طلا واکنشهای شیمیایی در مراحل مختلف

فراوانی کیهانی طلا (عنصر 79 جدول تنائلی) به ازاء هر 1016 اتم Si 21% است. میانگین طلا در سنگهای پوسته زمین بر حسب گرم در تن یا قسمت در میلیون در جدول 2 آمده است.


جدول 2- میانگین طلا در سنگهای پوسته زمین «بریان میسون»

گرایش ژئوشیمیایی عنصر طلا به گروه سیدروفیل ها است. بطور کلی طبقه بندی هر عنصر به صورت اتموفیل، کالکوفیل و یا سیدروفیل به رفتار آن در تعادلات مربوط به مایع- مایع در مذاب های مربوط می شود. ماهیت ژئوشیمیایی هر عنصر عمدتاً از روی آرایش الکترونی اتمهای آن اداره شده، بنابراین رابطه تنگاتنگی با محل قرار گرفتن آن در جدول تناوبی دارد. عناصر سیدروفیل به گروه 8 و برخی از عتاصر مجاور آن متعلق داشته و بیرونی ترین پوسته الکترونی آنها در بیشتر موارد به طور کامل پر نشده است.
در مورد نهشته شده کانه ها اختلاف عقیده اساسی وجود دارد. شواهد حاصل از شوراب های ژئوترمال و سیالات درگیر موجود در کانیها نشان می دهد که این محلول ها در واقع کلریدهای Na, K, Ca هستند. غلظت بالای کلرید ظاهراً مکانیسم لازم برای انحلال و انتقال محلولهای هیدروترمال را فراهم می آورد. اگرچه فلزات در نهایت به صورت سولفید رسوب کرده و شوراب های داغ غنی از کلرید نیز سولفیدهای فلزی را حل می کنند، اما به نطر نمی رسد که غلظت یون سولفید آنقدر بالا باشد که بتواند با فلزات تشکیل کمپلکس دهد. طلا به وسیله واکنشی از نوع حل می شود. بنا براین در 500 درجه سانتیگراد و 2/0 کیلوبار فشار حلالیت طلا در یک محلول M2 از KCL معدل 800 PPM خواهد بود. طلا و پلاتین اجزاء مقاومی هستند که در اثر هوازدگی شدید حمل شده و در ماسه ها جمع می شوند.


.

تجزیه شیمیایی شیل های سیاه نه تنها از روی حضور مقادیر متناوبهی کردن کربن آلی مشخص می گردد بلکه معمولاً از روی مقدار زیادی گوگرد که بصورت حضور دارد نیز مشخص می شوند. در این تجزیه ها ملاحظه شده است که شیلهای سیاه در عناصر فرعی غنی گردیده اند :
Au, Ag, Cd, Ni, Mo, Sb, As, V و فلزات گروه پلاتین (به عنوان مثال کانسار مس کوپفرشیفر در مانسفلد آلمان) مقدار طلا در آب دریا و مشخصات شیمیایی آن در جدول 3 آورده شده است.


جدول شماره 3: مقدار طلا درآب دریا

توزیع عنصر طلا دریافت خشک گیاهان دریا و خشکی بر حسب قسمت در میلیون در جدول 4 آورده شده است.


جدول شماره 4: توزیع طلا در گیاهان

بطور کلی فراوانی عناصر شیمیایی در سنگهای تشکیل دهنده لیتوسفر یکسان نیست، به عبارت دیگر با اندازه گیری های جدید، کلارک یا میانگین کلی برای تمام پوسته معنی ندارد به این ترتیب باید فراوانی هر عنصر را در هر تیپ سنگی بطور جداگانه بررسی کرد (جدول5).


جدول شماره 5: میانگین درصد فراوانی طلا در لیتوسفر.



