Благородные металлы: виды, список, свойства, добыча и обработка

Словосочетание "благородные металлы" на слуху у многих, однако далеко не все знают, что это такое. Что значит благородный? Какие виды металлов существуют в природе? На эти и многие другие вопросы ответы даны ниже.

Благородный - это какой?

Слово "благородный" даже звучит так, что сразу представляются рыцари и дворяне со шпагами наперевес, для которых честь и долг были превыше всего. Впрочем, к металлам ни честь, ни долг, ни дворянство с рыцарством никакого отношения не имеют. Что же тогда такое - благородные металлы?

Подобных веществ, в отличие от их неблагородных собратьев, не слишком уж и много - всего-навсего восемь штук. Это золото, серебро, платина, а также рутений, иридий, осмий, палладий и родий (они считаются, если можно так выразиться, дочерними элементами платины). Помимо того момента, что все вышеназванные «товарищи» являются благородными, объединяет их еще и то, что все они - драгоценные, потому что редкие. И если слово "драгоценные" применительно к металлам худо-бедно, но понятно любому, то с "благородными" все же выходит загвоздка. А между тем ответ на вопрос, какие металлы благородные, достаточно прост. Это те элементы, которые не подвергаются коррозии и окислению. Вот и вся премудрость! Как раз-таки очень высокая химическая стойкость наряду с блеском и подарили данным веществам подобное название. Кстати сказать, еще одним объединяющим фактором для них являются высокая пластичность и тугоплавкость.

История появления

Не секрет, что о существовании золота и серебра известно было с самых древних времен: еще несколько тысячелетий назад их с успехом добывали в разных странах. Так добыча золота шла, например, в Колхиде, Испании, Верхнем Египте - именно эти регионы считались основными центрами по нахождению данного благородного металла. Золото добывали и на территории современной России - во втором-третьем тысячелетиях до нашей эры. Методов извлечения существовало немало уже тогда.

Что же касается серебра, то его добыча, согласно историческим сведениям, велась уже в пятом веке до нашей эры на территории современной Испании - серебряные залежи располагались в долинах четырех рек (Тахо, Миньо, Гуадьяро и Дуэро). И то ли запасов серебра было больше, то ли золото добывали активнее - но к Средним векам месторождения желтого драгметалла были почти исчерпаны. На аргентум стали обращать больше внимания, и продолжалось это вплоть до восемнадцатого столетия.

А как же такие редкие и благородные металлы, как платиновая «команда» и сама платина? Дело в том, что она не была вообще известна до шестнадцатого века - только тогда ушлые испанцы обратили внимание на данный металл. Платиной они назвали его за внешнее сходство с серебром (если переводить дословно, платина означает "серебришко"). Не надо, впрочем, думать, что благородного металла платины до этого столетия не существовало - существовало, да еще как! Его находили вместе с золотом и называли "белым золотом". Считая подделкой, способной подменять "настоящее" золото, платину выбрасывали в море. Только в середине восемнадцатого столетия было сделано первое ее описание, а также начата целенаправленная добыча в Колумбии. Остальные виды благородных металлов, принадлежащих к платиновой группе, были открыты лишь в девятнадцатом веке.

Свойства благородных металлов

Конечно, каждый из восьми элементов, относящихся к данной категории, имеет какие-то свои, особенные, отдельные характеристики. Об этом непременно будет сказано несколько позже. Но все они вместе, тем не менее, тоже обладают некими специфичными чертами, по которым и можно узнать, что речь идет о драгоценных благородных металлах. Об этих характеристиках уже говорилось выше, однако для того, чтобы акцентировать на них внимание и закрепить изученное, можно и повторить сказанное.

Итак, благородные металлы невероятно прочны и пластичны, у них прекрасная электро- и теплопроводимость. Они – замечательный материал для ювелиров, поскольку обладают мягкостью, тягучестью, пластичностью. Отличить их легко по особому – очень яркому блеску. Кроме того, благородные цветные металлы не склонны к ржавчине и прочему разрушению. Мало кто знает, однако данная группа драгоценных элементов активно используется в авиации, например, или в химической промышленности и много, где еще, а все из-за их особых, уникальных качеств.

Аурум

Теперь скажем немного подробнее о каждом из списка благородных металлов, и начать, пожалуй, следует с золота - единственного на свете подобного элемента, которому в чистом виде присущ настолько яркий желтый оттенок. Помимо основных качеств, характерных для всех металлов данной категории (мягкость, плавкость и так далее), аурум обладает еще и повышенной химической стойкостью, не вступает ни в какие реакции ни с кислотами, ни с щелочами, ни с солями, не поддается воздействию влаги либо же высокой температуры.

Чтобы расплавить золото, потребуется температура аж в тысячу с лишним градусов по Цельсию! В твердое состояние данный драгметалл переходит при 2,5 по Моосу, а плотность его составляет девятнадцать целых и три десятых грамма на кубический сантиметр.

