Асыл металдар

Асыл металдар

   Асыл металдар— алтын, күміс, платина және осы платина тобының металдары (иридий, осмий, палладий, рутений, родий). Асыл металдар химиялық әсерге тұрақтылығымен, оңай иілгіштігімен (алтын, күміс), баяу балқитындығымен (платина, т.б.) және әсемдігімен ерекшеленеді. Асыл металдардың құрамында аз да болса қоспалар кездеседі. Ондай қоспалардан асыл металдарды сумен жуу, амальгамалау, цианды тұздар ерітінділерінде сүзу, тұндыру және аффинаждау сияқты әр түрлі әдістер арқылы тазартып алады. Асыл металдардың беріктігін арттыру үшін құрамына мыс, мырыш, никель, т.б. металдар қосады[2]. Олардың құймаларынан құнды бұйымдар, металл ақша, медальдар, тіс протезін жасайды. Коррозияға төзімді болғандықтан платина мен оның құймаларын электрод және терможұп жасауға, сондай-ақ химиялық өндірісінде әр түрлі құрал-жабдықтар жасауға пайдаланады. Ал платина және платиндік металдар катализатор ретінде әр түрлі катализдік процестерде, техникада қолданылады. Қазақстанда асыл металдардан алтын және күміс өндіріледі.

Алтын

.

   Сом алтын

   Алтын (лат. Aurum), Au – элементтердің периодты жүйесінің I-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 79, атом массасы 196, 967, балқу температурасы 1063ْ С, қайнау температурасы 2947 С.

   Қасиеттері

   Таза алтын сары түсті, соғылғыш және созылғыш металл, химиялық инертті элемент. Сыртқы ортаның химиялық әсеріне аса төзімді. Оттек, сутек, азот, жәнекөміртекпен тікелей қосылмайды. Алтынға сілтілер және жеке қышқылдар әсер етпейді. “Патша сұйығында” (1 көлем HNO3, 3 көлем HCl) және кейбір күшті қышқылдар қоспасында ериді. Қосылыстарында алтын бір және үш валентті болып келеді. Табиғатта саф алтын түрінде, тау жыныстарында (5*10-7%), теңіз және мұхит суында (0.01-0.05 мг/т) кездеседі. Кентастардын алтынды ұсақтау, байыту және циянды натрий ерітіндісімен өңдеу арқылы алады. Алтынмен басқа металдырдың бетін жалатады, әшекей бұйымдар жасайды. Тауар өндіруде, сауда-саттықта басқа заттардың бәрінің нарқы алтынмен бағаланады.

   Алтын табиғатта сап түрде кездесетін металл. Алтынның, ұсақ түйірлері кварц ішінде, немесе кварц құмы арасында шашыраңкы күйде болады. Алтынның табиғаттағы қосылысы алтын теллуриді (калаверит) AuTe2 құрамында және мыстың, қорғасынның сульфид кендерінде болады. Алтын Сібірде, Оралда және Орта Азия мен Қазақстанда да кездеседі.

   Ажырату әдістері

Құмда шашылған аз алтынды (тоннасына 2 - 4 г) ажыратып алу үшін әр түрлі әдіс қолданады. Ең оңай, көптен қолданылып келе жатқан әдіс - құмды ағын сумен жуу, сонда құм қиыршықтары суға ілесіп кете береді де, алтын ауыр болғандыктан қалып қояды. Екінші бір әдіс алтынды амальгамаға айналдыру. Сынап көпшілік металдарды өз ішінде еріте алады, ол ерітіндіні амальгама дейді. Амальгамадағы алтынды шығарып алу үшін, амальгаманы қыздырса, сынап ұшып кетеді, оның буын жинап, салқындатып қайтадан іске қосады. Бірақ бұл екі әдіспен де кұмдағы алтын түгел алынбайды, көп болса, 75% ғана алынада. Бұлардан гөрі тәуірірек әдіс цианид әдісі. Ішінде алтын қалған жынысты KCN тұзынын, 0,02 - 0,2% ерітіндісімен 2 - 3 рет қайталап шаймалап жуады, сонда:

4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Au(CN)2] +4NaOH

Комплексті қосылыс құрамындағы алтынды мырыштың, жәрдемімен ығыстырып шығарады:

2Na[Au(CN)2] +Zn = Na2 [Zn (CN)4] +2Au

Бұл шыққан алтынды мырыштан тазалау үшін сұйық күкірт қышкылымен жуады, мырыш еріп кетеді. Күміс сияқты басқа қоспалардан тазалау үшін концентрленген ыстық күкірт қышқылымен жуады, онда күміс Ag2SO4-кe айналады. Кейде күмістен тазалау үшін электролиздеуді қолданады - анод - тазартылмаған алтын, катод - таза алтын, электролит ретінде Н[АuС14] ертіндісін қолданады сонда күміс анод шламы түрінде қалады.

