Амальгама (Amalgams)

Амальгама (Amalgams) — это

твердая или жидкая сортучка (сплав), состав которой отличается наличием ртути и одного или нескольких твердых металлов

Общее определение амальгамы, свойства амальгамы, состав амальгамы, получение сплава амальгамы, получение амальгамы разных металлов, применение амальгамы на производстве, понятие амальгамации, амальгамация в непромышленных условиях, амальгама в стоматологии, описание составляющих амальгамы

Содержание

‌‌Амальгама — это, определение

Амальгама — это твердый или жидкий конгломерат, обязательной составляющей которого должна быть ртуть. На ряду со ртутью в состав данного соединения еще может входить один или несколько различных металлов. Получается путем растворения металлов во ртути или же путем натирания ртутью поверхности металла. В зависимости от состава, амальгамы применяются в различных отраслях, начиная металлургией и заканчивая стоматологией и производством зеркал.

Амальгама — сплав ртути с металлом

Амальгама — это жидкие или твёрдые сплавы ртути с другими металлами. Также амальгама может быть раствором ведущих себя аналогично металлам ионных комплексов (например, аммония).

Амальгама — это сплав ртути с аммонием

Амальгамы — это соединения (сплавы) ртути с другими металлами, отсюда — амальгамировать, соединять со ртутью, покрывать (с поверхности) металлические предметы ртутью.

сплав ртути с одним или несколькими металлами. Если в состав амальгамы входит два компонента, она называется простой, при содержании трех и более компонентов — сложной. Основным веществом амальгамы является ртуть. Кроме того в состав входят различные металлы (

и др.), влияющие на физико-химические и механические свойства материала. В зависимости от количественного соотношения ртути и других металлов амальгамы при 37◦С могут быть жидкими, полужидкими и твердыми.

Амальгамы могут быть жидкими полужидкими и твердыми

Амальгама — это смесь ртути и других металлов. При комнатной температуре, ртуть является жидкостью и легко вступает в реакцию с такими металлами, как серебро, олово и медь, в процессе чего образуются твердые материалы.

Ртуть вступая в реакцию с серебром образует твердый металл

Амальгама — это сплав металла, включая драгоценный, с ртутью, представляющий собой в зависимости от соотношения компонентов и температуры плавления гомогенную или гетерогенную систему. Примечание. Гомогенная система может быть в виде твердого интерметаллида.

Драгоценные металы вступая в реакцию с ртутью образуют амальгамы

Амальгама — это профессиональное название одного из пломбировочных материалов в стоматологии, в свойствах которого используется способность ртути растворять некоторые металлы Амальгама является наиболее прочным пломбировочным материалом, который применяется в зубоврачевании более 100 лет. За этот период состав амальгамы претерпел многие изменения. В стоматологии применяется медная и серебряная амальгама. В настоящее время почти во всех странах применяют серебряную амальгаму со значительным добавлением меди, так называемые высокомедные амальгамы.

Амальгама — это пломбировочный материал

вещество, которое с начала 16-го века применялось при производстве зеркал. Тогда применялась амальгама, в состав которой входило 70% олова и 30% ртути. Получающиеся зеркала имели не очень высокий коэффициент отражения света и их производство было очень вредным, рабочие подвергались хроническому отравлению ртутью из-за вдыхания её паров. В наше время заднее покрытие зеркал также называют амальгамой.

Амальгама используется для покрытия задней части зеркал

Амальгама — это сильный восстановитель. Химические реакции амальгамированных щелочных металлов протекают так же, как и с чистыми элементами, но гораздо спокойнее без загорания и взрыва. Это свойство амальгам широко используется в лабораторной практике.

Амальгама — это промежуточный продукт при извлечении Au и других благородных металлов из руд и концентратов. Методами амальгамной металлургии выделяют и подвергают глубокой очистке в электролизерах с ртутным катодом Ga, In, Tl, Pb, Zn, Sb, РЗЭ и др. элементы, извлекают из продуктов переработки полиметаллических руд Cd, Cu, Ag и др., получают порошкообразные металлы и сплавы, в т.ч. сплавы компонентов с высокими температурами плавления (Ti-Zr, W-Zr и др.) и с сильно различающимися температурами плавления и кипения (Cd-Pd, Cd-Ti и др.).

Амальгамы — это промежуточные продукты в металлургии

Амальгама — это металлическая система, в состав которой в качестве одного из компонентов входит ртуть (элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка). Другим компонентом в данных системах являются щелочные металлы.

Щелочные металлы являются компонентами амальгам

Амальгама — это вещество, которое применяют для серебрения рыболовецких блесен. Надежно серебрит блесну оловянная амальгама. Состав амальгамы: 65 весовых частей олова и 35 ртути.

Амальгамы олова применяют присеребрении рыболовецких блесен

Свойства амальгамы

В зависимости от соотношения компонентов, природы металла и температуры амальгамы представляют собой гомогенные системы (жидкие или твердые растворы, твердые интерметаллиды) или гетерогенные. Например, для Ga-Hg в интервале 28-204 °С существуют две несмешивающиеся жидкие фазы — раствор Ga в Hg и раствор Hg в Ga.

Растворимость металлов в ртути

При нанесении ртути на поверхность заметно растворимых в ней металлов и платины образуется смачивающая пленка жидкой амальгамы, этот процесс называется амальгамированием. Твердые интерметаллиды (иногда называются меркуридами) образуются в большинстве изученных систем металл-ртуть. Температура плавления меркуридов выше, чем у ртути, а иногда даже выше, чем у второго компонента. Например, для LiHg она составляет 596 °С. Не образуют меркуридов, например, Zn, Al, Ga, Pb, Bi, Sb.

Растворимость интерметаллических соединений в ртути

При нагревании амальгамы ртуть испаряется. Из амальгамов металлов с высокой температурой кипения ртуть можно удалить нагреванием практически полностью. Т.к. растворенный металл в жидкой амальгаме измельчается до атомного состояния и на поверхности сплава не образуется плотная оксидная пленка металла, большинство амальгамов химически очень активно. Так, алюминий в амальгаме, в отличие от компактного металла, быстро реагирует с О2 воздуха при комнатной температуре.

При нагревании амальгамы ртуть испаряется

Амальгамы низкоплавных металлов (Ga, In, Tl, Sn, Cd и др.) легко образуются при их нагревании с ртутью. Щелочные металлы взаимодействуют с Hg со значительным выделением тепла, поэтому при получении амальгамов их добавляют к ртути небольшими порциями. Золото, на поверхности которого отсутствует оксидная пленка, при соприкосновении с ртутью мгновенно образует амальгаму, которую можно удалить действием HNO3. При нагревании амальгам купрума, серебра, золота и др. отгоняется ртуть. Железо не образует амальгамы, поэтому ртуть можно перевозить в стальных сосудах.

Ртуть можно перевозить в стальных сосудах

Восстановительные свойства амальгамы

Сплавы натрия и калия со ртутью (амальгамы) — сильные восстановители. Химические реакции амальгамированных щелочных металлов протекают так же, как и с чистыми элементами, но гораздо спокойнее без загорания и взрыва. Это свойство амальгам широко используется в лабораторной практике.

Амальгама калия — это сильный восстановитель

В некоторых случаях весьма полезными оказываются амальгамные электроды, т. е. такие, в которых активный металл (например, натрий) применяется не в чистом виде, а в виде его раствора в ртути. Амальгама металла является фазой переменного состава, следовательно, активность его в этой фазе переменна.

Еще одно замечательное свойство ртути способность растворять другие металлы, образуя твердые или жидкие растворы — амальгамы. Некоторые из них, например амальгамы серебра и кадмия, химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Из них делают зубные пломбы.

Из амальгамы серебра делают зубные пломбы

Свойства амальгамы способствующие получению чистых металлов

Для извлечения мелкораздробленного золота применяют разнообразные методы, основанные на особых физических и химических свойствах золота, например на высокой его плотности (благодаря чему из взвеси раздробленной руды в первую очередь осаждаются на дно более тяжелые частицы золота). На свойстве золота очень легко образовывать сплав со ртутью (амальгаму) основан метод его извлечения с помощью ртути (амальгамирование). Чаще золото извлекают с помощью растворов цианистого натрия по реакции.

Благодаря свойствам золота, очень легко образовать его сплав со ртутью

Свойство ртути давать амальгамы металлов используется для получения исключительно чистых металлов, для выделения и разделения редкоземельных элементов и т. д. Различные металлы значительно отличаются по своей способности давать амальгамы. Хорошо амальгамируются элементы, близкие по свойствам к ртути и расположенные вблизи от нее в периодической системе элементов. Трудно образуют амальгамы элементы с высокой температурой плавления, а также металлы, не смачиваемые ртутью, так как они не приходят с ней в тесное соприкосновение.

Элементы, расположенные вблизи ртути в периодической системе, хорошо амальгамируются

Свойства многокомпонентной амальгамы

Если амальгама является многокомпонентной, то между растворенными в ней металлами также могут происходить взаимодействия с образованием интерметаллических соединений, прочность которых определяется характером связи металл-металл (ковалентная, ионная и т.п.). Чем больше различаются по свойствам компоненты амальгамы, тем прочнее образующиеся интерметаллические соединения. Образование последних приводит к снижению равновесной концентрации металла в ртути. Следует заметить, что растворимость интерметаллических соединений в ртути невелика, и они могут выделяться в виде твердой фазы.

Растворимость интерметаллических соединений в ртути

Получение амальгамы

Образованию амальгам большинства металлов препятствует оксидная пленка на их поверхности. Поэтому для приготовления амальгамы часто используют электрохимическое выделение металла на ртутном катоде, снятие защитной пленки с помощью различных реагентов, реакции вытеснения металлами ртути из растворов ее солей и др.

Оксидная пленка на поверхности металлов препятствует созданию амальгам

Получение амальгам прямым растворением металлов в ртути

Этот способ был известен с древних времен и до сих пор является одним из наиболее распространенных. Растворение металлов в ртути на воздухе или в атмосфере инертного газа необходимо производить в вытяжном шкафу, специально оборудованном для работы со ртутью. Для нагревания, перегонки ртути и амальгам, а также легко воспламеняющихся жидкостей, применяемых при получении амальгам, необходимо использовать электрические печи, в которых должно быть исключено возгорание или разбрызгивание жидкостей в случае разрушения реакционных сосудов.Непременным условием безопасной работы при приготовлении амальгам является применение перчаток, защитных очков или плексигласовых щитков.