Argentum

Благородному металлу серебру присущ белый цвет. Все вышеназванные свойства металлов подобной группы характерны для него в полном объеме, кроме того, у серебра имеется замечательная отражательная способность. Серебро легче золота, его плотность составляет всего лишь десять с половиной; впрочем, золото является одним из наиболее тяжелых и плотных металлов.

В отличие от последнего, про серебро нельзя сказать, что оно не реагирует ни на какие кислоты: не вступает в реакцию оно лишь с плавиковой и соляной кислотой. Однако, как и золото, этот благородный металл устойчив к воздействию влаги, а температура плавления его не намного ниже: девятьсот шестьдесят с половиной градусов (температура твердения - три по Моосу). Еще одна отличительная черта серебра - способность темнеть под влиянием сероводорода (он находится в составе воздуха).

Платина

Прежде всего следует сказать, что все платиновые металлы подразделяются на две группы: легкие (это родий, рутений и палладий - наиболее невесомый из так называемых платиноидов) и тяжелые (сама платина, осмий и иридий). И вот здесь платина может посоперничать с золотом за право называться тяжелым металлом: ее плотность составляет 21,5 грамма на кубический сантиметр (напомним, у золота - девятнадцать с небольшим). Теперь о каждом металле чуть более подробно.

Платина - драгоценный благородный металл белого блестящего цвета, которому присущи все самые яркие черты данной категории. Как уже говорилось ранее, этот металл тверже золота и серебра, мало того, больше и температура его плавления - целых 1773,5 градуса по Цельсию. Чтобы платина затвердела, необходимо 4,5 по Моосу.

Ранее упоминалось также, что до восемнадцатого века платину не то чтобы очень ценили. Это действительно так - лишь в 1751 году она вошла в список благородных металлов. А уже после открытия других металлов платиновой группы сама она неожиданно вознеслась так, что стала дороже золота, демонстрацией роскоши, шика.

Палладий

Этот драгоценный металл серебристо-белого цвета. От платины он отличается тем, что при 860 градусах по Цельсию окисляется (платина не делает этого совсем). Впрочем, если еще повышать градусы, данный элемент будет светлеть, а окисел на нем станет разлагаться.

Плотность палладия составляет чуть больше одиннадцати граммов на кубический сантиметр, а температура плавления - 1554 градуса по Цельсию.

Родий

Данный элемент имеет голубоватый оттенок. Как и аргентум, он обладает способностью к отражению, кроме того, родий особенно тверд и хрупок. В остальном все его качества совпадают с вышеописанными свойствами, характерными для всех благородных металлов. Родий немного плотнее палладия - двенадцать целых и сорок четыре сотых грамма на кубический сантиметр. Что касается температуры плавления и твердения, то размягчается данный элемент при температуре 1966° С (даже больше, чем у платины!), а принимает твердую форму при 6 по Моосу. Физические и химические свойства родия позволяют использовать его для покрытия серебряных и золотых изделий.

Рутений

Этот металл платиновой группы по внешнему виду очень похож на саму платину, а характеристиками напоминает родий. Плотность рутения тоже приблизительно равна плотности родия, а температура плавления наиболее высокая среди всех благородных металлов (не считая иридия и осмия) - 2450 градусов Цельсия.

Иридий

Цвет этого металла - серовато-белый. Свойства иридия точно такие же, как у родия или рутения, а плотность равна 22,41, что превышает даже плотность самой платины. Температура плавления иридия немногим выше, чем у рутения, и составляет 2454° С. Иридий является наиболее стойким металлом к химическим воздействиям: он не подвержен повреждениям ни от кислот, ни от солей, ни от каких бы то ни было любых других химических элементов. Свойства иридия дают возможность успешно применять его в производстве часов.

Осмий

Белый благородный металл осмий выгодно отличается тем, что не растворим в кислотах. Его плотность 22,5 - он наиболее тяжел из всей группы благородных металлов, температура плавления также выше, чем у остальных - целых 2700 градусов по Цельсию.

Добыча

Как же добываются благородные металлы? Существует для этого целая технология. В первую очередь, нужно знать, что драгметаллы встречаются, как в чистом виде, самородками, так и с разнообразными примесями. Самородки собрать нетрудно - они, как правило, рассыпаны по земле, остается лишь нагибаться да собирать. Если их уносит водой - случается и такое, в дело вступает иной способ: намывание. Поскольку драгметаллы тяжелее песка, который смывается вместе с водой, нетрудно добыть остающиеся на дне емкости, где совершался процесс, драгоценные россыпи.

С примесями благородные металлы встречаются в руде. Извлечь их оттуда - наиболее затратно и тяжело. Сама руда располагается на довольно большой глубине, так что первая трудность - вытащить ее на поверхность. А уже затем из состава руды (в котором, помимо благородных металлов, присутствуют всевозможные примеси) необходимо добыть искомое. Этот процесс происходит как химическим, так и механическим путем.

Обработка и очистка благородных металлов

Обработка и очистка являются двумя неотъемлемыми элементами всего действия по добыче драгоценных металлов. Все дело в том, что некоторая их часть так или иначе неизбежно отправляется в отходы, а значит, необходимо обработать, скорее будет сказать - переработать весь промышленный мусор, а после этого очистить полученные драгоценные элементы. Статистика показывает, что каждая тонна отходов приносит в среднем в диапазоне от трехсот до четырех с половиной тысяч граммов благородных металлов.