Алтын - жұмсақ сары түсті, соғылғыш, созылғыш, жайылғыш, ауыр, жұмсак. металл. Қалыңдығы, 0,0001 мм фольга жасауға болады.

Алтын жұмсақ болғандықтан таза түрде емес, мыс және күміспен араластырылған құйма түрінде колданылады. Түрлі алтын заттарды алтын мен мыстың құймасынан жасайды, ол құймада көбінесе 58,3% алтын болады (алтын заттардың пробасы 583).

Алтын активтігі тіпті нашар металл, активтік қатарында ол ақырғы орында тұр. Оттекпен тікелей еш жағдайда да қосылмайды. Сұйық заттардан тек калий немесе натрийцианидының ерітіндісінде, хлор суында және «патша сұйығында» ериді.

«Патша сұйығы» үш көлем тұз қышқылымен бір көлем азот қышқылының коспасы:

3HCl + HNO3 = 2Cl+NOCl+2H2O, 
Au + 2Cl + NOCI = AuCl3 + NO, 
АuСl3 + НСl = Н[АuСl]4

Алтын селен қышқылында да (күшті тотықтырғыш) ериді:

2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO)4 + 3SeO2 + 6H2O

Алтын ұсақ ұнтақ түрінде хлормен, 400 - 650° С фосфор буымен реакцияласады. Алтыннан монета (ақша) жасайды (тұтынуға шығарылған қағаз ақшаның қорғауышы ретінде банкта жатады); тіс салады, баска металдардың бетіне жалатады және әсемдікке тұтынатын әшекей бұйымдар жасайды.

   Алтынның қосылыстapы

   Алтын қосылыстарда бір және үш валенттік көрсетеді, бірақ үш валентті қосылыстары берігірек. Бір валентті алтынның тұздары бір валентті мыстын, қосылыстары сияқты диспропорцияланып үш валентті қосылыс және дербес алтын береді:

3AuCI=AuCl3 + 2Au, 
3AuCl + KCl = K[AuCl4] +2Au

Бір валентті алтыннын комплексті қосылыстары ауриттер тұрактырақ, мысалы K[Au(CN)2]. Алтынның (I) оксиді да қыздырса тотығу-тотықсыздану реакциясына ұшырайды

2Au2O = 4Au + O2

Алтынның үш валентті қосылыстары көбірек. Алтынның (III) оксиді Au2O3 - қара қоңыр, Au2S3 - қара, Au(ОН)3 - күрең түсті барлығы қатты заттар, суда еритіні тек AuСl3.

Алтынның (III) гидроксиді Au(ОН)3 амфотерлі зат, сілтілерде және қышқылдарда еріп аниондық комплекстер түзеді:

NaOH + Au(OH)3 = Na[Au(OH)4], 
Au(OH)3 + 4HCl = H[AuCl4] +3H2O, 
Au(OH)3 + 4HNO3 = H[Au(NO3)4] +3H2O

Аниондық комплекс түзілуінен алтынның галогенидтері галогено-аураттарга айналғыш келеді:

NaBr + AuBr3 = Na[AuBr4]

AuCl3 гидролизінде аквоқышқылдap түзіледі.

AuCl3 + H2O = H2[AuOCl3]

Алтынның оңайырақ алынатын қосылысы AuCl3 өзге косылыстары осыдан алынады. Алтынның барлық қосылыстары айырылғанда металдық алтын бөлініп шығады.

 Қолданылуы

   Алтын ақшалық күнды металл (валюта). Coнымен қатар ол әр түрлі әшекейлік-көркемдік істердс, зергерлік бұйымдарға қолданылады.

   Кен орны

   Алтын кені ТМД жерінде көп кездеседі. Соның ішінде ең мол аймақтары: Урал, Қазақстан, Сибирь. Шет елдердегі кені Аляскада, Колорадода (АҚШ), Африкада, Австралияда т. б. Бар.

