Благородні метали: види, список, властивості, видобуток і обробка

Словосполучення “благородні метали” на слуху в багатьох, однак далеко не всі знають, що це таке. Що означає благородний? Які види металів існують в природі? На ці та багато інші питання відповіді дані нижче.

Благородний – це який?

Слово “шляхетний” навіть звучить так, що відразу представляються лицарі і дворяни зі шпагами напереваги, для яких честь і честь були понад усе. Втім, до металів ні честь, ні обов’язок, ні дворянство з лицарством ніякого відношення не мають. Що ж тоді таке – благородні метали?

Подібних речовин, на відміну від їх неблагородних побратимів, не занадто вже і багато – всього-навсього вісім штук. Це золото, срібло, платина, а також рутеній, іридій, осмій, паладій і родій (вони вважаються, якщо можна так висловитися, дочірніми елементами платини). Крім того моменту, що всі вищеназвані «товариші» є благородними, об’єднує їх те, що всі вони – дорогоцінні, тому що рідкісні. І якщо слово “дорогоцінні” стосовно до металів худо-бідно, але зрозуміло кожному, то з “благородними” все ж заковика виходить. А між тим відповідь на питання, які метали благородні, досить простий. Це ті елементи, які не піддаються корозії і окисленню. Ось і вся премудрість! Як раз-таки дуже висока хімічна стійкість поряд з блиском і подарували даними речовин подібну назву. До речі сказати, ще одним об’єднуючим фактором для них є висока пластичність і тугоплавкість.

Історія появи

Не секрет, що про існування золота і срібла було відомо з найдавніших часів: ще кілька тисячоліть тому їх з успіхом добували в різних країнах. Так видобуток золота йшла, наприклад, у Колхіді, Іспанії, Верхньому Єгипті – саме ці регіони вважалися основними центрами по знаходженню цього благородного металу. Золото добували і на території сучасної Росії – у другому-третьому тисячоліттях до нашої ери. Методів вилучення існувало чимало вже тоді.

Що ж стосується срібла, то його видобуток, згідно з історичними відомостями, велася вже в п’ятому столітті до нашої ери на території сучасної Іспанії – срібні родовища розташовувалися в долинах чотирьох річок (Тахо, Міньо, Гуадьяро і Дуеро). І то запасів срібла було більше, то золото добували активніше – але до Середніх століть родовища дорогоцінного металу жовтого були майже вичерпані. На аргентум стали звертати більше уваги, і тривало це аж до вісімнадцятого сторіччя.

А як же такі рідкісні і благородні метали, як платинова «команда» і сама платина? Справа в тому, що вона не була взагалі відома до шістнадцятого століття – тільки тоді спритні іспанці звернули увагу на цей метал. Платиною вони назвали його за зовнішню схожість з сріблом (якщо перекладати дослівно, платина означає “серебришко”). Не треба, утім, думати, що благородного металу платини до цього сторіччя не існувало – існувало, та ще як! Його знаходили разом із золотом і називали “білим золотом”. Вважаючи підробкою, здатної підміняти “справжнє” золото, платину викидали в море. Лише в середині вісімнадцятого століття було зроблено перше її опис, а також розпочато цілеспрямована видобуток в Колумбії. Інші види благородних металів, що належать до платинової групи, були відкриті лише в дев’ятнадцятому столітті.

Властивості благородних металів

Звичайно, кожен з восьми елементів, що відносяться до даної категорії, має якісь свої, особливі, окремі характеристики. Про це неодмінно буде сказано трохи пізніше. Але всі вони разом, тим не менш, теж володіють певними специфічними рисами, за якими і можна дізнатися, що мова йде про дорогоцінні благородних металах. Про ці характеристики вже говорилося вище, однак для того, щоб акцентувати на них увагу і закріпити вивчене, можна і повторити сказане.

