Zelts (Au) – ķīmiskais elements: īpašības, izmantošana un ieguve

Zelts (Au): īpašības, vērtība un izmantošana rotās, elektronikā un medicīnā, kā arī ieguves metodes un vēsturiskie zelta drudži — viss par šo retu dārgmetālu.

Zelts ir mīksts, blīvs, dzeltens metāls. Tas ir ķīmisks elements. Tā ķīmiskais simbols ir Au. Tā atomu skaits ir 79. Zeltu kā dārgmetālu cilvēki visā pasaulē jau tūkstošiem gadu izmanto kā dārgmetālu rotaslietām un kā naudu. Zelts ir svarīgs, jo tas ir rets, bet to ir arī vieglāk izmantot nekā citus retos metālus. To izmanto arī zobu labošanai un nomaiņai, kā arī elektroniskajās iekārtās, piemēram, datoros. Šī metāla krāsu sauc arī par zeltu.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Zelts ir ārkārtīgi mīksts, ļoti malleabls un duktils — to var izveltnēt ļoti plānās loksnēs vai izvilkt ļoti plānās stieplēs. Tā blīvums ir apmēram 19,32 g/cm³, kušanas temperatūra apmēram 1064 °C, bet viršanas temperatūra apmēram 2856 °C. Zelts ir ļoti labs elektriskās un siltuma vadītājs un izceļas ar lielu ķīmisko noturību — tas neoksidējas gaisā un nerūsē, tāpēc to sauc par noblu metālu. Ķīmiski spotsāk sastopams elementārajā formā Au(0), bet zelta ķīmiskās vielas var būt arī Au(I) un Au(III) oksidācijas stāvokļos. Zelta dzeltenais spīdums un krāsa ir saistīta ar relativistiskajiem efektiem, kas ietekmē metāla elektronu īpašības.

Kur un kā zelts veidojas un atrodams

Zeltu bieži atrod kā vietējais metāls. Tas nozīmē, ka tas nav daļa no rūdas, un to nav nepieciešams kausēt. Tas var būt lielos, tīros gabalos, bet biežāk tas ir jāatdala no citiem minerāliem un augsnes. Zelts nāk gan no hidrotermālām lodeņu sagulsnēm (saistīts ar kvarca šķidrumiem), gan no alluvija (nogulumiem upju grāvumos), kur tas koncentrējas kā smalkas drupas vai nūčiņas.

Gandrīz viss zeltam nepieciešamais atoms Zemes vēsturē radušies kodolreakcijās zvaigžņu sprādzienos un sarežģītos processos, un lielākā daļa zelta, kas atrodas tuvāk Zemes centram, ir nogrimis dziļi Zemes kodolā, jo tas ir blīvs. Gandrīz visu atklāto zeltu uz Zemes virsmas nogulda meteorīti — daļa mūsu crustā esošā zelta var būt saistīta ar tā saukto „vēlīnās” piegādes periodu pēc lielākām planetārajām veidošanām.

Ieguves metodes un tehnoloģijas

Zelta ieguves metodes ir līdzīgas citu metālu ieguves metodēm. Zelts ir tik augstu vērtēts, ka jaunas ieguves vietas atklāšana dažkārt ir izraisījusi zelta drudzi. Visdziļākās kalnraču darba vietas pasaulē ir Dienvidāfrikas zelta raktuvēs.

• Placer (nogulumu) ieguve: panning (mazgāšana ar pannām), sluice kastes, dredžēšana un citi gravitācijas paņēmieni, kas atdala smagākas zelta daļiņas no smilts.
• Raktuvju (lodeņu) ieguve: atklātas vai pazemes raktuves, kur no akmeņiem un kvarca nogulumiem izdala zeltu.
• Ķīmiskās izdalīšanas metodes: cianīda izskalošana (plaši lietota rūpnieciskā mērogā) un amalgamācija (vēsturiski plaši lietota, izmantojot dzīvsudrabu — bīstams un piesārņojošs paņēmiens).
• Refinēšana: iegūtais zelta koncentrāts bieži tiek kausēts un rafinēts līdz ļoti augstai tīrībai (bieži 99.9–99.99%).

Mūsdienās liela uzmanība tiek pievērsta arī atkritumu pārstrādei un zelta ieguvei no elektronikas, jo tas ir ekonomiski izdevīgi un samazina vides slogu.