 

                      Күміс

   Күміс (латынша Argentum), Ag – элементтердің периодтық жүйесінің І тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 47, атомдық массасы 107,88. Табиғатта тұрақты екі изотопы бар: 107Ag және 109Ag. Элементтердің периодтық жүйесінің І тобындағы хим. элемент, ат. н. 47, ат. м. 107,88. Табиғатта тұрақты екі изотопы бар: 107Ag және 109Ag. Негізгі минералдары: аргентит Ag2S, пираргирит Ag3SbS3, прустит Ag3AsS3, саф К., т.б. К. жұмсақ, созылғыш (1 г К-тен ұз. 1800 м сым тартуға болады), ақ түсті металл, тығызд. 10,5 г/см3, балқу t 961,9°С, қайнау t 2170°С, тотығу дәрежелері +1, +2, +3, сиректеу +4. Электр тогын, жылуды жақсы өткізеді. К-тің активтігі нашар, коррозияға төзімді, бірақ күкірт, галогендермен тез әрекеттеседі. Қыздырылған концентрлі азот және күкірт қышқылдарында ериді. Ауадағы оттекпен жоғары темп-рада қыздырғанда да әрекеттеспейді, бірақ құрамында күкіртсутек бар дымқыл ауада оттек арқылы тез тотығып беті қараяды. К. қорғасын-мырышты, мыс, алтын-күмісті кентастардан алынады. Оның басқа металдармен қорытпасы зергерлік бұйымдар жасауда, медицинада К. препараттары (күйдіретін, микробтарды жоятын, т.б.), кино және фотоөнеркәсібінде, химия, электртех. және электрондық өнеркәсіптерінде, т.б. қолданылады. Аg+ иондары суды жақсы тазартады. Қазақстанда К. Бозшакөл, Қоңырат, Ақтоғай, Айдарлы, Бақыршық, т.б. кен орындарында кездеседі.

   Күмістің жартылысы

   Магмалық , көбінесе гидротермалық және ол жер бетінде күмісті минералдардың үгіліп бұзылуынан пайда болады. Мысалы, күміс сульфид кендерде, әсіресе қорғасынды минералдар арасында көп болады. Жаратылыс жағынан күміс алтынға көп ұқсайды. Бірақ онан айырмасы —күміс жер бетінде алтындай тезімді емес, беті қарайып азырақ тотығады және құрғақ климатта хлорға қосылады. Алтынға қарағанда күміс көп тарамаған минерал. Күмістің еритін қышқылдары — HN03 , HC1, тотығатыны — H2S.

   Тарихы

Күміс өте ерте заманнан бастап адам тұрмысында пайдаланылып келеді. Мысалы, Мысыр фараоны – Менес заманында (біздің заманымыздан бұрынғы 3600 жылы) күміс алтыннан 2,5 есе қымбат болған. Одан күміс теңгелер, зергерлік бұйымдар жасалған. Күміс 16-ғасырдан 19-ғасырдың аяғына дейін Еуропа елдерінің ақша айналымында (күміс монометалл не биметалл) болған.

 

19-ғасырдың аяғында елдердің  көпшілігі алтынға (алтын монометалы) ауысты. Күміс валютасы Қытайда, Иранда, Ауғанстанда 20-ғасырдың 30-жылдарына  дейін сақталды. Негізгі минералдары: аргентит Ag2S, пираргирит Ag3SbS3, прустит Ag3AsS3, саф күміс, т.б. Күміс жұмсақ, созылғыш (1 г күмістен ұзындығы 1800 м сым тартуға болады), ақ түсті металл, тығыздығы 10,5 г/см3, балқу t 961,9°С, қайнау t 2170°С, тотығу дәрежелері +1, +2, +3, сиректеу +4. Электр тогын, жылуды жақсы өткізеді. Күмістің белсенділігі нашар, коррозияға төзімді, бірақ күкірт, галогендермен тез әрекеттеседі. Қыздырылған концентрлі азот және күкірт қышқылдарында ериді. Ауадағы оттекпен жоғары температурада қыздырғанда да әрекеттеспейді, бірақ құрамында күкіртсутек бар дымқыл ауада оттек арқылы тез тотығып беті қараяды. Күміс қорғасын-мырышты, мыс, алтын-күмісті кентастардан алынады. Оның басқа металдармен қорытпасы зергерлік бұйымдар жасауда, медицинада күміс препараттары (күйдіретін, микробтарды жоятын, т.б.), кино және фотоөнеркәсібінде, химия, электртехникалық және электрондық өнеркәсіптерінде, т.б. қолданылады. Аg+ иондары суды жақсы тазартады. Қазақстанда күміс Бозшакөл, Қоңырат, Ақтоғай, Айдарлы, Бақыршық, т.б. кен орындарында кездеседі.