Отже, благородні метали неймовірно міцні та пластичні, у них прекрасна електро – і теплопровідність. Вони – чудовий матеріал для ювелірів, оскільки володіють м’якістю, тягучістю, пластичністю. Відрізнити їх легко по особливому – дуже яскравому блиску. Крім того, благородні кольорові метали не схильні до іржі та іншого руйнування. Мало хто знає, однак дана група дорогоцінних елементів активно використовується в авіації, наприклад, або в хімічній промисловості і багато де ще, а все з-за їх особливих, унікальних якостей.

Аурум

Тепер скажемо трохи докладніше про кожному зі списку благородних металів, і почати, мабуть, слід з золота – єдиного на світі такого елемента, якому в чистому вигляді властивий настільки яскравий жовтий відтінок. Крім основних якостей, характерних для всіх металів даної категорії (м’якість, плавкость і так далі), аурум має ще й підвищеною хімічною стійкістю, не вступає ні в які реакції ні з кислотами, ні з лугами, ні з солями, не піддається впливу вологи або високої температури.

Щоб розплавити золото, потрібна температура аж у тисячу з гаком градусів за Цельсієм! У твердий стан цей дорогоцінний метал переходить при 2,5 по Моосу, а густина його становить дев’ятнадцять цілих і три десятих грама на кубічний сантиметр.

Argentum

Благородного металу сріблу притаманний білий колір. Всі вищеназвані властивості металів подібної групи характерні для нього в повному обсязі, крім того, у срібла є чудова відбивна здатність. Срібло легше золота, його щільність складає всього лише десять з половиною; втім, золото є одним з найбільш важких і щільних металів.

На відміну від останнього, про срібло не можна сказати, що воно не реагує ні на які кислоти: не вступає в реакцію воно лише з плавиковою і соляною кислотою. Однак, як і золото, цей благородний метал стійкий до впливу вологи, а температура плавлення його не набагато нижчі: дев’ятсот шістдесят з половиною градусів (температура твердіння – три по Моосу). Ще одна відмінна риса срібла – здатність темніти під впливом сірководню (він знаходиться у складі повітря).

Платина

Насамперед слід сказати, що всі платинові метали поділяються на дві групи: легкі (це родій, рутеній і паладій – найбільш легкий, з так званих платиноїдів) та важкі (сама платина, осмій і іридій). І ось тут платина може позмагатися з золотом за право називатися важким металом: її щільність становить 21,5 грама на кубічний сантиметр (нагадаємо, у золота – дев’ятнадцять з невеликим). Тепер про кожному металі трохи більш докладно.

Платина – дорогоцінний благородний метал білого блискучого кольору, якому притаманні всі найяскравіші риси даної категорії. Як уже йшлося раніше, цей метал твердіше золота і срібла, мало того, більше і температура його плавлення – цілих 1773,5 градуси за Цельсієм. Щоб платина затверділа, необхідно 4,5 по Моосу.

Раніше згадувалося також, що до вісімнадцятого століття платину не те щоб дуже цінували. Це дійсно так – лише у 1751 році вона увійшла до списку благородних металів. А вже після відкриття інших металів платинової групи сама вона несподівано піднеслася так, що стала дорожче золота, демонстрацією розкоші, шику.

Паладій

Цей дорогоцінний метал сріблясто-білого кольору. Від платини він відрізняється тим, що при 860 градусах за Цельсієм окислюється (платина не робить цього зовсім). Втім, якщо ще підвищувати градуси, даний елемент буде світлішати, а оксид на ньому стане розкладатися.

Щільність паладію становить трохи більше одинадцяти грамів на кубічний сантиметр, а температура плавлення – 1554 градуси за Цельсієм.

Родій

Цей елемент має блакитний відтінок. Як і аргентум, він має здатність до відображення, крім того, родій особливо твердий і крихкий. В іншому все його якості збігаються з вищеописаними властивостями, характерними для всіх благородних металів. Родій трохи щільніше паладію – дванадцять цілих і сорок чотири сотих грама на кубічний сантиметр. Що стосується температури плавлення і тверднення, то розм’якшується даний елемент при температурі 1966° С (навіть більше, ніж у платини!), а приймає тверду форму при 6 по Моосу. Фізичні і хімічні властивості родію дозволяють використовувати його для покриття срібних і золотих виробів.

