khimie.ru

Возьмите несколько черепков битой посуды с позолотой и обезжирьте их спиртом или ацетоном. Растворите позолоту несколькими каплями царской водки (1 мл концентрированной азотной кислоты и 3 мл концентрированной соляной кислоты). Полученный раствор разбавьте водой до 5 мл. Образуется желтый раствор комплексного соединения — золотохлороводородной кислоты:

4НС1 + НNO₃ + Аu = Н[АuС1₄] + NO + 2Н₂O.

А. Следующий опыт интересен тем, что показывает, каким образом покрывались золотом и серебром медные маски древними индейцами Южной Америки. Эти маски очень красивы и хранятся во многих музеях мира. Древние индейцы из практики знали, что золото может растворяться в смеси солей, формулы которых мы сейчас пишем NаС1, КNO₃, и алюмокалиевых квасцов КА1(SO₄)₂. Даже для нас эта смесь, как золоторастворяющий реактив, кажется необычной, но ее свойства знали еще алхимики в средние века, правда, гораздо позднее.

Растворите в 150 мл воды по 50 г каждой из вышеназванных солей, перелейте раствор в фарфоровую чашку. Поместите в нее посудные черепки с позолотой и нагревайте под тягой на водяной бане. По мере испарения воду в чашку нужно подливать. Приблизительно через 2 часа позолота растворится, и образуется суспензия солей и комплексной соли золота Аu⁺, которая и использовалась древними индейцами для золочения. Причина растворения золота в этой смеси в том, что идет гидролиз соли алюминия, усиливающийся при нагревании (рН раствора приблизительно 1). Фактически горячий раствор этих солей представляет собой царскую водку с примесями.

Для того чтобы нанести покрытие на медь, сначала протравите две медные пластинки в разбавленной азотной кислоте и промойте их водой. Приготовьте вышеприведенным образом еще один стакан со смесью солей, но без золота — в нем будет контрольный образец. Добавляйте твердый гидрокарбонат натрия (питьевую соду) в золотосодержащую и контрольную смесь до рН 9 (контроль по индикаторной бумажке). Затем опустите в стаканы медные пластинки и нагревайте образцы на электрической плитке при перемешивании. Если концент­рация золота в растворе не очень мала, то через 40-50 минут опытная пластинка покроется тонким темным слоем золота. Убедится в его природе можно, соскоблив часть на предметное стекло и добавив каплю концентрированной азотной кислоты,— золото не растворится. Контрольный образец останется без изменений.

Чтобы добиться красивого золотого блеска, древние химики вели процесс долго, затем проводили прокали­вание масок в печах и полирование, но главное, конечно, в том, что они имели гораздо большую концентрацию драгоценного металла в растворе.

Эта технология, открытая опытным путем, была хорошо отработана у древних индейцев, о чем говорит внешний вид дошедших до нас масок. Аналогичным образом на маски наносились серебряные покрытия, а также сплав золота с серебром.

Б. Коллоидные растворы золота могут иметь различную окраску в зависимости от условий реакции и природы вос­становителя.

Коллоидный раствор золота от розового до красного цвета можно получить разными способами. В колбе на 50 мл смешайте 5 мл раствора золотохлороводородной кислоты в царской водке, 12 мл дистиллированной воды и 20 мл этилового спирта. Этот раствор постепенно приливайте в колбу с 150 мл кипящей дистиллированной воды. В зависимости от концентрации золота в исходном растворе получается коллоидный раствор, имеющий цвет от розового до вишнево-красного (последнего в нашем случае добиться трудно). Добавьте к этому раствору несколько миллилитров раствора НАuСl₄. Цвет становится желто-зеленым.

0,5 г хлорида олова (II) растворите в 50 мл воды. Несколько капель этого раствора влейте в бледно-желтый раствор золотохлороводородной кислоты в царской водке.

Сначала смесь станет желто-коричневой, а через несколько часов появится красивая окраска коллоидного золота — «кассиевого пурпура»:

2[АuС1₄]^— + 3Sn²⁺ = 2Аu + 3Sn⁴⁺ + 8С1^—

Образующийся при гидролизе гидроксид олова придает устойчивость этому раствору. Осадить коллоидное золото можно раствором хлорида натрия, после чего промытый и высушенный осадок можно снова использовать для опытов. Интересно, что так называемое питьевое золото алхимиков, которому приписывали целебные свойства, получали восстановлением раствора золота в царской водке эфирными маслами.

Водородным пламенем можно восстановить золото из раствора (этот способ называется способом Донау, по имени изобретателя). В пробирку поместите кусочек цинка, добавьте несколько капель соляной кислоты и закройте пробкой с газоотводной трубкой, конец которой оттянут. После того как начнет выделяться газ, подожгите его у кончика трубки и направьте пламя на поверхность раствора золотохлороводородной кислоты. В жидкости появятся полосы коллоидного золота красного цвета, причем восстановительные свойства проявляет не только водород, но и образующиеся при высоких температурах оксиды азота. Этим же способом можно нанести позолоту на фарфор. На чистую фарфоровую пластинку поместите концентрированный раствор НАuСl₄, высушите его и прокалите поверхность в пламени водорода. Образуется блестящая пленка золота.

Для получения голубого коллоидного раствора золота прибавьте к 200 мл воды 6 мл раствора НАuС1₄ и 2 мл 1 %-ного раствора сульфата гидразина N₂H₄∙H₂SO₄. Образующийся прозрачный раствор имеет голубой цвет в проходящем свете, а в отраженном свете — коричневую окраску.

Причина различной окраски коллоидных растворов золота в том, что процесс восстановления Аu³⁺→Аu в разных условиях приводит к образованию мелких частиц металла различной формы и размера. Поэтому эти системы по-разному поглощают и рассеивают видимый свет. Цвет растворов с более мелкими частицами — красный, грубодисперсные золи имеют голубой цвет.

В. Рубиновое стекло Кремлевских звезд — интересный пример коллоидной системы, содержащей мелкие частицы золота (аналогичные стекла изготавливал еще М. В. Ломоносов). Технология изготовления такого стекла — сложный процесс, но в условиях школьной лаборатории можно познакомиться с его основами. Возьмите два фарфоровых тигля большого объема и в каждом из них приготовьте смесь из 24,6 г NаОН, 76,2 г SiO₂, 6,4 г СаО, 2 г ZnО, 2 г Вi₂О₃ и 0,5 г NаС1, тщательно перемешайте. Растворите приблизительно 50 см² позолоты черепков битой посуды в возможно меньшем объеме царской водки (если минимального объема достигнуть не удается, то следует упарить раствор под тягой до объема 4-5 мл). Этот раствор влейте в один из приготовленных тиглей и при перемешивании прогрейте под тягой на электрической плитке, чтобы удалить большую часть летучих кислот. Затем поместите тигли в муфельную печь, нагретую до температуры 1000 °С, и прогревайте 5 часов, после чего охладите печь с образцами до 600 °С и нагревайте 2-3 часа. Получившийся, опытный образец стекла может иметь окраску от розовой до коричневой, в контрольном образце окраски нет. Конечно, чисто рубиновый цвет можно получить лишь в заводских условиях, применяя строго определенные температурные режимы плавления и охлаждения стекла.