Drahé kovy. Fyzikálně-chemické vlastnosti drahých kovů. Výskyt a těžba drahých kovů

Transkript

1 Drahé kovy Drahé kovy je označení pro kovové prvky, které se v přírodě vyskytují vzácně, a proto mají vysokou cenu. Mezi drahé kovy se řadí zejména zlato, stříbro a platina. Fyzikálně-chemické vlastnosti drahých kovů Drahé kovy mají vysokou hustotou a dobrou elektrickou vodivostí. Platina patří k prvkům s nejvyšší hustotou. Stříbro se vyznačuje nejlepší elektrickou a tepelnou vodivostí ze všech známých kovů. Drahé kovy jsou kujné a tažné, zejména zlato. Z 1 gramu zlata lze vyrobit folii o ploše až 1 m². Zajímavé je, že tato velmi tenká fólie má při pohledu proti světlu zelenou barvu. Drahé kovy jsou velmi málo reaktivní a odolné vůči korozi. Zlato a platina jsou chemicky velmi odolné. S běžnými anorganickými kyselinami nereagují, rozpouští se pouze v lučavce královské (směs kyseliny dusičné a chlorovodíkové v poměru 1:3). Speciální případ představuje rozpouštění zlata (i stříbra) v elementární rtuti, kdy vzniká slitina zlata ve rtuti, amalgám. Stříbro je na suchém čistém vzduchu neomezeně stálé. Stačí však i velmi nízká koncentrace sirovodíku (sulfanu) a stříbro začne černat, protože na jeho povrchu vznikne vrstvička sulfidu stříbrného Ag 2 S. Chemicky je stříbro méně stálé než zlato a platina. Rozpouští se v kyselině dusičné a v koncentrované kyselině sírové, především díky jejich silným oxidačním vlastnostem. Vůči zředěné kyselině sírové a dalším anorganickým kyselinám je stříbro stálé. Reakce probíhají podle rovnice: 3 Ag + 4 HNO 3 3 AgNO 3 + NO + 2 H 2 O 2 Ag + 2 H 2 SO 4 Ag 2 SO 4 + SO H 2 O Výskyt a těžba drahých kovů Drahé kovy se v přírodě vyskytují zejména jako ryzí. Stříbro se v ryzí podobě vyskytuje poměrně vzácně, spíše se vyskytuje jako slitina se zlatem nebo jako minerál argentit Ag 2 S. Zlato se v přírodě vyskytuje buď uzavřené v horninách a rudních žilách, nebo volně jako říční (rýžovnické) zlato. Těžba zlata Zlato se dříve těžilo rýžováním. V současné době jsou rýžovatelná ložiska zlata již prakticky vyčerpána. Velké zaoblené kusy zlata se nazývají zlaté valouny (nugety). Dodnes lze zlaté nugety najít na četných místech v Austrálii, na Aljašce nebo v pouštním písku Kalifornie. Vůbec největší dosud nalezený zlatý nuget byl pojmenován Welcome Stranger a byl nalezen 5. února 1869 v australském státě Victoria. Vážil přes 71 kilogramů a při současných cenách zlata by byla jeho hodnota téměř 53 milionů korun. Největší kus zlata, který však není pravým zlatým valounem, je Holtermannův valoun. Vážil neuvěřitelných 286 kilogramů a byl 1,5 metrů dlouhý. Po roztavení se z něj získalo 82,11 kilogramů zlata.