   Күміс кені

   ТМД жерінде Солтүстік Уралда, Қазақстанда, Алтайда, Шығыс Сибирьде т. б. кездеседі. Бірақ оларда күміс онша көп емес.

                                   Платина

 

   Платина(лат. Platіnum), Pt – элементтердің периодтық жүйесінің VІІІ тобындағы хим. элемент, ат. н. 78, ат. м. 195,09; асыл металдар тобына жатады.

   Химиялық құрамы

   Табиғатта орнықты 5 изотопы бар. Платина күмістей ақ түсті металл, тығызд. 21,45 г/см3, балқу t – 1769°С, қайнау t – 390

    Платина асыл металдар тобына жатады. Табиғатта орнықты 6 изотопы: екі радиоактивті 190Pt, 192Pt, және төрт тұрақты 194Pt, 195Pt, 196Pt, 198Pt, бар. Таза күйінде алғаш рет 1803 жылдан ағылшын ғалымы У.Х. Волластон (1766 — 1828) алған. Платинаның жер қыртысындағы салмақ мөлшері 5×10-7%. Табиғатта саф Платина мен оның маңызды қосылыс-тары: поликсен, ферроплатина, сперрилит (PtAs), куперит (PtS), бреггит (Pt,Pd,Nі)S кездеседі. Платина күмістей ақ түсті металл, тығыздығы 21,45г/см3 (25oС-та), балқу t 1872оС, қайнау t 3872±100оС; жұмсақ, жайылғыш, созылғыш. Тотығу дәрежелері +2, +4 кейде +1, +3, +5, +6. Ауада тұрақты, химиялық инертті, бөлме температурасында патша арағы және броммен әрекеттеседі. Қатты қыздырғанда концентрлі HNO3 пен H2SO4-те еріп, 400 — 500oС-та галогендермен, P, S, C, Sі, Se, т.б. әрекеттеседі. Платинаны алу үшін алдымен кентасты құмнан тазартып, патша сұйықтығында ерітеді. Ерітіндіні NH4Cl-мен (NH4)2[PtCl6]-ға тұндырып, осы тұзды таза сутек ағынында алдымен 600oС температурада тотықсыздандырады. Платина электродтар, термометр, коррозияға тұрақты ыдыстар, химиялық аппараттар жасауда, катализатор ретінде, тұздарды химиялық талдауда қолданылады.

   Жартылысы

Платина негізгі тау жыныстарымен бірге кездеседі, яғни магмалық , өте сирек те болса гидротермалық . Сонымен қатар оныд шашыранды кендері де бар. қазіргі уақытта платинадан өте бағалы химиялық ыдыстар жасайды, тіске салады т. б.

   Кендері

Ірі кендері Оралда, Сібірде, Оңтүстік Америкада, Оңтүстік Африкада бар.

 

 

 

Асыл тастар

   Асыл тастар — минералдар мен тау жыныстарының көркем бұйымдар және зергерлік әшекей заттар жасауға пайдаланылатын ерекше тобы.Оларға өрнекті, түс бояулары қанық, мөлдір әрі жарық сәулесін сындырып, шашырата алатындай оптикалық қасиеті бар көптеген минералдар мен тау жыныстары жатады. Мұндай тастардан жасалынған бұйымдар атадан балаға мұра болып қалып отырады, сондықтан олар механикалық және химиялық әсерлерге төзімді болуы керек.

Асыл тастарды Қазақстан жерінде адамдар бағзы заманнан танып, қолдана білгені археологиялық мәліметтерден белгілі болып отыр. Мысалы, Солтүстік және Батыс Қазақстанда біздің заманымыздан бұрынғы 3-мыңжылдықта тастан жасалған тас білезіктер мен әр түрлі әсем бұйымдардың бөліктері табылған. Бесшатыр зираты және Есік қорғанынан табылған моншақтар қызғылт-сары ақықтан жасалған. Батыс Қазақстан облысында табылған сармат мәдениетіне тән моншақтар тау хрусталі мен кәрібтастан тұрады. Түрлі-түсті нефрит, ақық және т.б. тастардан істелінген зергерлік бұйымдардың бөліктері Отырар мұражайына қойылған.

