Zlato: Chemický prvok s protónovým číslom 79

Toto je článok o chemickom prvku. O mineráli pozri zlato (minerál).

aurum) je chemický prvok v periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Au a protónové číslo 79. Zlato je ušľachtilý žltý, stály a veľmi kujný kov známy už od staroveku. Je elektricky aj tepelne dobre vodivý. V prírode sa vyskytuje najmä v rýdzej forme. Vo svojich zlúčeninách sa vyskytuje s mocnosťou Au³⁺ a Au¹⁺.

Zlato (aurum)
platina ← zlato → ortuť Ag ↑ Au ↓ Rg 79 Periodická tabuľka 6. perióda, 11. skupina, blok d prechodné prvky, kovy
Vzhľad
žltý kov
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť	196,966569 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia	[Xe] 4f14 5d10 6s1
Atómový polomer	144 pm
Kovalentný polomer	136 pm
Kovový polomer	146 pm
Van der Waalsov pol.	166 pm
Iónový polomer pre: Au+	137 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita	2,54 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e)	1: 890,1 kJ.mol−1 2: 1 980 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a)	I, III
Št. potenciál (Au3+/Au)	1,5 V
Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok)
Skupenstvo	pevné
Hustota	19,3 kg·dm−3
Hustota kvapaliny (pri 1 337,33 K)	17,3133333 kg·dm−3
Teplota topenia	1 337,33 K (1 064,18 °C)
Teplota varu	3 129 K (2 855,85 °C)
Sk. teplo topenia	12,55 kJ·mol−1
Sk. teplo varu	324 kJ·mol−1
Tepelná kapacita	25,418 J·mol−1·K−1
Tlak pary p(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pri T(K) 1 646 1 814 2 021 2 281 2 620 3 078
Iné
Kryštálová sústava	kubická, plošne centrovaná
Magnetizmus	diamagnetický
Elektrický odpor	22,14 nΩ·m
Tep. vodivosť	318 W·m−1·K−1
Tep. rozťažnosť	14,2 µm·m−1·K−1
Rýchl. zvuku	2 030 m·s−1
Youngov modul	79 GPa
Pružnosť v šmyku	27 GPa
Objemová pružnosť	180 GPa
Poissonovo č.	0,44
Tvrdosť (Mohs)	2,5
Tvrdosť (Brinell)	25 MPa
Reg. číslo CAS	7440-57-5
Izotop(y) (vybrané)
Izotop Výskyt t1/2 Rr Er (MeV) Pr  195Au synt. 186,10 d. ε 0,227 195Pt  196Au synt. 6,183 d. ε 1,506 196Pt synt.   β− 0,686 196Hg 197Au 100 % stabilný s 118 neutrónmi  198Au synt. 2,69517 d. β− 1,372 198Hg  199Au synt. 3,169 d. β− 0,453 199Hg
Commons ponúka multimediálny obsah na tému zlato.
Chemický portál

Zlato je chemicky veľmi odolný kov. Z bežných anorganických zlúčenín reaguje iba s lúčavkou kráľovskou, v ktorej sa rozpúšťa za vzniku tetrachlorozlatitého aniónu [Au(Cl)₄]^-. Okrem toho sa rozpúšťa v horúcej kyseline selénovej, v kyseline chlorovodíkovej nasýtenej chlórom, pri zvýšenej teplote reaguje s flouridom chloritým a s niektorými ďalšími veľmi reaktívnymi zlúčeninami. KrF₂ (najsilnejšie oxidačné činidlo) oxiduje zlato do oxidačného stupňa V – vzniká komplex [KrF]⁺[AuF₆]^-. V alkalickom prostredí sa zlato rozpúšťa v prítomnosti kyanidových iónov (za prítomnosti kyslíka), pričom vzniká komplexný dikyanozlatnanový anión [Au(CN)₂]^-. Výnimočne môže zlato tvoriť anión Au^-, ktorý sa nazýva aurid, napríklad v zlúčenine s céziom, CsAu.

