Но потом произошло второе открытие серебра…

Проводя очистку золота расплавленным свинцом, внекоторых случаях вместо более яркого, чем природное золото, получали металлболее тусклый. Но зато его было больше, чем исходного металла, который хотелиочистить. Это бледное золото вошло в обиход с третьего тысячелетия до новойэры. Греки называли его электроном, римляне – электрумом,а египтяне – асем. Эти сплавы золота с серебромдолгое время считали особым металлом.

В древнем Египте, куда серебро привозили из Сирии, оно служило дляизготовления украшений и чеканки монет. В Европу этот металл попал позже(приблизительно за 1000 лет до н. э.) и применялся для тех же целей. Светлыйблеск серебра несколько напоминает свет Луны – серебро в алхимический периодразвития химии часто связывали с Луной и обозначали знаком Луны.Предполагалось, что серебро представляет собой продукт превращения металлов напути их “трансмутации” в золото.

Природное состояниеи получение

Финикянеоткрыли месторождения серебряных руд вИспании, Армении, на Кипре и в Сардинии. Серебро в рудах находилось всоединении с мышьяком, серой, хлором, а также и в виде самородного серебра.Самородный металл, конечно, стал известен раньше, чем научились извлекать егоиз соединений. Самородное серебро иногда встречается в виде очень больших масс;самый крупный самородок серебра весил 13,5 т.

Самородное серебро образует минералы костелит, конгсебирит, анимикит.

В виде соединений серебро находиться вминералах: аргентине (сульфид серебра Ag2S), прустите (Ag3AsS3),кераргите (AgCl), бромаргерите (AgBr) и др.Основная масса серебра получается  припереработке свинцово-цинковых, золотых и медных руд в качестве побочногопродукта.

В зависимости от того, что из себяпредставляет исходный продукт — соответствующий минерал – серебряную руду илисвинцовый и медный концентрат, пользуются различными приемами. Если сырьемявляется серебряная руда (самородное серебро или хлориды серебра), то применяютметод цианирования, основанный на склонности серебра образовывать сложныекомплексные соединения с цианидами – солями цианисто-водородной кислоты HCN.

В тех случаях, когда сырьем являютсясвинцовый и медный концентраты, применяют пирометаллургический метод.Производство серебра этим методом выгодно, потому что дорогостоящий металлявляется примесью к свинцу и меди и выделению его, конечно, удешевляютпроизводство, в значительной мере окупает затраты по добыче менее дорогихметаллов.

Окончательный продукт требует ещедополнительной очистки электрохимическим методом, аналогично применяемый приполучении меди, после этого перед нами будет действительно чистое серебро.

Биологическая активность серебра

Точные анализыпозволяют определить присутствие этого элемента даже в тех случаях, когда егоконцентрация очень мала. Это привело к неожиданным открытиям: серебро былонайдено и в живых организмах! Большие концентрации ионов серебра оказывают наорганизмы ядовитое действие. Малые концентрации полезны, так как сереброуничтожает многие болезнетворные бактерии.

В медицине этосвойство серебра хорошо известно. Лекарственные препараты – протаргол,колларгол и др. представляют собой коллоидные формы серебра. Коллоидный растворсеребра содержит мельчайшие частицы металла, окруженные слоем молекул(например, белка), препятствующих слипанию частиц, и способствует излечениюгнойных поражений глаз. Вода, настоенная на порошкесеребра (применяют посеребренный песок) или профильтрованная через такой песок,почти полностью обеззараживается. Фильтры такого типа иногда применяютпутешественники и туристы, вынужденные пользоваться некипяченой водой.

Еще более эффективнодействует слабый раствор комплексного соединения серебра с аммиаком [Ag(NH3)2]OH, предложенный проф. П. Н.Ермолаевым и применявшийся в медицине под названием аммарген(соединение слов “аргентум”, “аммиак”), им промывалираны или слизистую оболочку при различных воспалительных состояниях. Былоустановлено, что ионы серебра в малых концентрациях способствуют повышениюобщей сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям.

Исследования клеток организмана содержание серебра привело к заключению, что содержание серебра повышено вклетках мозга (0,008% в золе). Пищевые продукты так же, как правило, содержатэтот металл – им богаты, в частности, желтки куриных яиц. Все эти факты всовокупности свидетельствуют о том, что серебро относится к биологическиактивным элементам и в будущем, вероятно, удастся выяснить его действительнуюроль.

