Благородные металлы
Нижнетагильский институт
Уральского государственного
технического университета
РЕФЕРАТ
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,
Страницы: 1, 2
|