Получение амальгам, путем растворения металлов в ртути, должно проходить в специальных лабораториях

Как правило, амальгамы щелочных металлов получают на воздухе, опуская кусочки металла в ртуть, налитую в колбу или фарфоровый стакан. В результате бурной реакции ртути с щелочным металлом происходят иногда небольшие взрывы, при этом ртуть сильно разбрызгивается, а иногда даже выплескивается из колбы или стакана. Приготовление амальгам таким способом, рекомендуемым в некоторых руководствах, недопустимо в лабораторных условиях, так как это противоречит элементарным требованиям техники безопасности.

Получение амальгам щелочных металлов

Амальгамы щелочных металлов должны готовиться либо в герметизированных сосудах, исключающих загрязнение окружающего пространства каплями ртути и ее парами, либо под слоем защитной жидкости.

Амальгамы щелочных металлов должны готовиться герметизированных сосудах

Способы получения амальгамы натрия, путем прямого растворения ртути описаны во многих работах. Г. Голлеман для приготовления амальгамы натрия, содержащей 1,3 вес.% щелочного металла, рекомендует в толстостенную колбу емкостью 500 мл поместить 9 г. натрия, очищенного от окисной пленки, и залить его сухим толуолом в количестве 15-20 мл. Затем, постоянно нагревая, натрий расплавить, и в расплав по каплям из делительной воронки приливать 750 г. ртути, периодически взбалтывая колбу.

Вначале, при взаимодействии ртути с жидким натрием, реакция протекает очень бурно, но после добавления 2-3 мл ртути она протекает более спокойно, и скорость приливания ртути можно увеличить. Ртуть добавляют с такой скоростью, чтобы толуол, покрывающий амальгаму, постоянно кипел и к концу процесса полностью испарился. Пары толуола предохраняют амальгаму от окисления кислородом воздуха. Полученную амальгаму сливают в ампулы и последние запаивают. Амальгаму можно также хранить в склянках с притертыми пробками, на которые надевают тонкие резиновые заглушки.

Пары толуола предохраняют амальгаму от окисления кислородом воздуха

Куски амальгамы хранят в банках с резиновыми пробками или в склянках с притертыми пробками без доступа воздуха. Приготовленная твердая амальгама может быть использована для получения менее концентрированных амальгам. Большие количества твердой амальгамы натрия могут быть получены под слоем защитной жидкости. В этом случае 51 г. хорошо очищенного от окисных пленок металлического натрия помещают в эмалированный сосуд и заливают парафиновым маслом, количество которого должно быть таким, чтобы натрии находился под парафиновым маслом на глубине не менее 1 см. Сосуд нагревают до расплавления натрия, после чего из капельной воронки к расплавленному натрию постепенно приливают 122 мл ртути при непрерывном перемешивании.

Куски амальгамы хранят в банках с резиновыми пробками

После того как процесс растворения закончится (на что требуется несколько минут), основную массу парафинового масла сливают, горячую жидкую амальгаму выливают в фарфоровую чашку и, покачивая ее, охлаждают, а после затвердевания амальгаму разбивают на кусочки желаемой величины. Полученные таким способом кусочки амальгамы обрабатывают петролейным эфиром или бензолом для удаления парафинового масла, высушивают и хранят в запаянных ампулах или в склянках с притертыми пробками без доступа воздуха.

Пертролейный эфир используется для удаления парафинового масла с кусочков амальгамы

Амальгамы калия, рубидия и цезия

Амальгамы калия, рубидия и цезия также можно получать растворением. Например, Н. С. Курнаков и Г. Ю. Жуковский получали таким способом амальгамы рубидия и цезия. Но амальгаму лития так получать нельзя, поскольку литий при комнатной температуре практически не взаимодействует со ртутью, а при нагревании растворяется в ртути с огромным выделением тепла, сопровождающимся взрывом Как указывает В. А. Смирнов при прямом растворении лития в ртути, нагретой до 250-280° С, несмотря на все меры предосторожности, происходит бурная реакция, сопровождающаяся сильным испарением ртути и разбрызгиванием амальгамы.

Амальгамы щелочных металлов, приготовленные на воздухе или под защитным слоем органических веществ, всегда содержат окислы и загрязнены органическими примесями, что недопустимо при проведении многих исследований. Для получения амальгам щелочных металлов, не содержащих загрязнений, следует приготавливать их в вакууме, употребляя тщательно очищенные ртуть и щелочные металлы, а для создания высокого вакуума применять ртутные вакуумные насосы. Обязательным при работе с амальгамами щелочных металлов в оптимальных условиях является применение цельнопаянных установок и приборов, не имеющих вакуумных крапов, шлифов, резиновых уплотнений и т. п.

Вакуумная установка используется для получения амальгам щелочных металлов, не содержащих загрязнений

Получение амальгамы алюминия

Амальгаму алюминия можно получить следующим способом: 100 г. алюминиевой фольги толщиною около 0,05 мм разрезают на узкие полоски, помещают их в колбу и заливают таким количеством 10% раствора едкого натра, чтобы раствор полностью покрыл фольгу. Содержимое колбы нагревают на водяной бане до начала бурного выделения водорода. Спустя несколько минут после этого раствор щелочи сливают, протравленную фольгу промывают водой и спиртом, обливают 2% раствором сулемы и выдерживают в течение 2-х мин. Затем раствор сливают, полученную амальгаму промывают водой, спиртом и эфиром, под которым и хранят ее до употребления.

Получение амальгамы алюминия

Получение амальгамы олова

Для получения 8% амальгамы олова, навеску гранулированного олова заливают необходимым количеством ртути и нагревают на водяной бане под слоем соляной кислоты. Твердая амальгама олова, содержащая 68% олова, может быть получена при нагревании на песчаной бане 6,5 весовых частей ртути, в которую постепенно добавляют 14 весовых частей оловянной стружки. Приготовление амальгамы ведут в герметичной аппаратуре, исключающей попадание паров ртути в лабораторное помещение. По окончании реакции смесь охлаждают, в момент затвердевания амальгамы, ее разбивают стеклянной палочкой на куски.

Гранулированное олово используется для получения амальгамы олова

Получение амальгамы свинца

Жидкую 3% амальгаму свинца получают из

, обработанного соляной кислотой для удаления окисной пленки, промытого и высушенного, который нагревают с рассчитанным количеством ртути. Полученную амальгаму промывают водою и хранят под слоем слабой соляной кислоты.

Цвинец образует жидкую амальгаму с ртутью путем нагревания

Получение амальгамы висмута

Для получения жидкой амальгамы висмута берут около 3 г. чистого висмута, заливают его 100 г. ртути, добавляют в реакционный сосуд небольшое количество разбавленной соляной кислоты и нагревают содержимое сосуда на водяной бане. После растворения висмута получившуюся амальгаму охлаждают, промывают водой и с помощью делительной воронки отделяют от твердых частиц. Приготовленную амальгаму хранят под слоем слабой соляной кислоты.

Получение амальгамы висмута

Приготовление амальгам натрия

Процедура эта проста на бумаге, но довольно трудоемка на практике. В ступку помещают заданную массу ртути и добавляют к ней навеску натрия (обычно готовят 1%, реже — 2% амальгаму). Потом металлы активно растирают до получения однородной жидкости. В процессе приготовления амальгамы натрия нередко происходят вспышки. Приготовленную амальгаму натрия можно, например, использовать для получения амальгамы аммония.

Применение амальгамы

Амальгаму используют при золочении металлических изделий, в производстве зеркал, а также в люминесцентных лампах, в том числе в производстве компактных энергосберегающих люминесцентных ламп и индукционных ламп. Амальгамы щелочных металлов и цинка в химии применяют как восстановители. Амальгаму используют при электролитическом получении редких металлов, извлечении некоторых металлов из руд (Амальгамация). Амальгаму применяют при холодной сварке в микроэлектронике. Раньше амальгама серебра применялась в стоматологии в качестве материала зубных пломб.

Амальгамы нашли широкое применение

Амальгамация — это метод извлечения металлов из руд растворением в ртути. Амальгаму отделяют от пустой породы и ртуть отгоняют. Амальгамацию применяют для извлечения серебра, золота, платины и других металлов из руд или концентратов. Этот метод был известен в античности, но впоследствии утерян и переоткрыт неким немецким рудокопом в ртутных копях Альмадены в начале XVI века и широко распространился благодаря испанцу Бартоломе де Медина, применившему его в Мексике в 1557 году.

В ртутных копях Альмадены был переоткрыт метод амальгамации в начале XVI века

Впоследствии амальгамация немало поспособствовала колоссальному расширению добычи серебра и золота в Мексике и Перу и наводнению ими Европы. В значительной степени именно это привело к революции цен в Европе XVI-XVII веков. В настоящее время при проектировании и эксплуатации золотоизвлекательных фабрик (шлихообогатительных фабрик, шлихообогатительных установок и в технологических схемах драг) не допускается применять процесс амальгамации.

Применение амальгамации для извлечения золота

Амальгамирование производится в малом масштабе в мастерских золотильщиков и медников, где (при золочении через огонь) покрывают золотой амальгамой серебро, бронзу, латунь, нейзильбер и т. п. Амальгама при этом накладывается на поверхность металлических предметов, которые затем ставят в печь, при чем ртуть улетучивается, а золото пристает к поверхности металла, позолоченные таким образом вещи полируют.

Амальгамирование используют для золочения других металлов

В громадных размерах амальгамирование производится на заводах с целью извлечения металлов из руд. При химических исследованиях часто употребляют амальгаму натрия в тех случаях, когда ведут реакцию восстановления в щелочной среде, при этом действующим началом химического взаимодействия является выделяющийся водород воды, на которую названная амальгама действует как свободный натрий, но только гораздо менее энергично.

Амальгамирование производится на заводах с целью извлечения металлов из руд

Амальгамная металлургия

Электролиз водных растворов — важная отрасль металлургии тяжелых цветных металлов меди, висмута, сурьмы, олова, свинца, никеля, кобальта, кадмия, цинка. Он применяется также для получения благородных и рассеянных металлов, марганца и хрома. Электролиз используют непосредственно для катодного выделения металла после того, как он был переведен из руды в раствор, а раствор подвергнут очистке. Такой процесс называют электроэкстракцией. Электролиз применяется также для очистки металла — электролитического рафинирования. Этот процесс состоит в анодном растворении загрязненного металла и в последующем его катодном осаждении.