Špeciálny prípad predstavuje rozpúšťanie zlata v elementárnej ortuti. Už stredovekí alchymisti vedeli, že pri kontakte zlata s ortuťou veľmi ľahko vzniká zvláštny roztok zlata v ortuti – amalgám. Amalgám pritom zostáva kvapalný aj pri pomerne vysokých obsahoch zlata. Zahriatím amalgámu na teplotu nad 300 °C sa ortuť jednoducho odparí a zostane rýdze zlato.

V roku 1997 objavili japonskí chemici zmes organických zlúčenín, ktorá údajne rozpúšťa zlato. Ide o zmes jódu, tetraetylamoniumjodidu a acetonitrilu, ktorá pri teplote varu (82 °C) tvorí nasýtený roztok. Znížením teploty roztoku pod 20 °C sa z roztoku vyzráža čistý kov.

Zlato sa dá nájsť napríklad detektorom, ryžovacou panvicou a pod. Na Slovensku je bez povolenia zakázané používať detektor kovov a zlata.

Bližšie informácie v hlavnom článku: Zlato (minerál)

 

Zlato je v zemskej kôre veľmi vzácnym prvkom. Priemerný obsah je iba 4 – 5 ppb (μg/kg). Aj v morskej vode je jeho koncentrácia veľmi nízka, napriek tomu však vďaka vysokej koncentrácii chloridových iónov nie celkom zanedbateľná. Uvádza sa, že ide o 0,011 μg Au/l. Vo vesmíre pripadá na jeden atóm zlata približne 300 miliárd atómov vodíku.

V horninách sa vďaka svojej inertnosti vyskytuje prakticky iba ako rýdzi kov. Kockový nerast vytvára pliešky a zrná uzavreté najčastejšie v kremennej výplni žíl. Kryštály nie sú hojné, často mikroskopicky rozptýlené v šedom žilnatom kremeni.

Vyskytuje sa rýdze alebo v zliatine so striebrom (elektrum). Po rozrušení žíl sa dostáva do náplavov odkiaľ sa ryžuje. Najbohatšie svetové náleziská sú v južnej Afrike, na Urale, v Austrálii; okruhliaky zlata (nugety, až kilogramové) v Kanade a na Sibíri. V Česku sú zlatonosné žily v stredných Čechách (napr. Jílové u Prahy, Roudný-Zvěstov), v Jeseníkoch (Zlaté Hory) a v okolí Kašperských hôr, na Slovensku pri Kremnici, ale aj v západnej časti Malých Karpát.

V súčasnosti sú ryžovateľné ložiská zlata už prakticky vyčerpané. Ťažia sa preto ložiská, kde je zlato veľmi jemne rozptýlené v hornine a kov sa z horniny získava hydrometalurgicky. Proces spočíva v jemnom namletí horniny, aby sa do kontaktu s roztokom mohla dostať väčšina prítomných mikroskopických zlatých zrniek. Namletá hornina sa potom lúhuje buď kyslým roztokom s vysokým obsahom chloridových iónov a oxidačným prostredím (napr. nasycovanie plynným chlórom alebo pridaním kyseliny dusičnej) alebo naopak roztokom alkalických kyanidov za prebublávania vzdušným kyslíkom. Z roztoku sa potom zlato získava redukciou, napr. prechodom elektrického prúdu – elektrochemicky, keď sa kovové zlato vylúči na zápornej elektróde – katóde. Redukciu je možno previesť aj chemicky pridaním vhodného redukčného činidla (hydrazin, kovový hliník a pod.).