Существует два варианта работы с добытым тяжелым трудом металлом. Первый называется литьем и заключается в следующем: сырье необходимо расплавить и поместить в форму из воска, дерева или свинца. Когда материал остынет, нужно извлечь, отполировать его - и изделие будет готово.

Второй способ сложнее - это чеканка. Металл не плавят, а греют до тех пор, пока он не станет мягким. Достигшее нужной мягкости сырье с помощью молотков превращают в тоненький раскатанный лист: для придания желаемой формы по нему сильно бьют с одной или двух сторон.

Соединение металлов

У профессионалов это называется "сплавы благородных металлов".

Не секрет, что драгметаллы существуют не только в чистом виде - есть и сплавы на их основе. В их состав входят, как правило, несколько металлов, два-три из которых относятся к благородным и примерно столько же - к неблагородным. Обычные стараются брать такие, чтобы они придавали прочности, - например, медь. Также в сплавах используют цинк или никель - они непрочные, но зато придают желтому белый оттенок. Смешивают их в основном с золотом (иногда в этих же целях используют палладий, но он слишком дорог по сравнению с никелем или цинком).

А вот платину ничем не разбавляют - этот металл является признаком роскоши, как уже говорилось выше. Если нужен металл платиновой «команды», берут, как правило, рутений - в сплавах он хорош, а вот отдельно употреблять его нельзя из-за высокой хрупкости.

Применение

Наиболее логичное и сразу напрашивающееся на язык использование для описываемых здесь элементов – украшения. Однако не все так просто: использоваться в данном процессе могут лишь очень пластичные металлы. Важно и то, чтобы плавились они при достаточно низких градусах (не три тысячи, например). Кроме того, металл не должен быть хрупким. А посему спросом на ювелирном рынке пользуются золото, серебро, платина и палладий. Используют здесь и родий, но исключительно для покрытия изделий – он хрупок, а подобное качество не ценится ни ювелирами, ни потенциальными покупателями.

Где же еще могут использовать драгоценные металлы? Очень много где, на самом-то деле. Например, золото в электронике за счет его прекрасной способности быть проводником. В московской Академии благородных металлов функционирует специальный научный центр, в котором осуществляется, в том числе, и переработка старых микросхем в целях получения золота. Это учреждение находится неподалеку от станций метро «Медведково» либо же «Бабушкинская». Кстати сказать, в данной Академии благородных металлов принимают различный металл и лом.

Серебро активно и очень успешно используется в медицине, поскольку обладает антибактериальными свойствами – их обнаружили еще в Древнем Риме. Неслучайно в древности любили пить из серебряных сосудов – это улучшало работу пищеварительной системы. Все это связано с ионами, которые от серебра попадают в воду. Этим прекрасным «целебным» свойством данного благородного металла медики с удовольствием пользуются в своих врачебных целях.

Драгоценные металлы применяются во всевозможных отраслях. Из них делают машинные детали, лабораторную посуду, протезы, фототехнику, разнообразные защитные покрытия (например для зеркал); их используют в ракетостроении, автомобилестроении, радиоаппаратуре и многих других областях жизнедеятельности.

Интересное и удивительное

1. Считается, что аурум настолько редко встречающийся элемент, что можно за шестьдесят минут отыскать больше железа, нежели данного желтого металла, найденного за всю историю его добывания. Между тем, это более ста шестидесяти тысяч тонн! Самое примечательное, кстати, что подавляющее большинство из этого количества было обнаружено в ЮАР.
2. Золото можно растворить в соединении азотной и соляной кислот. Такой «союз» называется «царской водкой».
3. Слово «серебро», точно так же, как и его британский и немецкий синонимы, происходит от древнеиндийского слова «сарпа», значение которого – Луна и серп.
4. В конце двадцатых годов девятнадцатого столетия в России платина стоила в два раза дешевле, чем серебро (сейчас она дороже его приблизительно в сто раз).
5. Наиболее крупный серебряный самородок весил практически полторы тысячи килограммов.
6. Древние египтяне полагали, что золото – это божественные частицы. Владеть ими имел право исключительно фараон.
7. Раньше олимпийские медали делали из чистого золота (в начале двадцатого века), сейчас же их лишь покрывают данным благородным металлом – на одну медаль приходится не более шести граммов (а в медалях, врученных на Олимпиаде 2012 года в Лондоне, содержание золота не превышает одного процента).
8. Наша страна является мировым лидером по добыче и поставке одного из металлов платиновой группы – палладия.
9. Серебро в чистом виде попадается реже, чем золото. Тем не менее на всем земном шаре золота существует в разы меньше, чем его серебряного «коллеги».
10. В чистом виде золото очень мягкое. Настолько, что легко и без усилий царапается даже ногтями.

Теперь пролит свет на вопрос, какие металлы – благородные, и ясно, за какие свойства и по какой причине они так называются.