Металлургия тяжелых цветных металлов

Рафинирование и электроэкстракцию проводят с жидкими электродами из ртути и амальгам (амальгамная металлургия) и с электродами из твердых металлов. К электролитическим способам получения металлов относят также цементацию — восстановление ионов металла другим более электроотрицательным металлом. Цементация основана на тех же принципах, что и электрохимическая коррозия при наличии локальных элементов. Выделение металлов осуществляют иногда восстановлением их водородом, которое также может включать электрохимические стадии ионизации водорода и осаждение ионов металла за счет освобождающихся при этом электронов.

Печь для проведения цементации

Механизм процессов электрохимического рафинирования и электроэкстракции с применением жидких электродов из ртути или ее сплавов — амальгамная металлургия — сходен с механизмом процессов, протекающих на твердых электродах. В настоящее время амальгамная металлургия распространена мало. Особенностями электролиза с ртутными электродами, отличающими его от процессов на твердых электродах, являются высокое перенапряжение выделения водорода и значительная деполяризация вследствие образования сплава металла с ртутью. Оба эти обстоятельства позволяют выделять из водных растворов даже такой электроотрицательный металл, как натрий.

Рафинирование и электроэкстракция из водных растворов осуществляются как с применением жидких электродов из ртути и ее сплавов (амальгамная металлургия), так и твердых электродов. Закономерности обоих процессов близки между собой, однако практическое распространение получил второй способ. Возможность применения герметизированных электролизеров с получением на катоде амальгамы, а на аноде хлора является одним из преимуществ амальгамной металлургии, так как в этом случае могут применяться более эффективные хлоридные электролизеры и хлорирующий обжиг руд.

В случае амальгамной металлургии может применяться хлорирующий обжиг руд

Электролизеры для получения кадмия обычно выполняются аналогично другим электролизерам без диафрагм. В некоторых случаях для интенсификации процесса применяют электролизеры с медленно вращающимися дисковыми электродами, с которых снимают кадмий, не останавливая их. В таких электролизерах лучшие условия диффузии ионов кадмия к электроду позволяют повышать плотность катодного тока до 250-300 А/м и напряжение достигает 4 В. В настоящее время кадмий получают также методом амальгамной металлургии (в Италии) в объеме 18 т/год.

Надо полагать, что способы амальгамной металлургии не смогут найти применение для процессов большой металлургии из-за экологических соображений. Амальгамная металлургия сможет быть использована для получения небольших количеств особо чистых металлов. В последние три десятилетия ртуть и амальгамы начали широко применять для получения и рафинирования металлов. Это направление в металлургии получило название амальгамной металлургии. Методами амальгамной металлургии получают редкие металлы (индий, таллий, галлий, редкоземельные металлы) и металлы высокой чистоты (свинец, висмут, индий, олово и др-) порошки металлов и сплавы с заданными свойствами.

С помощью амальгамной металлургии получают редкие металлы

Амальгама в стоматологии

Амальгама является наиболее прочным пломбировочным материалом, который применяется в зубоврачевании более 100 лет. За этот период состав амальгамы претерпел многие изменения. В стоматологии применяется медная и серебряная амальгама. В настоящее время почти во всех странах применяют серебряную амальгаму со значительным добавлением купрума, так называемые высокомедные амальгамы. Наиболее широко используются амальгамы в детской практике. Они выпускаются промышленностью в виде опилок, таблеток, а также амальгированных сплавов.

Во всех странах применяют высокомедные амальгамы

Серебряная амальгама состоит из ртути, серебра, олова, цинка и др. Серебро придает амальгаме твёрдость, олово замедляет процесс твердения, медь повышает прочность и обеспечивает прилегание пломбы к краям полости. Достоинством серебряной амальгамы являются твёрдость, пластичность, свойство не изменять цвет зуба (амальгамы последних поколений), она не разрушается и не изменяется в полости рта. Недостатками амальгамы являются плохая прилипаемость, высокая теплопроводимость, усадка и наличие ртути в ее составе, которая как известно, способна оказывать токсическое действие.

Пломбы из серебряной амальгамы

Стоматологическая амальгама — особый вид амальгамы, используемый в качестве пломбировочного материала. Амальгамный сплав — это специальный сплав в виде порошка для создания стоматологической амальгамы. В качестве компонентов сплава используют серебро, медь, олово, иногда, в меньших количествах, цинк, палладий, платину, индий, селений.

Серебро, медь и олово используются в производстве стоматологической амальгамы

Стоматологическая амальгама — один из самых старых пломбировочных материалов. Первые упоминания о ее использовании относятся к 1800 г. Популярность ее во всем мире обусловлена простотой использования, а также надежностью реставраций, особенно в боковых участках, невысокой

компонентов. Несмотря на столь длительный период применения амальгамы, ее сплав оставался почти без изменений вплоть до 60-х годов XX века. Примерно в 1960 г. была предложена амальгама с высоким содержанием купрума. В настоящее время большинство сплавов относится именно к этой группе.

Стоматологическую амальгаму использовали еще в 18 веке

Функции компонентов амальгамного сплава

Все компоненты стоматологического амальгамного сплава выполняют свои функции:

— серебро обеспечивает прочность и устойчивость к коррозии, вызывает расширение при затвердевании,

Серебро придает амальгаме твердость

— олово вызывает усадку при затвердевании, уменьшает прочность и устойчивость к коррозии, увеличивает время отверждения,

Олово замедляет процес твердения

— медь при содержании менее 6 % играет ту же роль, что и серебро. Такие амальгамы (сплавы) называются обычными, или с низким содержанием купрума,

Медь повышает прочность и обеспечивает прилегание пломбы к краям полости

— цинк в процессе производства амальгамы уменьшает окисление других металлов сплава. Амальгамы с содержанием цинка более 0,01 % называют цинксодержащими. Многие годы роль цинка дискутировалась, последние исследования доказали большую долговечность пломб из цинксодержащей амальгамы. Однако если при постановке пломбы происходит загрязнение полости влагой или слюной, наблюдается значительное увеличение пломбы в объеме,

Цинк делает пломбу долговечнее

— другие металлы добавляются в объеме, не превышающем несколько процентов, и кардинально не меняют свойств амальгамы.

Другие металлы добавляются в незначительном количестве

Классификация амальгамы в стоматологии

В стоматологии амальгамы классифицируются по форме денежной эмиссии, по содержанию купрума и по содержанию цинка.

Класификация стоматологических амальгам

По форме выпуска

Игольчатая, или традиционная (обычная). Такой порошок сплава получается путем шлифования слитка амальгамного сплава на токарном станке для получения опилок. Характеризуется жесткостью при паковке. Сферическая — получается путем распыления расплавленной амальгамы в инертном газе. Требует меньше ртути для реакции отверждения, т. е. имеет лучшие конечные физические свойства. Характеризуется мягкостью при паковке, что не всегда удобно. Смешанная — получается при смешивании порошков первых двух видов. «Пакуемость» амальгамы регулируется изменением пропорций этих компонентов.

По форме эмиссии амальгама бывает игольчатая, сферическая и смешанная

По содержанию купрума

Амальгамные сплавы с низким содержанием купрума (серебрянные) имеют в своем составе менее 6 % купрума (ССТА). До 1960 г. почти все амальгамы были такого типа. Амальгамные сплавы с высоким содержанием купрума (медные) обычно имеют в своем составе 10-30 % купрума (ССТА-43, «Tytin», «Contour», Kerr, «Septalloy», Septodont). Такой состав имеет большинство современных амальгам. Причин этому несколько. Во-первых, при высоком содержании купрума не происходит реакции между оловом и ртутью, т. е. не образуется самая слабая и подверженная коррозии фаза гамма-2. Во-вторых, медь замещает часть серебра в сплаве, что удешевляет амальгаму.

Медные амальгамы обычно имеют в своем составе большое содержание купрума

По содержанию цинка

Амальгамы с концентрацией цинка более 0,01% называют цинксодержащими («Dispersalloy», Dentsply). Такие амальгамы клинически имеют высокую прочность, долговечность и хорошее краевое прилегание. Однако контакт с влагой такой амальгамы до ее конденсации в полости рта вызывает значительное (несколько сотен микрометров на сантиметр) расширение в течение нескольких дней. Это связано с образованием водорода в структуре амальгамы из влаги в присутствии цинка, что и вызывает размерное изменение. Избежать этой проблемы можно, используя амальгамы, не содержащие водорода.

Цинкосодержащие амальгамы имеют высокую прочность, долговечность и хорошее краевое прилегание

Положительные свойства амальгамы в стоматологии

Положительными свойствами можно назвать высокую прочность, пластичность, устойчивость к истиранию, антисептические свойства серебра, способность амальгамы вызывать усиление минерализации твердых тканей на границе соприкосновения, устойчивость к влаге, что делает незаменимой амальгаму при работе с детьми, они твердые, химически стойкие, твердеют при температуре 37°С и обеспечивают наиболее длительный срок функционирования пломб.

Амальгамы незаменимы в детской стоматологии

Отрицательные свойства амальгамы в стоматологии

Отрицательными же качествами можно назвать ярко выраженную электропроводность и высокую теплопроводность, что вызывает несовпадение тепловых коэффициентов. Два металла с разной электроотрицательностью в электролите образуют гальваническую ячейку. Слюна в полости рта является электролитом, поэтому расположение любой другой неамальгамной конструкции в полости рта вызовет образование электрического потенциала, что может быть причиной дискомфорта, а также ускорить коррозию более электроотрицательного металла. Амальгамы дают усадку при недостатке ртути, что не дает идеальной пломбы.

Отрицательное качество стоматологической амальгамы — это высокая теплопроводность

Если в ротовой полости есть золотые протезы или коронки, то они могут вступить в реакцию амальгамирования. Амальгама сильно подвергается коррозии. Не имеет эстетических качеств, а в некоторых случаях может привести к отравлению организма, не соответствуют цвету зубов и плохая адгезия к твердым тканям зуба. Хорошо отполированная амальгама обладает металлическим блеском, который постепенно теряется, и пломба тускнеет. Для пломбирования жевательных зубов, особенно на верхней челюсти, амальгамовая пломба может быть хорошей альтернативой композитной реставрации.