   Асыл тастар ретінде құрамы мен тегі әр түрлі 100-ге жуық минералдар мен тау жыныстары пайдаланылады. Бұл тізім әшекейлік жаңа тастармен үнемі толықтырылуда. Асыл тастардың құндылығына көптеген жағдай әсер етеді. Біріншіден, олардың таралу дәрежесіне байланысты. Мысалы, өте әдемі деген тастың өзі табиғатта кең таралған жағдайда құнсызданады. Бір кездердегі иризаттық қасиеті бар асыл тас – лабрадор Канада мен Украинада үлкен кендерінің ашылуына орай, қаптама тастар қатарына түсті. Екіншіден, әсемдік әлеміндегі өзгеріске байланысты бұйымдардың түр-түсінің өзгеріп отыруы әр түрлі сұраныс тудырады. Мұнымен қатар, кейбір тастарға қатысты ұлттық және діни ғұрыптар сақталады. Үшіншіден, асыл тастардың кен орындары әлемдегі санаулы елдердің еншісіне тиіп отыр.

Асыл тастардың құндылығына байланысты зергерлік, зергерлік-әшекейлік және әшекейлік болып, 3 топқа бөлінеді. Өз кезегінде зергерлік және зергерлік-әшекейлік тастар бірнеше қатарға жіктеледі. Зергерлік тастар: І қатар – қызыл лағыл (рубин), зүмірет (изумруд), алмас, көк жақұт (көксапфир); ІІ қатар – александрит, қызғылт-сары және күлгін жақұт (сапфир), асыл қара опал, асыл жадеит; ІІІ қатар – демонтоид, шпинель, ақ және оттай қызыл опал, көгілдір зүмірет (аквамарин), топаз, родолит, турмалин; ІV қатар – хризолит, циркон, кунцит, ай тас (адуляр), күн тас (ферриортоклаз), сары, жасыл және қызғылт берилл, пироп, альмандин, бирюза, аметист, хризопраз, цитрин. Зергерлік-әшекейлік тастар: І қатар –лазурит, жадеит, нефрит, малахит, янтарь, түтін түстес және түссіз тау хрусталі; ІІ қатар – агат, амазонит, күрең қызыл гематит, құбылма дала шпаты,обсидиан, эпидот. Әшекейлік тастарға яшма, мәрмәрлі оникс, обсидиан, гагат, тасқа айналған ағаш, лиственит, өрнекті кремень, пегматит, авантюринді кварцит, флюорит, селенит, агальматолит, түсті мәрмәр, т.б. жатады. Тастың мөлдірлігі (тазалығы) мен ақаусыздығының да үлкен мәні бар. Бұл қасиеттері бойынша І қатардағы тас ІІ қатарға немесе одан да төмен түсуі мүмкін. Ал зергерлік бұйымдарда асыл тастың өңделу дәрежесінің күрделілігі мен сапасы есепке алынады. Асыл тастар кендерінің әлемдегі таралуы біркелкі емес. Мысалы, алмас негізінен ОңтүстікАфрикада өндіріледі, онда тағы зүмірет, көгілдір зүмірет (аквамарин), аметист, малахит кездеседі. Азияда қызыл және көк лағылдың, жадеиттің, бирюзаның, ақықтың әлемдік қорлары бар. Австралия асыл опат, родонит, хризопраз және көк лағылымен әйгілі. Солтүстік Америкада бирюза, нефрит, турмалин кендері тараған. Оңтүстік Америка зүмірет, топаз, ақық және аметист кендеріне бай. Геологиялық құрылымының күрделілігіне байланысты Қазақстанда асыл тастардың көпшілігі кездеседі. Олардың ішіндегі ерекшелері: Делбегетейдің зүміреті (Шығыс Қазақстан), Сарыкөлболдының хризопразы (Орталық Қазақстан), Итмұрындының жадеиті (Орталық Қазақстан), көптеген кен орындарын түзейтін түрлі-түсті ақық, тау хрусталі, малахит, бирюза, т.б., сондай-ақ әшекейлік тастардың түр-түрлері Қазақстанның барлық аймақтарында кеңінен таралған. Олардың ішінде түрлі өрнекті әрі түсті яшма, тасқа айналған ағаштар, родусит, флюорит, лиственит, т.б. бар. Қазіргі кезде жоғарғы температура мен қысымда жасанды жолмен алмас, лағыл, сапфир, шпинель, көк шпинель, мөлдір александрит, зүмірет, т.б. алынады.