Области применения

 В 1737г. немецкий ученый И. Шульце впервыеобнаружил светочувствительность нитрата серебра. Однако лишь через 100 летпосле этого открытия появилась первая фотография (19 августа 1839 г.) В этотдень в Парижской академии наук было сделано сообщение о способе полученияизображения. Такой метод фотографии впоследствии был назван дагеротипом.Изображение получали обработкой парами ртути экспонированного слоя AgI, нанесенного на отполированную серебряную пластину. Напластине в местах действия света образуется серебряная амальгама, рассеивающаясвет. После удаления избытка AgI и обнажениязеркальной поверхности изображение можно наблюдать, держа пластину подопределенным углом.

С тех пор коренным образом измениласьтехнология получения фотографического изображения. Однако и сейчас основнымсветочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидовсеребра. Удивительно удачное сочетание в них различных физико-химическихсвойств позволило в относительно короткий срок разработать оптимальный способполучения фотографического изображения. Причем практическая фотографиязначительно определила теоретическое объяснение достигнутых результатов.Правда, в настоящее время этот разрыв довольно быстро сокращается. Но широкоеприменение фотографии ведет к истощению мировых запасов серебра и егоудорожанию.

Кроме кинофотопромышленности,серебро употребляется в приборостроении и электромашиностроении, гдеиспользуются его свойства отличного малоокисляющегосяпроводника тока. Химическая промышленность использует серебро для производствапредметов лабораторного оборудования, стойких к действию щелочных растворов.Серебро так же идет на изготовление медицинских препаратов (колларгол,протаргол). Значительная доля серебра употребляется ювелирной промышленностьюдля изготовления драгоценных украшений, серебряной посуды и т.п.

Платина

Историческая справка

  Еще в середине XVIIвека в Колумбии испанцы, промывая золото, находили вместе с ним темный тяжелыйсеребристый металл. Этот металл казался таким же тяжелым, как и золото, и егонельзя было отделить от золота промывкою.Хотя они напоминал серебро (по-испански — la plata), но был почти нерастворим и упорно не поддавалсявыплавке; его считали случайной вредной примесью или преднамеренной подделкойдрагоценного золота. Поэтому испанское правительство в начале XVIII столетияприказывало этот вредный металл выбрасывать при свидетелях обратно в реку.

  В1819 году этот жестранный металл, уже получивший название платины, был найден на Урале. Егозамечательные свойства привлекли к себе внимание не только химиков, — возникламысль выплавлять из него монеты — трех-, шести- и двенадцатирублевики.Платина стала драгоценным металлом.

  Перед первойимпериалистической войной почти всю платину добывали  на Урале (95% всей мировой добычи). В песках инаносах копались целые плавучие фабрики — драги, среди шума и скрежета колес,черпаков, валов и сит, вымывавших из песков платиновые зернышки в тяжеломшлихе. На тонну песка иногда приходится лишь одна десятая грамма дорогогометалла. Около шести тонн платины шло ежегодно из уральских россыпей, и тремяприблизительно одинаковыми руслами расходился этот металл.  

Область применения

 Благодаря очень высокой температуре плавленияс начала восемнадцатого века платина использовалась для изготовления запаловдля пушек. Конкистадоры не церемонясь использовали ее вместо свинца для дроби.Из платины делались некоторые сложные инструменты для измерения температуры, атакже проводники тока в первых лампах накаливания. Не будем упоминатьобразцовый метр и килограмм, изготовленные рациональными французы сразу жепосле Революции, и хранившиеся в Палате Мер и Весов в Севре; по очевиднымпричинам такие образцы должны иметь полную термостойкость, отсутствиедеформации и коррозии со стороны любого химического реагента. Выбор не мог непасть на платину и, по странной иронии судьбы, французское республиканскоеправительство должно было поручить изготовление эталона уже упоминавшемусяМарку Этьену Жане, единственному ювелиру, который былв состоянии обрабатывать чудесный металл после упражнений по изготовлениюпышных украшений при дворе Луиджи XVI. При такихпредшественниках неудивительно, что понадобилась интуиция и артистическаягениальность Луи Картье для того, чтобы платина вышлаиз научных лабораторий, чтобы платинаполучила престижную роль принца драгоценных металлов.

      Часовщики также искусно использовали возможности платины как самой, так и в сочетании сдрагоценными камнями. Еще до Арт Декобольшой спрос делал платину все более дорогим и редким металлом, этот спрос немог быть удовлетворен по причине начавшейся Первой Мировой Войны, вследствиекоторой платина была объявлена воюющими сторонами стратегическим металлом. Этопривело, благодаря работе гениального ювелира из Пфорцхейма,к созданию нового сплава исключительно похожего на платину, имевшему большойуспех — белому золоту. При нормальными колебаниями вызванными изменениями моды,наличии сырья на рынке и нормальных законов, платина начала играть все большуюроль в ювелирной отрасли нашего века, все же оставаясь материаломпредназначенным исключительно для создания работ высокого уровня.