Рутеній

Цей метал платинової групи за зовнішнім виглядом дуже схожий на саму платину, а характеристиками нагадує родій. Щільність рутенія теж приблизно дорівнює щільності родію, а температура плавлення найбільш висока серед усіх благородних металів (не рахуючи іридію і осмію) – 2450 градусів Цельсія.

Іридій

Колір цього металу – сірувато-білий. Властивості іридію точно такі ж, як у родію або рутенію, а щільність дорівнює 22,41, що перевищує навіть щільність самої платини. Температура плавлення іридію трохи вище, ніж у рутенію, і становить 2454° С. Іридій є найбільш стійким металом до хімічних впливів: він не схильний до пошкоджень ні від кислот, солей, ні від яких би то не було будь-яких інших хімічних елементів. Властивості іридію дають можливість успішно застосовувати його у виробництві годин.

Осмій

Білий благородний метал осмій вигідно відрізняється тим, що не розчинний в кислотах. Його щільність 22,5 – він найбільш тяжкий з усієї групи благородних металів, температура плавлення також вище, ніж у інших – цілих 2700 градусів за Цельсієм.

Видобуток

Як же видобуваються благородні метали? Існує для цього ціла технологія. В першу чергу, потрібно знати, що дорогоцінні метали зустрічаються, як в чистому вигляді, самородками, так і з різноманітними домішками. Зібрати Самородки неважко – вони, як правило, розсипані по землі, залишається лише нагинатися та збирати. Якщо їх забирає водою – трапляється й таке, в справу вступає інший спосіб: намивання. Оскільки дорогоцінні метали важче піску, який змивається разом з водою, неважко добути залишаються на дні ємності, де відбувався процес, дорогоцінні розсипи.

З домішками благородні метали зустрічаються в руді. Витягти їх звідти – найбільш дорого і важко. Сама руда розташовується на досить великій глибині, так що перша трудність – витягти її на поверхню. А вже потім зі складу руди (в якому, крім благородних металів, присутні всілякі домішки) необхідно дістати шукане. Цей процес відбувається як хімічним, так і механічним шляхом.

Обробка та очищення благородних металів

Обробка та очищення є двома невід’ємними елементами всього дії з видобутку дорогоцінних металів. Вся справа в тому, що деяка їх частина так чи інакше неминуче відправляється у відходи, а отже, необхідно обробити, швидше буде сказати – переробити весь промисловий сміття, а після цього очистити отримані дорогоцінні елементи. Статистика показує, що кожна тонна відходів приносить в середньому в діапазоні від трьохсот до чотирьох з половиною тисяч грамів благородних металів.

Існує два варіанти роботи з здобутим важкою працею металом. Перший називається литтям і полягає в наступному: сировину необхідно розплавити і помістити у форму з воску, дерева або свинцю. Коли матеріал охолоне, треба витягти, відполірувати його – і виріб готовий.

Другий спосіб складніший – це карбування. Метал не плавлять, а гріють до тих пір, поки він не стане м’яким. Досягла потрібної м’якості сировину з допомогою молотків перетворюють в тоненький розкатаний лист для надання бажаної форми за нього сильно б’ють з однієї або двох сторін.

З’єднання металів

У професіоналів це називається “сплави благородних металів”.

Не секрет, що дорогоцінні метали існують не тільки в чистому вигляді – є і сплави на їх основі. До їх складу входять, як правило, кілька металів, два-три з яких належать до благородним і приблизно стільки ж – до неблагородним. Звичайні намагаються брати такі, щоб вони надавали міцності, наприклад, мідь. Також в сплавах використовують цинк або нікель – вони неміцні, але зате надають жовтого білий відтінок. Змішують їх в основному з золотом (іноді в цих же цілях використовують паладій, але він дуже дорогий у порівнянні з нікелем або цинком).