Золотые протезы или коронки, могут вступить в реакцию амальгамирования с пломбами

Механические свойства стоматологической амальгамы

Все амальгамы характеризуются хорошими механическими свойствами. В зависимости от формы частиц сплава и их состава прочность на сжатие варьирует от 390 до 590 Мпа, диаметральная прочность — от 122 до 148 Мпа, модуль эластичности от 41 до 56 Гпа, статическая деформация от 0,1 до 2,5 %. Наибольшей прочностью как непосредственно после твердения, так и через неделю, отличаются сферические амальгамы с высоким содержанием купрума.

Амальгамы обладают высокой прочностью

Коэффициент температурного расширения амальгамы в десятки раз превышает таковой зуба. Этот эффект следует учитывать при постановке металлических пломб. Уменьшить температурную чувствительность в таком случае может прокладка из цемента и изолирующий лак.

Коэффициент температурного расширения амальгамы в десятки раз превышает таковой зуба

Размерные изменения амальгамы, в основном, невелики. Усадка при твердении незначительна, особенно у амальгам с высоким содержанием купрума. Однако пломба из цинксодержащей амальгамы с низким содержанием купрума может увеличиваться в объеме в первую неделю на 400 мк. Это связано с попаданием влаги в полость зуба перед постановкой пломбы и может стать причиной сильных болей и даже раскола зуба. Прочность восстановленных сколов старых амальгамовых пломб будет ниже первоначальных на 50%. Добавление второй порции амальгамы к пломбе в одно посещение дает 75 % прочности цельной пломбы. Препарирование полости при этом должно проводиться по всем правилам механической ретенции.

Препарирование полости зуба

Содержание ртути в стоматологической амальгаме

Ртуть является обязательным компонентом амальгамы, ее начальное содержание зависит от состава, формы и размера частиц сплава. Для образования стоматологической амальгамы требуется смачивание поверхности частичек порошка ртутью. Обычно начальное содержание ртути, в зависимости от свойств порошка, колеблется от 40 до 53% по массе. Игольчатые амальгамы с низким содержанием купрума требуют наибольшего количества ртути, сферические амальгамы с высоким содержанием ртути — наименьшего. Окончательное содержание ртути в амальгамах составляет 37-48 % и зависит от начального ее содержания и техники постановки пломбы.

Ртуть является обязательным компонентом амальгамы

Предельно допустимой концентрацией ртути в воздухе для возникновения отрицательного эффекта является 50 мкг/м3. Концентрация паров ртути во время внесения свежезамешенной амальгамы значительно меньше данной величины, тем не менее имеет место ряд случаев, когда у пациентов наблюдается выраженная реакция с типичными симптомами алергии на присутствие амальгамы во рту. Ртутные испарения могут возникать и при акте жевания и коррозии амальгамы, однако установлено, что суммарное поступление ртути из амальгамовых пломб в организм значительно ниже уровня, установленого ВОЗ (30 мкг/сутки).

Испарения ртути могут возникать при жевании или коррозии амальгамы

Жидкая ртуть относительно плохо всасывается через кожные и слизистые покровы. При всасывании ртуть в основном ионизируется и легко выводится почками. Широко распространенная ранее практика отжимания ртути из замешанной амальгамы руками не приводила к каким-либо серьезным проблемам со здоровьем оператора. Жидкая ртуть не представляет опасности для здоровья пациента, если ее частички были проглочены. В этом случае ртуть выходит в неизмененном виде с фекалиями.

Жидкая ртуть плохо всасывается через кожные и слизистые покровы

Пары ртути значительно более опасны для здоровья, так как быстро впитываются в кровь через легкие, оставаясь на несколько минут в неионизированной, т. е. липофильной, форме. Последнее позволяет ей проникать через тканевые барьеры, например гематоэнцефалический. Таким образом, ртуть может накапливаться в тканях. Наибольшую опасность представляет накопление ртути в мозговых и нервных клетках.

Высокую опасность представляет накопление ртути в мозговых и нервных клетках

При высокой концентрации ртути повреждается нервная проводимость, что ведет к нарушению работы мозга, вплоть до летального исхода.При более низких концентрациях отмечаются беспокойство, тремор, потеря концентрации внимания, нарушение отдельных функций. Для стоматологического персонала, работающего в помещении с высоким содержанием ртути, существует реальная опасность повреждения здоровья. Количество ртути, испаряющейся из амальгамовых пломб, даже при большом их количестве в полости рта пациента, значительно ниже той величины, которая может причинить вред здоровью.

Испарения ртути очень опасны для здоровья

Неорганические соединения ртути, представленные в стоматологической амальгаме, обладают низкой или очень низкой токсичностью. Они плохо впитываются, не накапливаются в тканях организма и хорошо выводятся. Некоторые неорганические соединения ртути используются в качестве наружного антибактериального средства. Для «контроля» ртути обычно используется сера, так как при их взаимодействии образуется ртутный сульфид, не представляющий опасности для окружающей среды.

Для контроля ртути используется сера

Органические соединения ртути очень токсичны в малых концентрациях, но ни одно из таких соединений не формируется в полости рта при использовании стоматологической амальгамы. Значительно большее беспокойство вызывает сброс соединений ртути с водой через канализацию в окружающую среду. Попадая в водное русло, органические соединения ртути оказываются в крупных водоемах, где микроорганизмы преобразуют их в неорганические формы, такие как хлорид ртути. Затем эти соединения поглощаются живыми организмами. По пищевой цепи ртуть попадает через морепродукты к человеку, вызывая отравления.

Ртуть может попадать через морепродукты к человеку, вызывая отравления

Получение амальгамы в стоматологии

Для получения амальгамы в стоматологии применяют сильноизмельченные частички, которые являются сплавом нескольких металлов, и саму ртуть. Наибольшую часть сплава традиционной стоматологической амальгамы составляет серебро (около 70%) и олово (около 25%). Остальную часть сплава может составлять цинк, медь и ртуть. Серебро является основным компонентом сплава, оно присутствует в соединении с оловом в форме интерметаллического соединения Ag3Sn, eще называемого гамма-фазой (Ag3Sn является третьей чистой фазой в системе, поэтому ей присвоен греческий символ гамма).

Наибольшую часть сплава традиционной стоматологической амальгамы составляет серебро и олово

Гамма фаза легко реагирует с ртутью с образованием амальгамы. Добавление купрума повышает прочность и твердость амальгамы, но более выраженный эффект наступает при увеличении концентрации купрума более 6%. Цинк в составе сплава, полагают, не играет какой-либо важной роли, небольшие количества ртути добавляют для увеличения скорости реакции твердения.Сплав обычно измельчается до частиц в несколько десятков микрон и выпускается в виде обычного либо спресованного порошка.

Амальгама измельчается до частиц в несколько десятков микрон и выпускается в виде обычного либо спресованного порошка

Ртуть, предназначенная для приготовления амальгамы, должна быть очень чистой, ибо любые загрязнения поверхности будут препятствовать реакции затвердевания. Для получения хорошо формующейся смеси ртуть берут в избытке. Массовое соотношение опилок и ртути зависит от содержания серебра в сплаве и составляет 5:4 для амальгамы с низким содержанием серебра и 5:8 для амальгамы с высоким содержанием серебра (соотношение указывается в инструкции). При недостатке ртути амальгамы дают большую усадку, зернистую поверхность и плохое краевое прилегание. Излишки ртути удаляют из смеси перед введением ее в полость зуба. При излишке ртути уменьшается прочность, повышается текучесть пломбы, удлиняется срок затвердевания, изменяется цвет, снижается коррозийная устойчивость пломбы.

Амальгамы при затвердевании не должны сильно расширяться, так как могут вызвать болевое ощущение и привести к нарушению истонченных стенок зуба. При хорошем качестве амальгамы через 24 часа ее расширение составляет 4-10 мкм на 1 см длины. Для получения стоматологической амальгамы производится смешивание амальгамного сплава с ртутью. В Процессе смешивания ртуть вступает в реакцию с опилками сплава и вызывает реакцию отверждения.

Расширение амальгамы может привести к разрушению зуба

Споры о вреде амальгамных пломб

Является ли амальгама источником отравлений в организме? Этот спор разгорелся в западной стоматологии в 70-е годы, когда и появилась небольшая, но постоянно растущая группа врачей-стоматологов, которые обвиняли амальгамовые пломбы в «причастности» к угрожающе большому количеству заболеваний, начиная от пародонтоза, мигреней, головных болей, хронической усталости, астмы и до ревматизма, болезней Альцгеймера, Паркинсона, почечных заболеваний и т.д.

Могут ли амальгамные пломбы наносить вред здоровью?

На первый взгляд их аргументы достаточно убедительны. Входящая в состав амальгамы ртуть является вторым по токсичности металлом после плутония, и при жевании такая пломба может постоянно выделять токсичные испарения. Вследствие этого, например, в Швеции применение амальгамы в стоматологической практике запрещено. А в Великобритании было создано общество «Стоматология без ртути», основатель которого, Джек Левенсон, является автором множества публикаций на эту тему.

В Швеции применение амальгам в стоматологической практике запрещено

Амальгама используется в стоматологии уже в течение 150 лет, хотя последствия отравления ртутью были известны задолго до этого. Сторонники запрета амальгамы считают, что именно такая долгая история этого материала позволила ему избежать тестов на безопасность, предъявляемых современным материалам. Как говорит один из представителей этого лагеря, Энтони Ньюбери: «Человечество курит уже в течение 300 лет, но только недавно мы узнали обо всех опасностях, связанных с курением. Тем не менее, сигареты и табак до сих пор не запрещены». Более скептичные их коллеги, однако, полагают, что «долгожительство» амальгамы свидетельствует в пользу прямо противоположной точки зрения. Амальгама была применена уже в миллионах пломб, но до сих пор единственные свидетельства наносимого ею вреда состоят в полуанекдотичных расскзах пациентов или научных исследований, чьи методы неоднократно подвергались сомнению впоследствии.

Амальгама используется в стоматологии уже в течение 150 лет

«Это полная чушь», — говорит профессор Барри Элей из лондонского Королевского колледжа, — «Да, эти пломбы выделяют небольшое количество ртути, но это никак нельзя назвать отравлением. Нет абсолютно никаких научных данных, подтверждающих, что ртуть, содержащаяся в амальгаме, является источником тех опасностей, о которых столько говорят. Несомненно, врачи, настаивающие на замене всех амальгамовых пломб, зарабатывают кучу денег, т.к. предлагаемые взамен материалы гораздо дороже».