Приведем некоторые цифры, предоставленные БарриЕ. Дависононом из Англо- Американской ПлатиновойКорпорации во время конференции последней выставки Orogemma:в последние пять лет мировой спрос на ювелирные изделия из платины вырос на78%, в часовой промышленности в 1994 г. цифра достигла 14 000 шт. по сравнениюс 2000 в 1988 (половина относится к «фантастическому» 1993 г., когда с 13000шт. Swatch из платины количество дошло до 22680экземпляров), необходимо отметить, что 38% платины в настоящее времяпотребляется ювелирной промышленностью (величина немного меньшая чемпотребление платины для катализаторов, составляющее 41% и являющееся основной областьюприменения металла).

В этойобласти Италия занимает первое место — на европейском уровне она являетсяпервым импортером платиновых часов, на мировом впереди идет только Япония и Гонг-Конг. В ювелирной области Италия является крупнейшимпроизводителем — 47% ювелирных изделий из платины проданных в США былиизготовлены в Италии.

Вместе с платиной добывались и очень высоко ценились и другиеблагородные металлы платиновой группы: осмий, родий, палладий и рутений,открытый в России в 1844 году и названный так в честь России (Рутения). ЦарскаяРоссия монопольно владела рынком платины. В россыпях Урала, по определениюученых-геологов, содержалось свыше 50 тонн этого металла. Эти запасы свободнообеспечивали мировой рынок лет на десять.

  Вбудущем собиралисьизвлекать платину из той материнской породы, в которой она образовалась, — неиз песков, а из темно-зеленого дунита, который образует на Урале целые горы, носодержит только стотысячные доли процента этого металла. Во время войны иначала революции добыча на Урале сильно упала, появилась конкуренция Колумбии,Канады.

  Вэто время, однако, вЮжной Африке открыли новое месторождение платины; за ним последовало второе,третье. Началась бешеная горячка искателей счастья, акционерных компаний,банков. Одни предприятия лопались, возникали другие, собирали миллионы фунтовстерлингов, швыряли в поисках и разведках новые миллионы. Находки тянулисьпочти от мыса Доброй Надежды до Северной Родезии, на пространстве болееполутора тысяч километров. Платина встречается здесь не в россыпях, а вкоренных породах, немного напоминающих уральские, но с более высокимсодержанием металла.

  Южноафриканские геологирассказывают о целом платиновом поясе, который тянется через Африку начиная сюга и кончая на севере верховьями Нила и Эфиопией, где уже давно встречаласьплатина. По каким-то грандиозным каналам изливались на поверхность земли ипроникали в толщи осадочных пород по трещинам платиноносныемагматические расплавы. Где-то в глубинах кипят еще расплавленные массы с раствореннымив них платиной, хромом и никелем.

  Такие пояса, богатыеметаллами, встречаются на земле нередко и иногда тянутся на многие тысячикилометров. Так, в Америке — от Калифорнии до Бразилии — тянется богатейшийпояс серебра и свинца, на юго-востоке Китая мы знаем пояс олова, вольфрама,ртути и сурьмы, у нас в Сибири и в Монгольской Республике простирается намногие сотни километров “монголо-охотский пояс” драгоценных камней, висмута,вольфрама, олова, свинца и цинка. Средивсех этих громадных рудных поясов Земли в основном лишь уральский и африканскийприносят с собою платину — это “исчадие ада”, по образному выражению тоговремени, когда впервые в песках Урала блеснули перед старателями серебристыезернышки драгоценного металла.

Литература:

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">  

<span Arial",«sans-serif»">“Металлургияблагородных металлов”. Под редакцией Л. В. Чугаева. Издательство “Металлургия”.Москва, 1987 г.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">  

<span Arial",«sans-serif»">“Общаяхимия: Учебное пособие для вузов”. Н. Л. Глинка. Издательство “Химия”, 1977 г.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">  

<span Arial",«sans-serif»">“Открытиеэлементов и происхождение их названий”. Н. А. Фигуровский.Издательство “Наука”. Москва, 1970 г.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">4.<span Times New Roman"">  

<span Arial",«sans-serif»">Интернет:<span Arial",«sans-serif»">http://www.juvelinet.ru/

<span Arial",«sans-serif»">

еще рефераты
Еще работы по материаловедению