الذهب Gold – الخواص الفيزيائية والكيميائية

ما هو عنصر الذهب Gold؟

– الذهب Gold هو عنصر من عناصر الجدول الدوري: العدد الذري = 79، العدد الكتلي = 197

– الرمز الكيميائي لعنصر الذهب يرمز له بالرمز: ¹⁹⁷Au₇₉

– التوزيع الإلكتروني له: Xe]₅₄ 6s¹ 4f¹⁴ 5d¹⁰]

– الذهـب فلز لين يتمتع بلمعان مميز، كثيف، ناقل للكهرباء.

– أكثر قابلية للتصفيح والسحب من بين جميع المعادن المعروفة إذ يمكن تصنيع صفيحة مساحتها 1 متر مربع باستعمال 1 جم من الذهـب.

– كما يمكن للوريقة الذهبية أن تصبح شفافة ويصبح الضوء العابر منها بلون أزرق مخضر، لأن الذهب يعكس بشدة اللونين الأصفر والأحمر.

– الجدول التالي يوضح الخواص العامة لعنصر الذهب كما يلي:

اكتشافه ووجوده في الطبيعة Discovery of Gold

– يعد الذهب من المعادن الثمينة الذي اكتشف منذ القدم.

– كما يعتقد الكثيرون أن الذهـب هو العنصر المعدني الأول الذي تم التعرف عليه. وهو معدن كثيف وغير متفاعل ذو لون أصفر عميق مميز.

– قد يشكل الذهـب الخالص الموجود في الطبيعة شذرات، ولكن في الغالب يوجد على شكل بقع صغيرة مغروسة في الصخور. يقوم عمال مناجم الذهب بسحق هذه الصخور وغسل غبار الذهب بالماء أو الأحماض القوية.

– يوجد في الطبيعة على هيئة حبيبات داخل الصخور وفي قيعان الأنهار، أو على شكل عروق في باطن الأرض.

– غالباً ما يوجد مع فلزات أخرى كالنحاس والرصاص.

– تم العثور على أكبر قطعة من الذهب الطبيعي في 19 أكتوبر 1872، بالقرب من بلدة هيل إند Hill End الصغيرة في أستراليا. سميت على اسم مكتشفها، برنهارد هولترمان Bernhardt Holtermann، وتحتوي القطعة على أكثر من 90 كجم (198 رطلاً) من الذهـب الخالص.

– قد تواجد الذهـب بكثرة عند الفراعنة، فكانوا يصنعون منه توابيت ملوكهم وعرباتهم، كما صنعوا منه قناعاً من أجمل الأقنعة التي عرفتها البشرية.

استخلاص الذهب Preparation of Gold

– يجرى استخلاص الذهب حديثاً بفصل الأتربة والغرين والشوائب الأخرى بواسطة تيارات مائية قوية تزيل الدقائق الرملية والغرينية، وتبقى الدقائق الذهبية في أماكنها نظراً لارتفاع كثافة الذهـب.

– وقد استعمل الزئبق لإذابة الذهب دون الرمل والغرين، ثم يستخلص بتقطير الأخير.

– هناك طرق كيميائية لاستخلاص الذهب كطريقة السيانيد، أو إذابة سبائكه الفضية في حمض الكبريتيك المركز، وتجري تنقية الذهب بحمض النتريك أولاً ثم التحليل الكهربائي.

مركبات الذهب Gold Compounds

 – الجدول التالي يوضح أهم مركبات الذهـب كما يلي:

الخواص الكيميائية لعنصر الذهب Chemical properties of Gold

– لا يتأثر الذهب بالهواء ولا بالغبار ولا بغالبية الكواشف الأكالة، رغم ذلك فالذهب غير خامل كيميائياً، إذ أن الهالوجينات الحرة تؤثر فيه والماء الملكي يحلله من خلال تشكل الكلور الغازي الذي يهاجم الذهب ويشكل أيون الذهب ^–AuCl₄.

– كما ينحل الذهـب في المحاليل القاعدية، سيانيد البوتاسيوم والزئبق.