Предлагаемые взамен амальгаме материалы для пломбирования зубов намного дороже

Последние исследования ученых из университета Гейдельберга показывают, что многие пациенты склонны подсознательно списывать на амальгамовые пломбы заболевания, не имеющие к ним никакого отношения. Но несмотря на долгие и горячие споры, обе стороны едины в одном: амальгамовые пломбы не должны заменяться автоматически. Даже «антиамальгамисты» согласны с тем, что удаление амальгамы влечет за собой выделение большой дозы токсинов. А проведенное в 1993 году Американской службой общественного здоровья исследование показало, что амальгамовые пломбы не имели отношения к заболеваниям, ослаблению иммунной системы или врожденным дефектам. Американское стоматологическое общество и Всемирная ассоциация здоровья поддержали эти исследования.

Амальгамовые пломбы не должны заменяться автоматически

Вопрос о неблагоприятном действии ртути дискутируется с момента начала применения амальгамовых пломб. Установлено, что ртуть из амальгамы поступает в ротовую жидкость, а затем в организм. Однако количество ртути, поступающее в организм из пломб (даже при наличии 7-10 пломб), не превышает предельно допустимые дозы. Есть возможность интоксикации сотрудников стоматологических кабинетов, что требует тщательного соблюдения норм и требований правил безопасности.

Есть возможность интоксикации сотрудников стоматологических кабинетов

Помещение для работы с амальгамами

Необходимо поговорить о помещении, в котором применяются пломбы из амальгам. При работе выделяется некоторое количество паров ртути, которые могут нанести вред человеку, поэтому именно помещение должно в первую очередь подвергнуться тщательной проверке. Ртуть из амальгам легко испаряется и при обыкновенной комнатной температуре, а после этого может впитываться в многочисленные пористые материалы (обои, дерево и так далее). Из-за этого в помещении все деревянные элементы, а также стены должны быть окрашены нитроэмалью или масляной краской. Также обязательно необходима частая санитарная обработка (демеркуризация), позволяющая удалить остатки ртути. Для такой обработки используется двадцати процентный раствор хлорного железа.

В помещении для работы с амальгамами стены должны быть окрашены нитроэмалью или масляной краской

Пол обязательно застилается линолеум, притом его расположение делается так, чтобы он на десять сантиметров заходил на стену. К тому же, нельзя забывать о местах скрепления линолеума, их обязательно необходимо прокрасить нитроэмалью. В помещении обязательно должна быть организована хорошая вентиляция, не только форточки и окна, но и специализированная система. Наконец, нельзя забывать о вытяжном шкафу, который будет использоваться для приготовления амальгам, а также их дальнейшего хранения.

Вытяжной шкаф используется для приготовления и дальнейшего хранения амальгам

Газоразрядная амальгамная лампа низкого давления

Устройство относится к области светотехники и может быть использовано для обеззараживания водных и воздушных сред бактерицидным ультрафиолетовым излучением. Техническим результатом является достижение эффективного максимального выхода излучения в широком температурном диапазоне. Лампа содержит цилиндрическую колбу и установленные на ее концах электроды, образующие разрядный промежуток. Внутри колбы, за пределами разрядного промежутка выполнены два или более открытых кармана, содержащих амальгаму, причем хотя бы два из них имеют разную глубину относительно электрода лампы. Амальгама в карманах может иметь как одинаковый, так и различный состав.

Газоразрядные лампы используются для обеззараживания водных и воздушных сред

Изобретение относится к области светотехники, преимущественно к газоразрядным лампам низкого давления мощностью свыше 300 Вт, в частности к ультрафиолетовым (УФ) бактерицидным лампам, применяемым для обеззараживания различных сред.

Ультрафиолетовые бактерицидные лампы

Одной из технических проблем, возникающих при разработке мощных амальгамных газоразрядных ламп, является обеспечение максимального выхода излучения при эксплуатации лампы в различных температурных условиях. Например, температура лампы может изменяться при колебаниях температуры окружающей или обрабатываемой среды, а также при изменении величины разрядного тока лампы. Поскольку выход УФ излучения определяется давлением паров ртути в лампе, то поддержание оптимального давления паров ртути при температурных колебаниях и изменениях разрядного тока является первоочередной задачей, особенно для амальгамных ламп высокой мощности, интервал изменений температуры которых значительно шире, чем обычных ламп.

Основной технической проблемой является обеспечение максимального выхода излучения в различных температурных условиях

Из уровня техники, относящегося к указанной области, известны средства оптимизации давления паров ртути при различных температурах — таких как применение многокомпонентных амальгам, использование специальных устройств для активной регулировки температуры амальгамы (нагревателей или охладителей), изменение места расположения амальгамы путем вынесения амальгамы из разрядного промежутка в холодную зону за электродный узел в область цоколя.

В УФ лампах используется специальные устройства для активной регулировки температуры амальгамы

Например, известна УФ лампа, предназначенная для дезинфекции воды в канальных системах, в колбе которой выполнен закрытый резервуар, в котором заключено ртутьсодержащее вещество. Часть резервуара окружена нагревателем, выполненным из теплопроводящего материала и снабженного терморегулятором, который соединен с электрическим разъемом лампы. В зависимости от температуры лампы резервуар с амальгамой подогревается контактирующим с ним нагревателем, что позволяет осуществлять активный температурный контроль амальгамного пятна или резервуара, регулировать давление ртути для получения оптимальной эффективности излучения вне зависимости от температуры обрабатываемой воды и параметров лампы. Недостатками указанной конструкции являются сложность ее изготовления, а также необходимость в дополнительном приспособлении для воздействия на амальгаму и специальных электрических соединениях для его функционирования.

Лампа для дезинфекции воды

Использование амальгам при металлизации (золочении и серебрении)

Цель металлизации — облагораживание и защита поверхности предмета от химического воздействия. В ювелирном деле металлизацию применяют при золочении и серебрении. Процессы химического золочения и серебрения в основном схожи. Предмет опускают в соответствующий раствор соли металла (металлические ванны), ванна химически разлагается, а на поверхности предмета выделяется золото или серебро. Подобного разложения ванны достигают или бестоковым путем, или с помощью электричества. При первом способе, т. е. в горячих ваннах, металлы на предметах выделяются всегда в небольших количествах (тысячных долях миллиметра), однако для многих целей этого вполне достаточно.

Золочение с помощью амальгам

Более толстую и плотную пленку можно получить в том случае, если предмет поместить в горячую ванну вместе с алюминием или цинком (предмет окружают тонкой алюминиевой проволокой или узким пояском из тонкой цинковой проволоки). При такой контактной металлизации в ванне возникает гальванический элемент, который улучшает разложение ванны и ускоряет процесс, прежде чем алюминий или цинк покроются слоем драгоценного металла.

Ванна для метализации

При гальванической металлизации, при которой протекает электролиз, можно достигнуть любых необходимых по толщине количеств металла или сплавов. Для золота можно, например, избрать красный сплав с медью или зеленый с серебром, если ванна для золочения содержит соответствующую соль меди или серебра. Подлежащий металлизации предмет подвешивают в качестве катода, т. е. как отрицательный электрод, в качестве положительного электрода, анода, подвешивают либо металлическую пластину, которая металлизирует предмет, например полированную платину или нержавеющую сталь.

Аноды, подвешенные в ванне на расстоянии 5-10 см от предмета, представляют собой соответствующей величины пластины, которые металлизируют предмет. При металлизации мелких предметов в одной руке держат подвод с предметом, в другой — подвод с анодом, в ванне их держат таким образом, чтобы они не соединились (чтобы не произошло короткое замыкание). Золотые и серебряные электроды в ванне постепенно растворяются, в результате чего они уменьшаются в размерах. Однако при этом ванна истощается медленнее, чем при использовании нерастворимых анодов. Напряжение в ванне необходимо поддерживать согласно предписанию, ток соответствует величине электрода, его удаленности и составу ванны. Напряжение измеряют вольтметром, ток — амперметром. Постоянный ток поступает исключительно через выпрямитель. В качестве материала для ванн используют стекло, фарфор, камень, эмаль или пластические массы.

Серебрение латунной ложки

Перед погружением (подвеской) в ванну для металлизации предметы тщательно обрабатывают, чтобы они были такими, какими бы их хотели видеть после металлизации. Поверхность шлифуют на наждачном кругу, полируют на войлочном полировальном кругу, натертом полировочными пастами. Затем предмет тщательно обезжиривают, с него удаляют остатки шлифовальных и полировальных веществ раствором венской извести, порошковой пемзой и щеткой. Щетки ручные или дисковые из волнистой латунной проволоки должны быть очень тонкими (диаметр проволоки 0,06-0,08 мм). Химическим способом поверхность очищают растворителями, жировой покров смывают раствором соды. Если же в отдельных местах жировые пятна останутся, то при металлизации металл или совсем не выделится, или выделится плохо (ноздревато).

Перед металлизацией поверхность металла шлифуют

Чтобы достигнуть прочного сцепления пленки с основанием, предметы перед серебрением или золочением амальгамируют, особенно предметы из меди, латуни, томпака, бронзы и всех остальных сплавов меди и никеля. Железо, сталь, никель и цинк сначала покрывают медью или латунью, а затем уже ртутью. Ртуть наносят только после обезжиривания. Хорошее качество амальгамирования обеспечивается только абсолютно чистой поверхностью предмета. Дефекты амальгамирования свидетельствуют о том, что предмет не был абсолютно чистым, и тогда возникает необходимость повторения операции (ртуть устраняют путем нагревания над огнем). Амальгамирование осуществляется путем погружения предмета в течение нескольких секунд в раствор, состоящий из 1 л воды, 5-10 г. цианортутного калия и 10-20 г. цианида калия.

Перед металлизацией на металл наносят ртуть

Ванну для амальгамации сплавов, содержащих никель, составляют из 1 л воды, 100 г сульфата ртути и 160 мл концентрированной азотной кислоты. Хорошо обработанный ртутью предмет очищают, тщательно промывают чистой водой и тотчас же опускают в гальваническую ванну. Поэтому во время металлизации необходимо часто и мягко чистить предмет, при этом щетку надо смачивать отваром мыльного корня или старым пивом, можно также смачивать раствором винного камня (1 часть на 10 частей воды). Бедные металлами ванны быстро истощаются, и металлизация протекает очень слабо. Используемые химические реактивы должны быть исключительно чистыми, особенно цианистый калий, который со временем на воздухе превращается в углекислый калий (поташ). Разбавляют кислоты в дистиллированной воде.