Amalgamačný spôsob ťažby zlata z rúd sa používal v minulosti pre ťažbu z náplavov, v ktorých sa zlato nachádzalo vo forme väčších oddelených zrniek, ktoré sa však už ťažko získavali ryžovaním. Pre tento účel bola zlatonosná hornina kontaktovaná s kovovou elementárnou ortuťou. Vzniknutý amalgám zlata bol po oddelení horniny zvyčajne jednoducho pyrolyzovaný a ortuť bola odparená do atmosféry. V súčasnosti sa tento postup takmer nepoužíva a ak áno, je zlato z amalgámu získavané šetrnejším spôsobom bez kontaminácie atmosféry parami ortuti.

Ekologické riziká ťažby zlata

Hydrometalurgický postup dobývania zlata z nízkoryzostných rúd predstavuje z ekologického hľadiska veľmi rizikový proces. Nasadenie kyanidových roztokov v tonových až stotonových množstvách predstavuje obrovské riziko v prípade, že dôjde k havárii. Príkladom môže byť katastrofálne zamorenie Dunaja kyanidmi z rumunskej hydrometalurgickej prevádzky v 90. rokoch 20. storočia. Výsledkom bola prírodná katastrofa – stovky ton mŕtvych rýb a ďalších živočíchov a porušenie životnej rovnováhy rozsiahleho územia na desiatky rokov. K haváriam podobného druhu došlo niekoľkokrát aj v juhoamerickej Brazílii, keď bola zamorená rieka Amazon a to nielen kyanidmi, ale aj ortuťou, ktorá sa používa pre tzv. amalgamačný spôsob ťažby. Nemožno zanedbať ani problémy s vhodným uložením tisíctonových množstiev vylúhovanej horniny. Jej poľnohospodárske využitie je v súčasnosti prakticky nemožné a tak tvorí iba odpad, ktorého sa ťažobná spoločnosť musí nejako zbaviť.

Zlato bolo prvým kovom využívaným ľuďmi, keďže človek ho dokázal nájsť na zemskom povrchu v podobe šupiniek, zrniek alebo zlatých nuget. Malé množstvá prírodného zlata sa našli v španielskych jaskyniach využívaných ľuďmi už počas neskorého paleolitu, t.j. približne 40 000 rokov pred Kristom.

Najstaršie zlaté artefakty v podobe šperkov a ozdôb boli objavené na pohrebisku vo Varne v Bulharsku. Nekropola vo Varne bola objavená v roku 1972 a pozostáva z približne 300 hrobov. Pomocou rádiouhlíkového datovania z roku 2006 sa podarilo určiť, že hroby boli datované do rokov 4569 – 4340 pred Kristom. Archeológovia tu našli asi 5 kg zlatých artefaktov, z ktorých väčšina sa nachádzala v hrobe jedného z pochovaných mužov. Ide hlavne o zlaté prívesky, náramky, ploché náprsníky, drobné korálky, elegantnú čelenku a vyobrazenia býkov.

Egypťania začali ťažiť a spracovávať zlato vo veľkom meradle už v ranom predynastickom období (asi 3100 pred Kristom). Ťažili ho vo Východnej púšti, ale dovážali ho tiež z Núbie. Hieroglyf pre zlato (široký golier) sa objavuje už na začiatku písania v 1. dynastii. Najstaršie zachované zlaté artefakty pochádzajú z čias štvrtého tisícročia pred Kristom. Sú to väčšinou korálky a iné skromné predmety používané na osobnú ozdobu. Počas dlhej histórie Egypta sa zo zlata vyrábali šperky určené na každodenný život alebo na použitie v chrámoch či pohrebných rituáloch. V čase Novej ríše sa ťažba zlata vyvinula na kráľovský monopol, pričom zlato ťažili otroci v stovkách malých baní.

Hoci zlato malo v Starovekom Egypte veľký význam, nepoužívalo sa ako výmenný prostriedok (tým bol v tej dobe jačmeň). Prvé využitie zlata ako peňazí sa datuje do 7. storočia pred Kristom, keď z neho v Lýdii (územie dnešného západného Turecka) po prvýkrát začali raziť mince.