2 Dnes se zlato těží převážně kyanidovým loužením. Na jemně namletou horninu se působí velmi zředěným roztokem kyanidu sodného nebo draselného za současného probublávání vzdušným kyslíkem. Z loužicího roztoku se poté zlato získává elektrochemicky, kdy se kovové zlato vyloučí na záporné elektrodě (katodě). Redukci je možno provést i chemicky přídavkem vhodného redukčního činidla (hydrazin, kovový hliník apod.). Těžba stříbra Těžba stříbra se nejčastěji provádí kyanidovým loužením stříbrných rud, podobně jako se těží zlato. V minulosti se k loužení používaly i roztoky thiosíranů. Stříbro, stejně jako zlato, se těžilo také amalgámový způsobem. Na rudu se působilo rtutí, která se stříbrem nebo zlatem vytvoří amalgám, ze kterého se posléze rtuť oddestiluje. Těžba platiny Těžba platiny se provádí působením horké lučavky královské na jemně mletou rudu. Z roztoku se působením Ca(OH) 2 vysráží rozpuštěné kovy s výjimkou platiny a části palladia. Roztok se odpaří do sucha a zbytek se žíhá za vzniku houbové platiny, která se po promytí kyselinou chlorovodíkovou v žáru lisuje na kovovou surovou platinu. Produkce a zásoby drahých kovů Zlato V roce 2012 dosáhla světová těžba zlata 2,7 kilotun. Největším producentem zlata je Čína, Austrálie, USA a Rusko. Největším evropským producentem zlata je s roční těžbou 6,3 tun Švédsko, 5,6 tun produkuje Finsko a 4,5 tun zlata se těží v Bulharsku. Celosvětové zásoby zlata jsou 52 kilotun a největší naleziště jsou v Austrálii, JAR, Rusku, Chile, USA a Brazílii. Zásoby zlata v České republice činí celkem 239 tun a na našem území je evidováno celkem 15 ložisek zlata, nejvíce nalezišť se nachází ve středních Čechách. Stříbro Světová těžba stříbra dosáhla v roce kilotun. Nejvíce stříbra se vytěžilo v Mexiku, Peru a Číně. Z evropských zemí je největším producentem stříbra Polsko s roční těžbou 1,17 kilotun. Celosvětové zásoby stříbra se odhadují na více než 540 kilotun, největší ložiska stříbrných rud jsou v Peru, Polsku, Chile a Austrálii. Významná ložiska stříbra se nacházela i na území naší republiky. Nejdůležitější stříbronosnou lokalitou byla Příbram s celkovou těžbou přes 3200 tun stříbra, v Kutné Hoře se vytěžilo 2700 tun, přibližně 400 tun stříbra se vytěžilo v Jáchymově a v Jihlavě. Historicky nejstarší stříbrný důl byl ve Stříbře, těžba je zde doložena již v roce Těžba stříbra probíhala i na řadě dalších lokalit, největšího rozmachu dosáhla v 16. století. V současnosti jsou na území České republiky evidovány zásoby stříbra ve výši 534 tun na 7 ložiscích.

3 Platina Celosvětová těžba platiny dosáhla v roce 2012 hodnoty 179 tun, nejvíce platiny se těží v JAR, Rusku a Zimbabwe. Světové rezervy platiny se odhadují na 66 kilotun, z toho 63 kilotun připadá na Bushveld v JAR. Významnou lokalitou s výskytem platinových kovů je známé ložisko niklových rud meteorického původu v Sudbury v Kanadě. Drahé kovy a výroba šperků Drahé kovy se od pravěku používaly na výrobu šperků nebo posvátných předmětů. Ryzost (čistota) drahého kovu je číselný údaj udávající hmotnostní poměr drahého kovu ve slitině. Ryzost se vyjadřuje v tisícinách, ryzí kov má tedy ryzost 1000/1000. Často se však ryzost zlata a platiny udává v karátech. Ryzí kov má 24 karátů, jeden karát přitom odpovídá 1/24 hmotnosti slitiny. V České republice se nejčastěji používá 14 karátové zlato (585/1000) a 18 karátové zlato (750/1000), které je považováno za drahé a luxusní. Naopak v arabských zemích se prodává zlato s ryzostí nejméně 18 karátů a zlato s nižší ryzostí je považováno za nevhodné pro výrobu šperků. Ryzost stříbra se dříve udávala v lotech a ryzí stříbro mělo 16 lotů. Na ozdobných předmětech a špercích z drahých kovů bývá ryzost vyznačena značkou státní zkušebny, tzv. puncem a ryzostním číslem. Při výrobě zlatých šperků se kromě žlutého zlata používá i barevné zlato. Barva zlata je dána slitinou zlata s dalšími chemickými prvky v různých poměrech. Obecně platí, že přidáním stříbra bude barva zlata bílá a přidáním mědi bude mít zlato barvu červenou. Žluté zlato Žluté zlato je v klenotnictví nejznámější a nejpoužívanější. Jedná se o slitinu zlata, stříbra, mědi a dalších kovů. České žluté 14 karátové zlato je typické pro svoji jemně nazelenalou barvou, proto se občas nazývá zelené zlato. Žluté 18 karátové zlato se barvou nejvíce podobá ryzímu zlatu, jeho barva je žluto oranžová. Bílé zlato Bílé zlato vzniká slitím (legováním) ryzího žlutého zlata s obecnými kovy bílé barvy, které pak původní žlutou barvu zlata ve slitině přebijí. Do bílého zlata se přidává stříbro, zinek, nikl a palladium. Vzájemný poměr těchto kovů ve slitině vytváří intenzitu bílé barvy, ale ovlivňuje i mnoho jiných vlastností, například tvrdost a slévatelnost. Bílé zlato lze rozdělit na tři druhy. Bílé zlato s obsahem palladia má pěkně bílou barvu, je měkké a dobře se do něj zasazují kameny. Pro šperky vystavené většímu zatížení při nošení jako jsou například snubní prsteny, není pro svou malou tvrdost příliš vhodné. Navíc palladium je velmi drahé. Bílé zlato s obsahem zinku má nádech barvy do žluta. Tento typ bílého zlata je tvrdší a hlavně dobře slévatelný. Vyrábějí se z něj šperky metodou odlévání do ztraceného vosku. Bílé zlato s obsahem niklu má pěknou bílou barvu, je však velmi tvrdé, hůře opracovatelné a nikl může způsobovat alergii. Používá se zejména pro ruční výrobu šperků.