Горячее золочение. Еще до развития современной химии и электротехники металлические предметы золотили на огне при помощи амальгамы — определенного раствора золота в ртути. Готовят золотую амальгаму так: куски тонких полосок чистого или червонного золота погружают в фарфоровую миску с теплой ртутью (1 часть золота на 6-8 частей ртути). Когда золото в ртути растворится, амальгаму выливают в воду и при помощи рабочих кож прессуют, чтобы удалить избыточную ртуть. Для качественного золочения необходимо в амальгаму добавлять воск. Жидкая амальгама золотит слабее. Амальгаму готовят и продают аффинерии.

При горячем золочении использовали куски тонких полосок золота

При горячем золочении на приготовленный и тщательно обезжиренный предмет амальгаму наносят шпателем или ватным тампоном и размазывают. Нагреваясь от пламени раскаленных древесных углей, ртуть испаряется — «отжигается», а слой золота, спаянный с предметом, в дальнейшем полируют или матируют и химически окрашивают. Пары ртути ядовитые, и вдыхать их нельзя, поэтому работать надо с действующим вытяжным шкафом. Если в огне золотят медь и ее сплавы, то предмет после очистки в азотной кислоте должен быть покрыт ртутью путем погружения его в раствор нитрата ртути. Железо сначала покрывают гальваническим способом медью или латунью, затем ртутью и, наконец, золотят на огне. Серебряные предметы ртутью не покрывают.

При горячем золочении металл обжигали на огне от раскаленных древесных углей

Горячее золочение до сих пор сохраняется в мастерских по изготовлению серебряных изделий (сосудов и различных предметов, а также деталей громоотводов, где необходимо сильное и длительное золочение). Поскольку испарения ртути опасны для здоровья человека, горячее золочение заменено химическим золочением с соответственными растворами — ваннами с электрическим током, гальваническим золочением.

Горячее золочение до сих пор сохраняется в мастерских по изготовлению серебряных изделий

Серебрение блесны при помощи амальгам олова

Надежно серебрит блесну оловянная амальгама. Состав амальгамы: 65 весовых частей олова и 35 — ртути. Вместо олова можно воспользоваться третником или свинцом, но тогда блесна не будет такой светлой. Ртуть можно использовать из разбившийся оси медицинского градусника. Помните: пары ртути ядовиты, оберегайте от них дыхание.

Серебрить рыболовецкие блесны можно с помощью амальгамы в составе которой есть олово

В расплавленное олово (сосуд из алюминия, меди и других цветных металлов непригоден), не снимая его с огня, вливают ртуть и быстро перемешивают деревянной лопаткой, только не смолистой. Получившуюся массу остужают, сушат, дробят и, наконец, растирают в фарфоровой либо металлической чашке в порошок. Затем смешивают с 26-27 весовыми частями талька и 5-8 — какой-нибудь кристаллической, тоже тщательно растертой, кислоты, например лимонной, щавелевой, винной. Состав наносят на поверхность медной, латунной или бронзовой блесны и растирают, после чего изделие хорошо промывают.

Состав для серебрения нужно нанести на медные или латуневые блесны

Если в составе отсутствует кислота, то блесну, прежде чем натирать, смазывают соком кислой травы или ягоды (щавеля, клюквы и т. д.). Состав не обладает едким свойством, не разлагается на свету. При помощи отработанного фиксажа. Чтобы сделать блесну двухцветной, ее полируют, а затем одну из сторон, подлежащую серебрению, обезжиривают и натирают зубным порошком. Подготовленную блесну опускают на 5-6 часов в отработанный фиксаж. Обезжиренная сторона блесны становится серебряной, а вторая — золотистой, если это красная медь, либо желтой, если латунь.

Описание некоторых составляющих амальгам

Основным веществом амальгамы является ртуть. Кроме ртути в состав амальгамы входят различные металлы (серебро, медь, олово, цинк, золото и др.)

Ртуть — основная составляющая амальгамы

Ртуть (лат. Hydrargyrum), Hg, химический элемент II группы периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59, серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре. В природе Ртуть представлена семью стабильными изотопами с массовыми числами: 196 (0,2%), 198 (10,0%), 199 (16,8%), 200 (23,1%), 201 (13,2%), 202 (29,8%), 204 (6,9%).

Ртуть в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева

Самородная ртуть была известна за 2000 лет до н. э. народам Древней Индии и Древнего Китайской Народной Республики. Ими же, а также греками и римлянами применялась киноварь (природная HgS) как краска, лекарственное и косметическое средство. Греческий врач Диоскорид (1 в. н. э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил ртуть в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydrargyros (от греч. hydor — вода и argyros — серебро), то есть жидким серебром, откуда произошли латинское названия hydrargyrum, а также argentum vivum — живое серебро. Последнее сохранилось в названиях ртути quicksilver (англ.) и Quecksilber (нем.). Происхождение русского названия ртути не установлено.

Историческая справка о ртути

Алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов. «Фиксация» ртути (переход в твердое состояние) признавалась первым условием ее превращения в золото. Твердую ртуть впервые получили в декабре 1759 года петербургские академики И. А. Браун и М. В. Ломоносов. Ученым удалось заморозить ртуть в смеси из снега и концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая ртуть оказалась ковкой, как свинец. Известие о «фиксации» ртути произвело сенсацию в ученом мире того времени, оно явилось одним из наиболее убедительных доказательств того, что ртуть — такой же металл, как и все прочие.

Алхимики считали ртуть главной составляющей всех металлов

Ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов, ее среднее содержание в земной коре (кларк) близко к 4,5·10-6% по массе. Приблизительно в таких количествах она содержится в изверженных горных породах. Важную роль в геохимии ртути играет ее миграция в газообразном состоянии и в водных растворах. В земной коре ртуть преимущественно рассеяна, осаждается из горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание ртути в них составляет несколько процентов). Известно 35 ртутных минералов, главнейший из них — киноварь HgS.

Нахождение ртути в природе

В биосфере ртуть в основном рассеивается и лишь в незначительных количествах сорбируется глинами и илами (в глинах и сланцах в среднем 4·10-5%). В морской воде содержится 3·10-9% ртути. Самородная ртуть, встречающаяся в природе, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего, при вулканических извержениях (редко), гидротермальным путем (выделяется из водных растворов).

Самородная ртуть, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего

Ртуть — единственный металл, жидкий при комнатной температуре.

Физические свойства ртути

Конфигурация внешних электронов атома Hg 5d106s2, в соответствии с чем при химических реакциях образуются катионы Hg2+ и Hg22+. Химическая активность ртути невелика. В сухом воздухе (или кислороде) она при комнатной температуре сохраняет свой блеск неограниченно долго. С кислородом дает два соединения: черный оксид (I) Hg2O и красный оксид (II) HgO. Hg2O появляется в виде черной пленки на поверхности ртути при действии озона. HgO образуется при нагревании Hg на воздухе (300-350 °С), а также при осторожном нагревании нитратов Hg(NO3)2 или Hg2(NO3)2. Гидрооксид ртути практически не образуется.

Красный оксид ртути образуется при реакции ртути с кислородом

При взаимодействии с металлами, которые ртуть смачивает, образуются амальгамы. Из сернистых соединений важнейшим является HgS, которую получают растиранием Hg с серным цветом при комнатной температуре, а также осаждением растворов солей Hg2+ сероводородом или сульфидом щелочного металла. С галогенами (хлором, иодом) ртуть соединяется при нагревании, образуя почти недиссоциирующие, в большинстве ядовитые соединения типа HgX2. В соляной и разбавленной серной кислотах ртуть не растворяется, но растворима в царской водке, азотной и горячей концентрированной серной кислотах.

Почти все соли Hg2+ плохо растворимы в воде. К хорошо растворимым относится нитрат Hg(NO3)2. Большое значение имеют хлориды ртути: Hg2Cl2 (каломель) и HgCl2 (сулема). Известны соли окисной ртути цианистой и роданистой кислот, а также ртутная соль гремучей кислоты Hg(ONC)2 так называемых гремучая ртуть. При действии аммиака на соли образуются многочисленные комплексные соединения, например HgCl-2NH3 (плавкий белый преципитат) и HgNH2Cl (неплавкий белый преципитат). Применение находят ртутьорганические соединения.

Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу. Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приемники. Для очистки сырую ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1-1,5 м) сосуд с 10%-ной НNО3, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме. Возможно также гидрометаллургическое извлечение ртути из руд и концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением ртути алюминием. Разработаны способы извлечения ртуть электролизом сульфидных растворов.

Киноварь — это сырье для получения ртути

Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы, капиллярные электрометры и других), в ртутных лампах, переключателях, выпрямителях, как жидкий катод в производстве едких щелочей и хлора электролизом, в качестве катализатора при синтезе уксусной кислоты, в металлургии для амальгамации золота и серебра, при изготовлении взрывчатых веществ, в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и других соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве (органические соединения ртути) в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами). Ртуть и ее соединения токсичны, поэтому работа с ними требует принятия необходимых мер предосторожности.

Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов

В среднем в организм человека с пищей ежесуточно поступает 0,02-0,05 мг ртути. Концентрация ртути в крови человека составляет в среднем 0,023 мкг/мл, в моче — 0,1-0,2 мкг/мл. В связи с загрязнением воды промышленного отходами в теле многих ракообразных и рыб концентрация ртути (главным образом в виде ее органических соединений) может значительно превышать допустимый санитарно-гигиенический уровень. Ионы ртути и ее соединения, связываясь с сульфгидрильными группами ферментов, могут инактивировать их. Попадая в организм, ртуть влияет на поглощение и обмен микроэлементов — Cu, Zn, Cd, Se. В целом биологическая роль ртуть в организме изучена недостаточно. Отравления ртутью и ее соединениями возможны на ртутных рудниках и заводах, при производстве некоторых измерительных приборов, ламп, фармацевтических препаратов, инсектофунгицидов и других.

