Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Arany

79
196.967
3, 1
Au
6s1
5d10
Arany
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám arany, Au, 79
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 11, 6, d
Megjelenés fémes sárga
Mesterségesen előállított aranykristályok. A megfelelő mélységélességet húsz különböző fókusztávolságú kép ötvözésével érték el
Atomtömeg 196,966569(4) g/mol
Elektronszerkezet [Xe] 4f14 5d10 6s1
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 18, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 19,300 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 17,31 g/cm³
Olvadáspont 1337,33 K
(1064,18 °C, 1947,52 °F)
Forráspont 3129 K
(2856 °C, 5173 °F)
Olvadáshő 12,55 kJ/mol
Párolgáshő 324 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 25,418 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös laponcentrált
Oxidációs állapotok 3, 1
(amfoter-oxid)
Elektronegativitás 2,54 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 890,1 kJ/mol
Atomsugár 135 pm
Atomsugár (számított) 174 pm
Kovalens sugár 144 pm
Van der Waals-sugár 166 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség paramágneses
Fajlagos ellenállás 1,68·10-8 Ω·m
Hővezetési tényező (300 K) 318 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 14,2 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (szobahőm.) (hard-drawn)
2030 m/s
Young-modulus 78 GPa
Nyírási modulus 27 GPa
Bulk modulusz 220 GPa
Poisson-arányszám 0,44
Mohs-keménység 2,5
Vickers-keménység 216 MPa
Brinell-keménység 24,50 HB
CAS-szám 7440-57-5

Az Arany bővebb leírása

Az arany a természetben elemi állapotban előforduló, a történelem kezdetei óta ismert, jellegzetesen sárga nemesfém, a periódusos rendszer 79. eleme. Vegyjele Au. Latin neve: Aurum

Tulajdonságai

Még a legtöményebb sósavban, kénsavban és salétromsavban sem oldódik, ami miatt a nemesfémek királyának is nevezték. A királyvízként ismert tömény sósav és tömény salétromsav 3:1 arányú elegyében keletkező nitrozil-klorid (NOCl) azonban feloldja.

\mathrm{Au + HNO_3 + 4 \ HCl\rightarrow H[AuCl_4] + NO + 2 \ H_2O}\,\!

Ugyancsak feloldható folyékony brómmal, klórral, valamint alkáli-cianid olvadékokkal, továbbá higannyal.

Az arany tiszta állapotban igen nyújtható, lágy fém, akár 0,0001 mm vékony fólia is készíthető belőle (aranyfüst), ez 24 karátos. Az ékszerészet, kis kopásállósága miatt, különböző fémekkel készített ötvözeteit használja. Ezüst vagy réz hozzáadásával, 18 (75%arany) és 14 (58,33% arany) karátos ötvözeteket készítenek, ezek szilárdabbak, kopásállóbbak, megmunkálhatóbbak. Az arany palládiummal vagy egyre inkább az olcsóbb nikkellel készített ötvözete a könnyű fehérarany, a platinával alkotott ötvözete pedig a nehéz fehérarany. A 14 karátnál kisebb aranytartalmú ötvözetek kémiai ellenállóképessége drasztikusan lecsökken, savak-lúgok megtámadják, így a gyakorlatban nem alkalmazzák.

Az arany sűrűsége a természetben előforduló elemek között az egyik legnagyobb, 19,3 g/cm³. E tekintetben csak a platinafémek és néhány igen ritka, mesterségesen előállított radioaktív elem előzi meg.

Az aranyat unciában (angolul: ounce, rövidítése: oz.) mérték. 12 uncia = 373,24 g.

Az aranyötvözet finomsági fokának kifejezésére szolgáló mértékegység a karát. A tiszta arany 24 karátos.

Aranytartalom karátban és ezrelékben[1]
Karát Ezrelék Karát Ezrelék
24 1000,00 12 500,00
23 958,33 11 458,33
22 916,67 10 416,67
21 875,00 9 375,00
20 833,33 8 333,33
19 791,67 7 291,67
18 750,00 6 250,00
17 708,33 5 208,33
16 666,67 4 166,67
15 625,00 3 125,00
14 583,33 2 83,33
13 541,67 1 41,67

Színe

Az arany színei Ag-Au-Cu ötvözeteknél

Az arany színét az ötvözőfémek tartalma határozza meg. A tiszta aranynak vörösessárga színe van.[2]

Előfordulása, előállítása

Aranyrögök

Az arany a természetben elemi állapotban termésarany és ércásványok (pl. arzenopirit) formájában fordul elő. Vegyületei többféle módon előállíthatók. Kis aranytartalmú ércekből, vagy korábbi bányászatból visszamaradt, akkor meddőnek minősült kőzetekből cianidokkal oldják ki lúgos közegben, így cianid-komplexek képződnek. Ebből cink hozzáadásával kiválik az arany:

\mathrm{4 \ Au + 8 \ NaCN + O_2 + 2 \ H_2O \rightarrow 4 \ Na[Au(CN)_2] +4\ NaOH}\,\!
\mathrm{2 \ Na[Au(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2 \ Au}\,\!

Az arany a higannyal amalgámot képez, ezért vele, a szemcse vagy por nagyságú aranyat a homoktól, kőtörmeléktől el lehet választani. Ezután a higanyt hevítéssel elpárologtatják és tiszta arany marad vissza. Ezt a módszert alkalmazzák pl. a brazil aranymosók de a magyar aranyászok is így jártak el a múltban. Mivel a higany mérgező, ez a mód a cianidoshoz hasonlóan, szintén veszélyezteti a környezetet.