4 Šperky z bílého zlata se nakonec potahují vrstvičkou rhodia. Rhodium je platinový kov, který má krásně bílou barvu. Problém je ale v tom, že při nákupu šperku zákazník nepozná, z jakého druhu bílého zlata je šperk vyroben. Nošením se tato vrstvička rhodia může ošoupat, a pokud je šperk vyroben z bílého zlata s obsahem zinku, šperk zežloutne. Červené zlato Červený odstín se získává přidáním mědi. Čím vyšší je obsah mědi, tím nižší je tvrdost slitiny, což někdy bývá na závadu pevnosti zlatnického výrobku. Kočičí zlato Pyrit (disulfid železnatý, FeS 2 ) je minerál, který je zlatu velmi podobný. Má zlatavou barvu, kovový lesk a je i poměrně těžký. Vypadá proto jako skutečné zlato a říká se mu také zlato hlupáků nebo kočičí zlato. Již ve starém Egyptě byl používán na výrobu šperků. Dublé Dublé je nejběžnější napodobenina zlata. Vyráběla se tak, že se na zdrsněný povrch obecného kovu nanesla zlatá vrstva fólie. Pak se oba dva kovy válcovaly nejprve zastudena, potom zatepla, čímž se obě vrstvy náležitě spojily. Podkladovým kovem, který musel mít stejnou tažnost jako zlatá vrstva, byla slitina zvaná tombak (90 % mědi a 10 % zinku). Podle jakosti byla tloušťka zlaté vrstvy 5 až 25 mikronů. V současnosti se používají modernější metody, například galvanické (tzv. tvrdé) zlacení. A jak se pozná, jestli jde o pravé zlato nebo jen o jeho napodobeninu? Stačí šperk nosit jeden den, pokud po nošení zůstane na kůži barevná stopa, je jasné, že se o pravé zlato nejedná. Další možností je magnet, zlato není magnetické nebo hadřík na čištění šperků. Pokud se falešné zlato přetřete několikrát hadříkem na čištění šperků, zlato se ze šperku ošoupe. Alpaka ( nové stříbro ) Alpaka je nejznámější a nejběžnější napodobeninou stříbra. Jedná se o niklovou mosaz (slitinu mědi, zinku a niklu), která je galvanicky postříbřena. Alpaka se používala na výrobu nádobí, příborů, medailí. Ozdoby vyrobené z alpaky jsou na rozdíl od levné bižuterie odolné vůči vnějším vlivům (agresivní pot, voda) a časem neztrácí lesk. Avšak nádobí a příbory vyrobené z alpaky při styku s kyselými roztoky černají, kazí chuť pokrmů a špatně se čistí. Drahé kovy a výroba mincí Zlaté a stříbrné mince byly po tisíciletí rozšířeným platidlem. Nejznámější a nejrozšířenější zlatou mincí byl dukát, stříbrnou tolar a groš. Platina je sice drahým kovem vhodným pro ražbu mincí, ale mince z platiny nebyly oblíbené. Ze sběratelského hlediska jsou staré platinové mince velmi vzácné.

5 Drahé kovy v zubním lékařství Zlato, stříbro i platina jsou součástí většiny dentálních slitin. Jako výplň zubů napadených zubním kazem se používají amalgámy. Jde o slitinu rtuti se zlatem, tzv. zlatý amalgám nebo rtuti se stříbrem, tzv. stříbrný amalgám. Drahé kovy v elektrotechnice Zlato se používá na kontakty v mikroelektronice a počítačovém průmyslu. Pro tyto účely se příslušné kontaktní povrchy elektrolyticky pokrývají tenkou zlatou vrstvou. Velmi tenká vrstva kovového stříbra se využívá jako záznamové médium na CD a DVD discích. Pro některé počítačové hard disky se využívá směs stříbra s menším množstvím platiny. Drahé kovy jako katalyzátory Platina má značné katalytické vlastnosti, a to jak ve sloučeninách, tak ve formě kovu. V chemickém průmyslu je platina a její sloučeniny využívána jako všestranný katalyzátor v řadě organických syntéz. Katalytických vlastností jemně rozptýlené kovové platiny se využívá i v katalyzátorech aut, které slouží k odstranění nežádoucích látek z výfukových plynů. Drahé kovy a výroba zrcadel a fotografií Stříbro má vysokou optickou odrazivosti a již po dlouhou dobu se využívá při výrobě kvalitních zrcadel. Sloučeniny stříbra jsou základem fotografického průmyslu, který využívá pozoruhodné vlastnosti stříbra, že totiž účinkem světla tmavne.