Ртуть содержится в организме человека

Основную опасность представляют пары металлической ртути, выделение которых с открытых поверхностей возрастает при повышении температуры воздуха. При вдыхании ртуть попадает в кровь. В организме ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками, частично откладывается в печени, в почках, селезенке, ткани мозга и др. Токсическое действие связано с блокированием сульфгидрильных групп тканевых белков, нарушением деятельности головного мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма ртуть выводится через почки, кишечник, потовые железы и др.

Основная опасность исходит от паров металлической ртути

Острые отравления ртутью и ее парами встречаются редко. При хронических отравлениях наблюдаются эмоциональная неустойчивость, раздражительность, снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание пальцев рук, снижение обоняния, головные боли. Характерный признак отравления — появление по краю десен каймы сине-черного цвета, поражение десен (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту. При отравлениях органических соединениями ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтилртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефалополиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.

Признаки отравления ртутью

Известно, что главный ртутный минерал — это киноварь HgS — камень, покрытый алыми вкраплениями. С этим минералом связан один любопытный случай: геологи уже давно проводят опыты по поиску различных полезных ископаемых, используя при этом собак. Группе подопытных животных надлежало найти среди прочих минералов киноварь, собаки быстро справились с поставленной задачей, однако продолжали поиск, в итоге дополнительно распознав HgS в розовом кальците. Первоначально эксперты недоумевали над общей ошибкой животных, однако, проведя тщательный анализ «ложной киновари» внутри розового кальцита обнаружили вкрапления HgS.

Киноварь — это ртутный металл

Один из древнейших рудников Средней Азии — рудник Хайдаркан («Великий рудник») в Ферганской долине (Киргизия) разрабатывался много столетий, об этом говорят многочисленные археологические находки. Однако ученые установили, что в XIII-XIV веках добыча ртути прекратилась, что связано с нашествием Чингисхана, в результате которого были уничтожены крупные торгово-ремесляные центры, а жителям пришлось перейти к кочевому образу жизни.

Рудник Хайдаркан — один из древнейших рудников Средней Азии

Известно, что в средние века многие влиятельные особы благосклонно относились к алхимии и даже создавали у себя при дворе крупные лаборатории для алхимиков. Услугами последних пользовались английский король Генрих VI, император «Священной Римской империи» Рудольф II и многие другие европейские правители. Современная наука не опровергает того факта, что один химический элемент может превратиться в другой — на этом основано получение некоторых искусственных радиоактивных элементов, однако это никак не относится к алхимии — в средние века люди не могли получить из меди золото.

Английский король Генрих VI пользовался услугами алхимиков

В то же время, историческим фактом остаётся то, что после смерти императора Рудольфа II осталось большое количество золота и серебра в слитках — порядка шести тонн золота и девяти тонн серебра — эти цифры превышают весь национальный запас «Священной Римской империи» на то время. Кроме того, это золото отличается от того, которое использовалось в империи для чеканки монет более высокой пробой и малым содержанием примесей — просто невероятный факт, учитывая технические возможности того времени.

После смерти императора Рудольфа II, который пользовался услугами алхимиков осталось порядка 6 тонн золота и 9 тонн серебра

Ранее нередко амальгамирование использовали при золочении медных куполов соборов. Именно таким способом был позолочен купол Исаакиевского собора. Гигантский (диаметром 26 метров) купол из медных листов покрыли более ста килограммами червонного золота, для этого поверхность меди тщательно обезжиривали, шлифовали и полировали, а затем покрывали амальгамой — раствором золота в ртути. Далее листы нагревали на специальных жаровнях до тех пор, пока ртуть не испарялась, а на листе при этом оставалась тонкая (толщиной несколько микрон) пленка золота. Однако данное производство было поистине губительно для рабочих, занимавшихся позолотой — более 60 человек погибло в страшных мучениях, отравившись парами ртути. «Спецодежда» того времени — стеклянные колпаки — просто была не в силах защитить человека от ядовитых паров.

Купол Исаакиевского собора был позолочен с помощью амальгамирования

Древние врачеватели при завороте кишок больному вливали в желудок некоторое количество ртути (200-250 граммов). Считалось, что ртуть благодаря большому весу и подвижности должна была пропутешествовать по хитросплетениям кишок и расправить своей тяжестью их перекрутившиеся части.

Древние врачеватели вливали ртуть в желудок при завороте кишок

Известно, что при обработке ртутных руд в печах потери восьмидесятого элемента весьма значительны (нередко превышают половину всего количества получаемой ртути). Часть металла улетучивается в атмосферу, часть остается в обожженной руде, часть скапливается в кладке печей, проникает в почву на значительную глубину. Так, при демонтаже печи в Новом Альмадене в 1863 году из почвы под печью было извлечено 153 тонны жидкого металла!

Новый Альмаден в истории ртути

Ртуть — очень агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, что приводит к коррозии и даже разрушению производственных объектов и транспортных средств. Например, в семидесятых годах прошлого века весьма актуальна была проблема ртутного загрязнения самолетов, в конструкции которых попадала ртуть, вызывающая жидкометаллическое охрупчивание алюминиевых сплавов. Приходилось довольно часто отправлять самолеты в капитальный ремонт и порой даже списывать с эксплуатации.

Проблема ртутного загрязнения самолетов, в конструкции которых попадала ртуть, была актуальна в 70-х годах прошлого века

Золото как металл входящий в состав амальгамы

Золото — элемент 11 группы (по устаревшей классификации -побочной подгруппы первой группы), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 79. Обозначается символом Au (лат. Aurum). Простое вещество золото — благородный металл жёлтого цвета.

Золото в периодической системе Менделеева

Древнейшие золотые прииски располагались в Египте. Есть данные об изготовлении изделий из золота еще в V-м тыс. до н.э., т.е. во времена каменного века. В древности Египтяне добывали золото в Аравийско-Нубийской провинции, которая расположена между Красным морем и Нилом. За период царствования примерно 30-ти династий данная золотая жила дала около 3,5 тысяч тонн золота. Ко времени захвата Римом египтянам удалось произвести около 6 тысяч тонн золота. Бесчисленные богатства гробниц фараонов были разграблены практически целиком.

В древности Египтяне добывали золото в Аравийско-Нубийской провинции

Во времена античности золотоносные породы Испании одним лишь римлянам принесли около 1,5 тысяч тонн золота. Рудники Австро-Венгрии еще в средние века давали по 6,5 тонн ежегодно. На монетах того времени можно встретить надписи по латыни «из золота Дуная» или «из золота Рейна» и т.д. В Скандинавии золото добывалось мало, всего по несколько килограмм ежегодно. На сегодня европейские запасы золота почти исчерпаны. Путешествие Колумба позволило открыть Колумбию, в которой долгие годы была самая крупная в мире добыча золота. В Бразилии, Австралии и других странах в XVIII-XIX вв. находили также довольно богатые золотоносные россыпи.

В Колумбии долгие годы была самая крупная в мире добыча золота

В России долгое время не было собственного золота. Мнения ученых расходятся в отношении первой российской добычи. Видимо, первое золото добыли из Нерчинских руд в 1704 году, где оно было вместе с серебром. Из серебра с содержанием золота на Московском монетном дворе выплавляли дорогой металл. Таким образом с 1743 по 1744 годы из серебряных монет было получено 2820 золотых червонцев с «Елизаветой». Данный метод был трудоемким и долгим, за более чем 50 лет удалось добыть таким методом менее 1 т золота. Есть слух, что знаменитые Демидовы в 1745 тайно выплавили 6 кг золота на собственных алтайских рудниках. В 1746 г. рудники перешли в собственность семьи царя.

По слухам, Демидовы в 1745 году тайно выплавили 6 кг золота на собственных алтайских рудниках

На Урале в 1745 году был открыт первый прииск рудного золота. Это позволило начать промышленную добычу металла. За XVIII век в Российской Федерации было добыто около всего 5 т золота, а вот за XIX век уже в 400 раз больше. Открытое в 1840-х Енисейское месторождение вывело Россию на 1-е место по золотодобыче среди стран всего мира. К концу XIX в в Российской Федерации добывали около 40 т золота в год. До 1917 года по официальным данным было добыто примерно 2754 т, а по оценкам — более 3000 т.

Первый прииск рудного золота в Российской Федерации был открыт на Урале

Издавна из золота делали монеты. До конца Первой мировой войны золото выступало мерилом всех мировых валют, а бумажные банкноты были лишь документами, удостоверяющими право собственности на золото и свободно обменивались на золото.

Золото выступало мерилом всех мировых валют

В 1792 г унция золота в США стоила 19,3$, а в 1834 г стоимость изменилась до 20,67$. Это вызвано недостаточными золотыми запасами страны. После первой мировой войны, во время депрессии в 1934 г за унцию золота брали 35 долларов. В 1944 г на после принятия Бреттон-Вудского соглашения, в результате которого основной валютой стал американский доллар, а золото превратилось в резервную валюту. Экономические волны нестабильности США вынудили увеличить стоимость золота до 38$ за унцию в 1971 г, а затем до 42,22$ в 1973. В 1976 г вступило в силу решение об устранении привязки валют к золоту, об установлении плавающих курсов. Таким образом, золото перестало быть валютой, а доллар стал резервной валютой.

В США доллар сменил золотую валюту

В результате всех этих изменений золото стало объектом инвестирования. В 1974 г. Цена на золото повысилась до 195$ за унцию, в 1978 — 200$ за унцию, а к 1980 составила целых 850$ за унцию, что долго оставалось рекордом. В последствии цена подала до 1987 г, в котором составила 500$ за унцию. Цена на золото особенно быстро упала в 96-99 гг., с 420 на 260 $ за 1 унцию.Чем было связано данное падение доподлинно не известно. Но нестабильность американской и мировой экономики стала основанием для последующего роста стоимости золота. Уже к 2004 году стоимость унции золота достигла 450 $. Но уже в 2009 году стоимость унции золота перешагнула отметку в 1000$. В форме инвестиций золото выступает в виде монет или в виде слитков.

Золото стало объектом инвестирования

Цвет золота ярко-желтый, если в нем отсутствуют примеси. Но чистое золото (и то не совсем) бывает почти исключительно в банковских слитках. В природном золоте и ювелирных изделиях всегда есть примеси серебра, меди и др., то есть фактически мы всегда имеем дело со сплавами золота с другими металлами. Цвет природного золота может зависеть от размера частиц.