Izmantošana

Zelts ir vērtīgs gan tradicionālajās, gan modernajās jomās:

• Rotaslietas un māksla: izturība pret koroziju un estētiskais spīdums padara zeltu par populāru materiālu rotām.
• Finanses: zelta stieņi, monētas un rezerves — vēsturiskā un mūsdienu nozīme kā vērtības glabātājam.
• Elektronika: pateicoties labajiem vadītspējas un pretestībai pret oksidāciju, zeltu izmanto savienojumiem, kontaktos un mikroshēmās (piem., datoros).
• Medicina un zobārstniecība: zobu restaurācijā un kā materiāls implantācijām (sk. zobu pielietojumu). Zelta savienojumus lieto arī dažās medikamentu formās un pētniecībā.
• Katalīze un zinātne: zelta nanopartikulas tiek pētītas kā katalizatori un medicīniskās diagnostikas komponentes.
• Sakausējumi: zelts tiek sakausēts ar citiem metāliem, lai mainītu cietību, krāsu vai īpašības (piem., 18K, 14K zelta rotas).

Vides, ekonomiskie un sociālie aspekti

Zeltu ieguve var radīt nozīmīgu ietekmi uz vidi un sabiedrību. Tipiski riski un problēmas ir:

• dzīvsudraba piesārņojums (vēsturiskās amalgamācijas rezultātā),
• cianīda izmantošanas bīstamība un iespējamā nokļūšana ūdensapgādē,
• teritoriju degradācija, ekosistēmu iznīcināšana un biotopu zudums atklāto raktuvju gadījumā,
• sociālas problēmas — vietējo iedzīvotāju pārvietošana, darba drošība un konflikts par resursiem (īpaši zelta drudžu laikā).

Vienlaikus zelts ir arī nozīmīgs ekonomikas elements — tas ietekmē starptautiskos tirgus, valūtas rezerves un investīciju portfeļus.

Pārstrāde un turpmākā nozīme

Zelta pārstrāde no rotaļlietām, juvelierizstrādājumiem un elektronikas ir nozīmīga ilgtspējīgas piegādes daļa. Tā samazina nepieciešamību pēc jaunām ieguves vietām un samazina vides slogu. Turklāt zelta īpašības — augsta vadītspēja, ķīmiska noturība un estētiska vērtība — nodrošina tam ilgtspējīgu vietu gan rūpniecībā, gan mākslā un finansēs arī nākotnē.

Kopumā zelts ir reti sastopams, tehniski un kultūras ziņā nozīmīgs metāls ar daudzveidīgām pielietošanas iespējām, taču tā ieguvei un lietošanai nepieciešama uzmanīga vides un sabiedrības pārvaldība.

Īpašības

Ķīmijā zelts ir 79. ķīmiskais elements, pārejas metāls 11. grupā. Tā atommasa ir 199,966 a.m.j. Simbols ir Au, no latīņu valodas vārda aurum, kas apzīmē zeltu. Tas ir "cēlmetāls", kas nozīmē, ka tam ir zema ķīmiskā reaktivitāte.

Zelts ir ļoti mīksts. Tas ir plastisks, kas nozīmē, ka zeltkalis to var kalt plānās metāla loksnēs. Tas ir arī plastisks, kas nozīmē, ka to var savilkt stieplē. Kad zeltu izmanto naudā vai juvelierizstrādājumos, to bieži sakausē ar sudrabu vai kādu citu metālu, lai padarītu to cietāku.

Lielākā daļa metālu ir pelēkā krāsā. Zelts ir dzeltens tā elektronu uzvedības dēļ. Vienīgais plaši izmantotais metāls, kam nav pelēka krāsa, ir varš. Arī cēzijam ir zeltam līdzīga krāsa, taču to parasti neizmanto kā metālu, jo tas reaģē ar ūdeni.

Zelts ir diezgan labs elektrības vadītājs, taču ne tik labs kā varš vai sudrabs. Vara un misiņa elektriskie savienotāji, īpaši tie, ko izmanto datoru un audio/video iekārtās, bieži tiek pārklāti ar zeltu, lai nodrošinātu izturību pret koroziju.

Nensija Džonsone un viņas olimpiskā zelta medaļa

Jautājumi un atbildes

Jautājums: Kas ir zelts?

J: Kāds ir zelta ķīmiskais simbols?

J: Kāpēc zelts ir svarīgs?

J: Kādas ir zelta ieguves metodes?

J: Kur uz Zemes ir atrodama lielākā daļa zelta?

J: Kas ir vietējais metāls?

J: Kur pasaulē ir visdziļākās kalnraču darba vietas?

Meklēt pēc burta