– يمكن اختزال أيونات الذهـب بسهولة في محاليله ترسبه على هيئة معدن، وذلك من خلال إضافة فلزات أخرى كعوامل اختزال، ويتأكسد الفلز المضاف وينحل فيسمح باستبدال الذهـب الموجود في المحلول واستخدامه كراسب صلب.

(1) التفاعل مع الهالوجينات

– يتفاعل الذهب مع الكلور (عند درجة حرارة 150C^o) والبروم لتشكيل على الترتيب ثلاثي كلوريد الذهـب وثلاثي بروميد الذهـب وفق التفاعلات الآتية كما يلي:

Au + 3Cl₂ → 2AuCl₃ 

2A u _(s) + 3Br_{2 (g)} → 2AuBr_{3 (s)}

– أما عند تفاعله مع اليود فإنه يعطي هاليده الأحادي وهو يوديد الذهـب، كما بالتفاعل التالي:

2A u _(s) + I_{2 (g)} → 2AuI _(s)

– كما يمكنه التفاعل مع الكلور كذلك لتشكيل معقد من [H[AuCl₄ كما بالتفاعل التالي:

Au + 3/2Cl₂ + HCl → H [AuCl₄ ]

(2) التفاعل مع الأحماض

– الذهب فلز انتقالي يمكنه تشكيل كاتيونات أحادية وثلاثية التكافؤ، أثناء انحلاله.

– لا يمكن حل الذهب باستعمال أي حمض من الأحماض التالية منفرداً: حمض الكبريتيك، حمض الهيدروكلوريك، أو حمض النيتريك، غير أنه استعمل الماء الملكي الذي يشكل بمزج حجم من حمض النيتريك المركز مع ثلاثة أحجام من حمض الهيدروكلوريك المركز ، يؤدي هذا الأخير إلى حل الذهب كما بالتفاعل التالي:

Au + HNO₃ + 4HCl → H[AuCl₄] + NO + 2H₂O

(3) التفاعل مع المحاليل القاعدية

8Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na [Au(CN)₂] + 4NaOH 

2Au + 6H₂SeO₄ → Au₂(SeO₄)₃ + 3H₂SeO₃ + 3H₂O

Au(OH)₃ + 4HNO₃ → H[Au(NO₃)₄] + 3H₂O

درجات الأكسدة

(1) درجة الأكسدة (+1)

– تتأكسد مركبات الذهب (حتى بأكسجين الهواء الجزيئي) متحولة إلى نواتج مستقرة للأيون ⁺Au³

– مثال توضيحي كما يلي:

AuCl + KCl → K[AuCl₄] + 2Au

(2) درجة الأكسدة (+3)

– هذه الدرجة تميز الذهب بشكل خاص، كما أن دايا مغناطيسية مركبات الذهب الثلاثي تتوافق مع مشاركة المدارات 5d, 6s, 6p للشاردة ⁺Au³ في تشكيل الروابط،

– من مركبات الذهب الثلاثي كما يلي: (جدول يوضح ألوان مركبات الذهب ثلاثي التكافؤ)

 

– يعتبر AuCl₃ مركب أساسي في تحضير بقية مركبات الذهب والذي يحصل عليه بتفاعل مسحوق الذهب مع زيادة من Cl₂ عند درجة حرارة °200C.

– ينحل (Au (OH بسهولة في القواعد كما بالتفاعل التالي:

Au (OH)₃ + NaOH → Na[Au(OH)₄]

– ينحل في الأحماض أيضاً كما بالتفاعلات الآنية:

Au(OH)₃ + 4HNO₃ → H[Au(NO₃)₄] + 3H₂O

Au(OH)₃ + 4HCl → H[AuCl₄] + 3H₂O

استخدامات الذهب Uses of Gold

– إن الخصائص الفريدة للذهب المتمثلة في ليونته وقابليته للسحب والتشكيل، ومقاومته للتأكل، جعلته مناسباً للكثير من الأغراض فهو يخلط مع فلزات أخرى كالنحاس أو الفضة أو النيكل للحصول على سبائك أكثر متانة.