На сегодняшний день добыча золота стала механизированной

В ювелирном деле золотом иногда называют сплавы, в которых собственно золота меньше 40 %. Сплав, известный как «белое золото», — это сплав золота с палладием. Десятая часть палладия придает слитку бело-стальной оттенок. Платина окрашивает золото в белый цвет даже интенсивнее палладия. Никель тоже позволяет получить золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтым оттенком. Из белого золота изготавливают ювелирные украшения с бриллиантами. Такая оправа прекрасно отражает блеск камней и будто дополнительно их освещает. По сравнению с желтым белое золото более стойко к воздействию атмосферы. Таким образом, цвет сплавов зависит от количества и состава примесей.

Белое золото — это сплав золота с палладием

Золото — очень мягкий металл, его твердость 2,5-3,0 по 10-балльной шкале твердости (шкале Мооса). В этой шкале самое твердое вещество — алмаз. Его твердость равна 10. Самый мягкое вещество — мел. Его твердость — 1. Твердость стекла — 5, хорошей стали — 4,5. В полевых условиях твердость проверяют, прежде всего, с помощью ножа. Его острием проводят по поверхности изучаемого минерала. Если нож оставляет царапину, значит твердость меньше 5. Золото, имеющее твердость 2,5-3,0, не только легко царапается, но и при значительном усилии режется ножом. На нем можно оставить след даже сильно прикусив зубами. «На зуб» раньше пробовали золотые монеты. На поддельных монетах из меди сделать отметину зубами невозможно, а на золотой монете имея крепкие зубы отметку поставить можно. Проверка на твердость — это важный тест для отличия золота от похожих по цвету металлов или минералов.

Золото проверяют на твердость для того чтобы отличить его от похожих по цвету металлов или минералов

Золото легко полируется и обладает высокой отражательной способностью. Через очень тонкие листы золота отлично могут проходить солнечные лучи, при этом тепловая их часть будет отражаться. По этой причине, тонкие слои золота используются для тонированных стекол современных небоскребов в жарком климате. Это позволяет экономить энергию, необходимую на то, чтобы содержать интерьер таких зданий в прохладности в течение всех горячих летних месяцев. Подобные тонкие слои золота используются также в защитном шлеме космонавтов, чтобы отражать большой поток инфракрасных лучей в открытом космосе.

Золото используется для тонирования стекол

Золото имеет чрезвычайно высокую пластичность (тягучесть) и ковкость (расковывается до толщины 8∙10-5 мм), т.е. из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1 м2 . Благодаря высокой пластичности, золото может быть измельчено, искривлено, сдавлено, сжато, золоту можно придать различную форму, не ломая на части. Фактически, желтый металл может быть истолчен до полупрозрачности, может быть тонким, как лист бумаги, и оставаться таким же красивым и блестящим. Производство тонколистового (сусального) золота позволяет покрывать им купола церквей, отделывать дворцовые залы.

Из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1м2

Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м. Получаемая нить очень тонкая (диаметром 2∙10-6 мм), что необходимо сегодняшней электронной индустрии, где нужно создавать электрические цепи в чипах очень маленьких размеров. Из-за высокой электрической проводимости и устойчивости к окислению, золото имеет большой спрос в электронной промышленности. Сейчас неудивительно найти золото в таких устройствах как телевизор, мобильный телефон, калькулятор, не говоря уже о более сложной электронике.

Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м

Золото — один из самых инертных металлов, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов. При нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, поэтому его относят к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, разрушающихся под действием кислот и щелочей. В XIV веке была открыта способность царской водки растворять золото, что опровергло мнение о его химической инертности. Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты.

С фтором золото реагирует в интервале температур 300-400 °C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются. Золото также растворяется в ртути, образуя легкоплавкий сплав (амальгаму), содержащий интерметаллиды золото-ртуть. Известны золотоорганические соединения — например, этилдибромид золота или ауротиоглюкоза.

Золото растворяется в ртути образуя амальгаму

На данный момент самым крупным поставщиком мирового рынка золота выступает Южная Африка, в которой шахты достигли глубины уже в 4 км. Рудник Вааль-Рифс в ЮАР является самым крупным в мире. В процессе переработки 10 млн. т руды там извлекается около 85 т золота. В ЮАР ежедневно добывают около 2 т золота. В ЮАР производство золота является основным производством страны. В последствии концентрирования золота в природе для добычи теоретически доступна лишь десятая часть. Добыча золота начиналась с самородков, которые ярко блестят и легко заметны. Но таких самородков очень мало, поэтому важнейшим способом с древнейших времен стало промывание песка.

Золото примерно в 8 раз тяжелее песка и 20 раз тяжелее воды, поэтому можно вымывать золото из песка при помощи струи воды. Древнейший способ вымывания отражен в древнегреческом мифе о золотом руне, т.е. крупинки золота после вымывания откладывались на бараньей шкуре. Золотые россыпи раньше довольно часто встречались в реках, веками подтачивающих золотоносные породы. Но уже к началу XX в таких местах почти не осталось, а основным источником добычи золота стали рудные залежи.

Золото добывают из песка путем вымывания

На сегодняшний день добыча золота из руды стала механизированной, но, несмотря на это, процесс остается очень сложным и порой прячется глубоко под землей. В последнее время стали исходить из экономической эффективности при поиске месторождений. Обоснованно, что при содержании 2-3 г золота в 1 тонне руды, а если содержание составляет 10 г и больше, оно уже считается богатым. Среди всех затрат. используемых на геологоразведочные работы, затраты на поиски золотых руд занимают от 50 до 80%.

На сегодняшний день добыча золота стала механизированной

Существует старый ртутный способ добычи золота из руды. Основан он на том, что ртуть хорошо смачивает золото, не растворяя его, так же как и вода хорошо смачивает стекло, не растворяя его. Размолотую золотоносную руду встряхивали в бочках, а на их дне находилась ртуть. Частички золота прилипали к ртути, смачиваясь ей отовсюду. Т.к. цвет золотых частиц при этом исчезает, кажется, что золото «растворилось». После ртуть отделяли от породы и нагревали. Летучая ртуть убиралась, оставалось золото в неизменном виде. Недостатки: ртуть обладает высокой ядовитостью, неполнота выделения золота (мелкие крупицы). Вторичное золото получают из бракованных или отработавших изделий электроники. Важным источником вторичного золота (около 500 т в год) является золотой лом.

Золотой лом является важным источником вторичного золота

Содержание золота на поверхности Солнца на порядок выше, чем в земной коре.

На Солнце золота больше чем на Земле

К концу XIX в. в Иркутской области нашли самородок массой 22,6 кг. Большая для крупных самородков была найдена на Урале. Самый крупный самородок — «Большой треугольник» с размерами 39 × 33 × 25,4 см и массой в 36,157 кг нашли на Южном Урале в 1842г. Он сейчас находится в Алмазном фонде. Крупнейший самородок в мире — «Плита Холтермана» имел размер 140 × 66 × 10 см и массу 285,76 кг состоял из золота и кварца. Из него выплавили 93,3 кг золота.

Плита Холтермана — самый крупный самородок в мире

На сегодняшний день в ЮАР добыто около 50 тысяч тонн золота, в СССР и России — более 14 тысяч тонн, а в США — более 10 тысяч тонн (из которых в Калифорнии 3500 тонн), немного меньше в Австралии и Канаде.

ЮАР — лидер по добыче золота

Самородки золота не бывают чисто золотыми. В них обычно содержится много меди или серебра. В самородном золоте иногда присутствует теллур.

Саморозок золота не бывает чисто золотым

В кон. XIIIV в. химикам впервые удалось добыть коллоидные растворы золота. Но данные растворы имели фиолетовую окраску. А уже в 1905 году, под действием спирта на слабые растворы хлористого золота, получали коллоидные золотые растворы красного и синего цветов. Цвет такого раствора тесно связан с размером коллоидных частиц.

Колоидный раствор золота

Серебро как один из компонентов амальгамы

Серебро — элемент 11 группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы первой группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 47. Обозначается символом Ag (лат. Argentum). Простое вещество серебро — ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решётка — гранецентрированная кубическая. Температура плавления — 962 °C, плотность — 10,5 г/см³.

Серебро в переодической системе Менделеева Дмитрия Ивановича

Серебро известно человечеству с древнейших времён. Это связано с тем, что в своё время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде — его не приходилось выплавлять из руд. Это предопределило довольно значительную роль серебра в культурных традициях различных народов. Одним из древнейших центров добычи и обработки серебра была доисторическая Сардиния, где оно было известно с раннего энеолита.

Доисторическая Сардиния — один из древнейших центров добычи серебра

Определённая часть благородных и цветных металлов встречается в природе в самородной форме. Известны и документально подтверждены факты нахождения не просто больших, а огромных самородков серебра. Так, например, в 1477 году на руднике «Святой Георгий» (месторождение Шнееберг в Рудных горах в 40-45 км от города Фрайберг) был обнаружен самородок серебра весом 20 т. Глыбу серебра размером 1 х 1×2,2 м выволокли из горной выработки, устроили на ней праздничный обед, а затем раскололи и взвесили. В Дании, в музее Копенгагена, находится самородок весом 254 кг, обнаруженный в 1666 году на норвежском руднике Конгсберг.

В норвежском руднике Конгсберг в 1666 году обнаружили самородок серебра весом 254 кг

Крупные самородки обнаруживали и на других континентах. В настоящее время в здании парламента Канады хранится одна из добытых на месторождении Кобальт в Канаде самородных пластин серебра, имеющая вес 612 кг. Другая пластина, найденная на том же месторождении и получившая за свои размеры название «серебряный тротуар», имела длину около 30 м и содержала 20 т серебра. Однако, при всей внушительности когда-либо обнаруженных находок, следует отметить, что серебро химически более активно, чем золото, и по этой причине реже встречается в природе в самородном виде. По этой же причине растворимость серебра выше и его концентрация в морской воде на порядок больше, чем у золота (около 0,04 мкг/л и 0,004 мкг/л соответственно).

Самородок серебра 120 тонн

Известно более 50 природных минералов серебра, из которых важное промышленное значение имеют лишь 15-20, в том числе:

*Предлагаемые к заключению договоры или финансовые инструменты являются высокорискованными и могут привести к потере внесенных денежных средств в полном объеме. До совершения сделок следует ознакомиться с рисками, с которыми они связаны.

Ссылка на основную публикацию