А ось платину нічим не розбавляють – цей метал є ознакою розкоші, як вже говорилося вище. Якщо потрібен метал платинової «команди», беруть, як правило, рутеній – в сплавах він гарний, а от окремо вживати його не можна із-за високої крихкості.

Застосування

Найбільш логічне і відразу напрашивающееся мовами використання для описуваних тут елементів – прикраси. Однак не все так просто: використовуватись у цьому процесі можуть лише дуже пластичні метали. Важливо й те, щоб вони плавилися при досить низьких градусах (не три тисячі, наприклад). Крім того, метал не повинен бути крихким. А тому попит на ювелірному ринку користуються золото, срібло, платина і паладій. Використовують тут і родій, але виключно для покриття виробів – він крихкий, а подібна якість не цінується ні ювелірами, ні потенційними покупцями.

Де ж ще можуть використовувати дорогоцінні метали? Дуже багато де, на самій-то справі. Наприклад, золото в електроніці за рахунок його прекрасною здатності бути провідником. У московській Академії благородних металів функціонує спеціальний науковий центр, в якому здійснюється, в тому числі, і переробка старих мікросхем в цілях отримання золота. Цей заклад знаходиться неподалік від станцій метро «Медведково» або ж «Бабушкінський». До речі сказати, в цій Академії благородних металів приймають різний метал і лом.

Срібло активно і дуже успішно використовується в медицині, оскільки володіє антибактеріальними властивостями – їх виявили ще в Стародавньому Римі. Невипадково в давнину любили пити з срібних речей – це покращує роботу травної системи. Все це пов’язано з іонами, які від срібла потрапляють у воду. Цим прекрасним «цілющим» властивістю цього благородного металу медики з задоволенням користуються у своїх лікарських цілях.

Дорогоцінні метали застосовуються у всіляких галузях. З них роблять машинні деталі, лабораторний посуд, протези, фототехніку, різноманітні захисні покриття (наприклад для дзеркал); їх використовують у ракетобудуванні, автомобілебудуванні, радіоапаратурі і багатьох інших областях життєдіяльності.

Цікаве і дивовижне

Вважається, що аурум настільки рідко зустрічається елемент, що можна за шістдесят хвилин відшукати більше заліза, ніж цього жовтого металу, знайденого за всю історію його добування. Між тим, це більше ста шістдесяти тисяч тонн! Найприкметніше, до речі, що переважна більшість з цієї кількості було виявлено в ПАР.
Золото можна розчинити в з’єднанні азотної і соляної кислот. Такий «союз» називається «царською горілкою».
Слово «срібло», точно так само, як і його британський і німецький синоніми, походить від давньоіндійського слова «сарпа», значення якого – Місяць і серп.
В кінці двадцятих років дев’ятнадцятого століття в Росії платина коштувала в два рази дешевше, ніж срібло (зараз вона дорожче його приблизно в сто разів).
Найбільш великий срібний самородок важив майже півтори тисячі кілограмів.
Стародавні єгиптяни вважали, що золото – це божественні частинки. Володіти ними мав право виключно фараон.
Раніше олімпійські медалі робили з чистого золота (на початку двадцятого століття), зараз же їх лише покривають цим благородним металом – на одну медаль припадає не більше шести грамів (а в медалях, вручених на Олімпіаді 2012 року в Лондоні, вміст золота не перевищує одного відсотка).
Наша країна є світовим лідером з видобутку та постачання одного з металів платинової групи – паладій.
Срібло у чистому вигляді трапляється рідше, ніж золото. Тим не менше на всій земній кулі золота існує в рази менше, ніж його срібного «колеги».
У чистому вигляді золото дуже м’яке. Настільки, що легко і без зусиль дряпається навіть нігтями.