– مع البلاتين يدخل في صنع الألياف الصناعية نظراً لكونها مقاومة جداً لفصل المواد الكيميائية.

– إن الذهـب هو المعدن المفضل في العديد من المجالات مثل:

(1) في مجوهرات الزينة

– كثر استخدام الذهـب في مجوهرات الزينة فيما يعرف بالذهب الأصفر، ويتم ذلك عن طريق خلط الذهـب مع النحاس والفضة والخارصين بنسب متفاوتة ينتج عنه عيارات الذهب المتعددة.

– يتم قياس درجة نقاوة الذهب بالأجزاء جزء من الألف أو بالعيار حسب المقياس الأمريكي، فمثلاً درجة النقاوة 1000 تقابل العيار 24، ودرجة النقاوة 875 تقابل العيار 21، بينما 750 تقابل العيار 18

– عموماً فإن اللون يميل إلى الشحوب كلما تم إنقاص رقم العيار أي نقصت كمية الذهـب في السبيكة.

– أما الذهب الأبيض فهو ذهـب ممزوج بالقصدير أو البلاديوم من أجل إكسابه اللون الأبيض ويستخدم الذهـب الأبيض عادة لأطقم المجوهرات.

(2) في الطب

– يستخدم في طب الأسنان نظرًا لليونته ومقاومته للتأكل في الفم

– كما يستخدم محلول الذهـب في علاج الروماتيزم والتهابات العظام.

– يستخدم الذهب المشع (198) في علاج بعض أنواع السرطان.

(3) في الاستثمار

– العديد من أصحاب الذهـب تخزنه في شكل سبائك أو في شكل قطع نقدية كوسيلة للتحوط ضد التضخم أو اضطرابات اقتصادية أخرى.

– ومع ذلك، فإن بعض خبراء الاقتصاد لا يعتقدون أن الذهـب بمثابة تحوط ضد التضخم أو انخفاض قيمة العملة.

(4) في الصناعة

– يستخدم الذهـب كطبقة عاكسة على سطح بعض الأقراص المدمجة وكذلك كعاكس للإشعاعات الكهرومغناطيسية في مجال الضوء تحت الأحمر المرئي وأمواج الراديو.

– كما تستخدم أسلاك الذهب الدقيقة لوصل مكونات أنصاف النواقل، أما صفائحه الشفافة في زجاج الطائرات لمنع تشكيل الجليد على النوافذ.

(5) استخدامات أخري

– تشمل تطبيقات الذهب الدروع الحرارية في أقنعة رواد الفضاء حيث تعمل الطبقة الرقيقة جدًا من الذهـب على حماية رائد الفضاء من حرارة الشمس.

– كذلك تزين رقائق الذهب بعض أنواع الشوكولاتة الباهظة الثمن وتكون صالحة للأكل.

– كما يستخدم الذهـب لتغطية المباني الهامة، مثل معبد وات فراثات دوي سوثيب Thailand’s Wat Phra That Doi Suthep temple في تايلاند.

– الصورة توضح تمثال ثمين لبوذا المصنوع من الذهـب بألف عين وألف يد يقف في معبد لونغ سون Long Son Pagoda ، وهو معبد في نها ترانج Nha Trang  فيتنام.

تأثير الذهب على الإنسان

– الذهب من الفلزات الثمينة ولا توجد له أية آثار سلبية على صحة الإنسان أو سامة ما عدا ردود الفعل من حساسية الجلد.

 

– المراجع: 

• دراسة كيميائية تحليلية مفصلة لعناصر الجدول الدوري / الأستاذ الدكتور حسن بوزيّان أستاذ بقسم الكيمياء بالمدرسة العليا للأساتذة / الجزء الأول / أبريل 2017 / الجزائر.
• The Periodic Table Book – A Visual Encyclopedia of Elements written by Tom Jackson – consultant Jack Challoner – Great Britain 2017