Mesterséges arany tallium-ból történő előállítására reaktorban, elemátalakítás révén van lehetőség - ennek költsége azonban két nagyságrenddel meghaladja a természetes arany bányászatáét és keletkező nemesfém mennyisége is rendkívül csekély, így a gyakorlatban nem alkalmazzák.

A középkor és a korai újkor évszázadaiban számos alkimista kísérletezett a "bölcsek kövének" létrehozásával, hogy annak segítségével ólomból színaranyat állíthassanak elő - az ilyen kémiai művelet azonban a tudomány jelen állása szerint lehetetlen.

Az arany az emberi kultúrában

Aranyból készült halotti maszk (Kolumbia)

Az arany, köszönhetően annak, hogy nem korrodálódik, már nagyon régóta ékszerek alapanyaga és fizetőeszköz.

Becslések szerint az emberiség a történelem előtti időktől napjainkig mindössze annyi aranyat termelt ki, amennyi együttesen egy kb. 27 méter átmérőjű gömböt töltene meg.[forrás?] A 2007-es termelési adatokat véve alapul: 83,46 év kitermelése töltené meg a 27 méter átmérőjű gömböt.

A világtengerekben rendkívül ritka eloszlásban, oldott állapotban mintegy 1 trillió tonna arany található, ennek kinyerésére alkalmas technológia azonban jelenleg nem létezik.

Fizetőeszköz és ékszeralapanyag

Az arany a pénzrendszer kezdetei óta fizetőeszköz, fontos szerepet játszik a világkereskedelemben. Már az ókorban működtek aranybányák a világ számos pontján, amelyeket általában az uralkodó felügyelt. A kibányászott arany a kincstárba került, majd feldolgozták.

A pénzverés folyamán készültek azok az aranypénzek, amelyeket ma a régészeti ásatások során találunk, és amelyek fontos információkkal szolgálnak egy-egy kort illetően, de alapvető fontossággal bírnak egyéb leletek kormeghatározásában is.

A középkori Magyarországon az arany volt a legfontosabb fizetőeszköz, magának a pénznemnek a neve is ez volt. Néha elébe tették a bányászás, illetve verés helyét. Például: körmöci arany.

Az újkorban, a papírra nyomott bankjegyek megjelenése után is az országok által kibocsátott pénzmennyiség biztosítéka a különböző bankokban őrzött aranytartalék volt. Kincsfelhalmozási szerepe a pénzfedezetkénti alkalmazás megszűnése ellenére megmaradt; sok állam devizájának fedezetéül napjainkban is tartalékol aranyat. Árfolyamát nemzetközi szervezetek szabályozzák.

Kémiai állandósága, valamint hidegen is könnyű alakíthatósága és megjelenése miatt évezredek óta felhasználják ékszerek, dísztárgyak készítésére.

Egyéb felhasználási területei

Az aranytartalmú készítményeket bizonyos ízületi betegségek gyógyítására napjainkban is hatékonyan alkalmazzák. A fogorvoslásban nemesfém-jellegéből adódó kis reakcióképessége, nem allergén jellege valamint könnyű alakíthatósága miatt nagy a szerepe.

Az aranynak nincs tápértéke, azonban a szállodaiparban felhasználják luxusételek díszítésére, mivel az aranyfüst látványos, és az egészségre sem ártalmas.

Az arany ipari felhasználása: Cassius-bíbor aranykolloid a szerves kémiában, aranyfüsttel bevont egyirányban átlátszó, fényvisszaverő ablakok az építkezésben, nem oxidálódó elektromos kontaktus az áramkörgyártásban és félvezetőiparban. Felhasználják az orvosi műszerek gyártásában is. Az ékszerek, aranyórák, kézelőgombok és más divatkellékek gyártása is jelentős.

Az amerikaiak által felbocsátott Voyager űrszondák aranyplakettbe vésve viszik magukkal az emberiséget és a Földet bemutató sematikus üzenetet.

Az aranyról mondták, írták

„Hallgatni arany” - közmondás.

Hallgatni Arany, beszélni Petőfi - magyar szójáték.

„Ha a férfiak arannyal, ezüsttel, drágakővel hatalmukba kerítik az asszonyokat, sokakat becstelenségre késztetnek, megvesztegetik a bírákat, és számtalan erkölcstelenséget követnek el, nem a fémeket kell okolni, hanem a férfiak lángra gyújtott, gonosz szenvedélyét”.

(Agricola)

„Minden az enyém” – szólt a vas.
„Minden az enyém” – mondta az arany.
„Mindent elveszek” – szólt a vas.
„Mindent megveszek” – mondta az arany.

(Puskin)

E sárga bitang
Hitet köt és old, megáldja az átkost,
Leprást imádtat, tolvajoknak állást
S derékgörnyesztő rangot szerez a
Szenátorok padján…

(Shakespeare: Athéni Timon)

A világ aranytermelése

Óriás aranyrög
A világ aranytermelése[3]
# Ország Termelés (2007) ezer kg Részesedés a világtermelésből (%)
1. Kína 275 11,6
2. Dél-afrikai Köztársaság 252 10,6
3. Ausztrália 246 10,3
4. Amerikai Egyesült Államok 238 10,0
5. Peru 170 7,1
6. Oroszország 157 6,6
7. Indonézia 118 5,0
8. Kanada 101 4,2
9. Üzbegisztán 85 3,6
10. Ghána 84 3,5
11. Pápua Új-Guinea 65 2,7
12. Chile 42 1,8
13. Brazília 40 1,7
14. Mexikó 39 1,6
Többi ország 471 19,8
Összesen 2383 100,0

Jegyzetek

  1. Officina egyetemes lexikon. Főszerk. Markó László. Budapest: Officina Nova. 1994. ISBN 963-8185-87-2
  2. ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Gold
  3. ↑ http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gold/mcs-2009-gold.pdf