Zlato sa používa najmä na výrobu šperkov a to vo forme zliatin so striebrom, meďou, zinkom, paládiom či niklom. Samotné rýdze zlato je príliš mäkké a šperky z neho zhotovené by sa nehodili pre praktické použitie. Prímesi paládia a niklu navyše sfarbujú vzniknutú zliatinu – vzniká tak v súčasnosti dosť moderné biele zlato. Obsah zlata v klenotníckych zliatinách alebo rýdzosť sa vyjadruje v karátoch.

 

Aj veľmi tenký zlatý film na povrchu najušľachtilejšieho kovu ho dokáže účinne ochrániť pred koróziou. Pozlacovanie kovových materiálov sa zvyčajne prevádza elektrolytickým vylučovaním zlata na príslušnom kove, ktorý je ponorený do zlatiaceho kúpeľa a je na neho privedené záporné napätie (pôsobí ako katóda). Okrem toho pozlacovanie zvyšuje hodnotu pokovaného predmetu, ako príklad môžu slúžiť rôzne športové a príležitostné medaily, pamätné mince, bižutéria, elektropriemysel a pod.

Na nekovové povrchy (drevo, kameň) sa zlato nanáša mechanicky, pričom sa využíva fakt, že kovové zlato možno rozvalcovať alebo vyklepať do mimoriadne tenkých fólií o hrúbke iba niekoľkých mikrometrov (z 1 g zlata možno vyrobiť fóliu s plochou až 1 m²). V tomto prípade má zlatá fólia na povrchu pozlacovaného predmetu funkciu nielen ochrannú, ale aj estetickú – pozlátené sochy, časti stavieb.

Vzhľadom k svojej vynikajúcej elektrickej vodivosti a inertnosti voči vplyvom prostredia sa veľmi často používa v mikroelektronike a počítačovom priemysle. Hlavným oborom využitia je tu predovšetkým zaistenie dlhodobej a bezproblémovej vodivosti dôležitých spojov v počítači (kontakty mikroprocesora a zbernice dát). Pre tieto účely sa príslušné kontaktné povrchy elektrolyticky pokrývajú tenkou zlatou vrstvou.

Zlato je už dlhý čas súčasťou väčšiny dentálnych zliatin, teda materiálov slúžiacich v zubnom lekárstve ako výplne zubov napadnutých zubným kazom alebo na konštrukciu mostíkov a iných aplikácií. Dôvodom je predovšetkým zdravotná nezávadnosť zlata, ktoré je natoľko chemicky inertné, že ani po mnohoročnom pôsobení pomerne agresívneho prostredia v ústnej dutine, nepodlieha korózii. Čisté zlato je však príliš mäkké a preto sa v aplikujú jeho zliatiny najmä s meďou, striebrom, paládiom, zinkom, cínom, antimónom, niekedy je súčasťou dentálnej zliatiny tiež indium, irídium, ródium alebo platina.

Zlato sa využíva aj v sklárskom priemysle k farbeniu alebo pozlacovaniu skla. Na povrch skleneného predmetu sa najskôr štetcom nanáša roztok komplexných zlúčenín zlata v organickej matrici. Po vyžíhaní sa organické rozpúšťadlo odparí a na povrchu skla zostane trvalá zlatá kresba. Pridaním malého množstva zlata do hmoty skloviny sa dosahuje sfarbenie skla rôznymi odtieňmi červenej farby.

Dlhý čas zlato uložené v štátnych bankách slúžilo ako zlatý štandard, garantujúci hodnotu štátom vydávaného obeživa (peňazí). Po druhej svetovej vojne význam zlata ako devízy postupne klesal a túto funkciu celkom prestalo plniť v roku 1971. Pri obchodovaní so zlatom pre bankové účely býva zvykom označovať jeho hmotnosť v trójskych unciach, čo je stará hmotnostná jednotka s hmotnosťou 31,103 g.

Zlato sa používa i v potravinárstve, kde má E číslo E 175. Používa sa ako potravinárske farbivo.