ادامه جدول شماره 5

طلا در طبقه بندی ژئوشیمیایی عناصر پوسته ای در دسته عناصر کمیاب (درصد1/0X<) قرار می گیرد. طلا در سنگهای رسوبی بطور خاص در پلاسرها و ماسه ها و همچنین در شیلهای سیاه تجمع می کند. بطور کلی قابلیت تحرک فلزات موجود در کانه ها در محیط شیلی و کواتزیتی به صورت زیر گزارش داده شده است.
Ag>Zn>Cu>Au>Pb
در محیط های ثانویه و سوپرژن در شرایط اکسید کننده قابلیت تحرک نسبی طلا متوسط، در شرایط اسید قابلیات تحرک نسبی زیاد و در شرایط خنثی تا قلیایی و احیاء کننده قابلیت تحرک نسبی این عنصر خیلی کم تحرک تا بی تحرک است. همانطور که گفته شد طلا به عنوان یک عنصر کمیاب و فلز قیمتی در کانسارهای سولفیدی هیدروترمال به همراه نقره، مس، جیوه، کبالت و آرسنیک متمرکز می شود. طلا به عنوان یکی از عناصر معرف در کمپلکس های سولفوری چند فلزی به کار می رود. برای کانسارهای طلا توالی عناصر معرف در طبقه بندی محوری به ترتیب زیر است:
(Sb, As, Ag, Pb), Zn, Au, Mo, Cu, Bi, (Co, Ni, As, W, Be)
معرف گازی شکل برای طلا عنصر جیوه است. همچنین برای نهشته های طلا- آرسنیک و کانسارهای سولفیدی، ترکیبات ارگانومتالیک عناصر Hg, Cu, Pb, Zn, Ag, Ni مانند HgAsH3(CH3) به عنوان معرف گازی به کار می روند. انباشتگی و تمرکز Au در خاکستر گیاهان بطور عادی کمتر از ppm 01/0 و به ندرت تا 10 نیز می رسد. حداقل قابل ثبت Au در سه روش تجزیه‌ای به شرح زیر است:
کالریمتری: 05/0 اسپکترو گراف تابشی: 20 جذب اتمی : 005/0
بطور کلی ساختار الکترونی 4F, 5D, 6S، انرژی یونیزاسیون 213 K.C/m و الکترونگاتیویته 3/2 که در دو عنصر مس و نقره در سری طلا وجود دارد سبب غیر فعال شدن آنها در این توالی و ظهور به صورت خالص (Native) و ترکیب با یونهای مثبت کم انرژی و ایجاد تلورید T-2 در مقابل O-2 و S-2 می شود(جدول6).


جدول شماره 6: مقایسه خصوصیات الکترونگاتیوی عناصر Te, S, O .

بر پایه خواص الکترونگاتیوی عناصر، پایداری اکسید، سولفید و تلوریدهای طلا در آب با افزایش خاصیت الکترونگاتیوی به ترتیب Te, S, O کاهش می یابد. نتیجه آن است که طلا هیچ گاه سولفید و اکسید نمی سازد حتی اگر گوگرد و اکسیژن در سیستم های گرمایی چند عنصری فراهم باشند.
طلا در آب و هوای خشک یا مرطوب، اکسیژن (حتی در دماهای بالا)، ازن، نیتروژن، هیدروژن، فلوئور، ید، گوگرد و سولفید هیدروژن در شرایط معمولی واکنش نمی دهد.
اسید سولفوریک، اسید هیدروکلریک، اسید هیدروفلوریک، اسید فسفریک، اسید نیتریک ( بجز در شرایط بسیار غلیظ) و عملاً تمام اسیدهای آلی نمی توانند بر طلا تاثیر بگذارند. اگر یک اسید هیدروهالیک با یک عامل اکسید کننده مانند اسید نیتریک، هالوژن، پراکسید هیدروژن یا اسید کرومیک مخلوط شود، طلا حل خواهد شد. با ترکیب آب و یک هالوژن و در اسید سلنیک، طلا حل خواهد شد.
محلولهای آبگون هیدروکسید فلز قلیایی، نمکهای فلز قلیایی اسیدهای معدنی (غیر آلی)و سولفید های فلز قلیایی نمی توانند طلا را حل کنند. اما، طلا در محلول سیانید فلزهای قلیایی در حضور اکسیژن یا دیگر عوامل اکسید کننده مانند برومید سیانوژن ، اسید 4 – نیتروبنزوئیک و اسید 3 – نیترو
بنزن سولفونیک حل می شود بشرطی که سیانید را بسرعت تجزیه نکنند. محلول تیوسولفات سدیم نیز در حضور اکسیژن و بوسیله محلولهای پلی سولفید فلز قلیایی بصورت محلول در می آیند.در غیاب هوا و دیگر عوامل اکسید کننده، قلیایی های مذاب سوز آور نیز نمی توانند طلا را حل کنند. طلا بشدت با پراکسید فلزات قلیایی واکنش می دهد تا ائورات تشکیل دهد. این فلز در برابر بورات و فسفات فلزات قلیایی و نمک های فلزات قلیایی اسیدهای معدنی واکنش نشان نمی دهد که بنابراین می توانند بعنوان عامل سرباره ساز برای جدایش ناخالصی های فلزی از طلا بکار روند.
طلا را می توان با بسیاری دیگر از فلزات آلیاژ کرد. در فرآیند های کلاسیک متالورژی (برای نمونه، فرآیند کوره ذوب سرب و فرآیند کوره پژواک یا بازگشت برای مس) فرآیندهای انجام شده طلا و نقره یکی بود. مس، سرب و روی تا مرحله تشکیل آلیاژ، بعنوان جمع کننده یا عامل کلکتور طلا عمل می کردند. پس از سرب و مس، طلا بیشترین تشابه را با روی دارد. از روی برای زدایش و جداکردن طلا از سرب مذاب در فرآیند پارکز استفاده می کنند. سهولت جذب سرب، تلوریم، سلنیم، آنتیموان و بیسموت به طلا از معایب آن است، بویژه با در نظر گرفتن فرآیندهای بعدی مکانیکی. طلا در دمای اتاق براحتی با جیوه ترکیب شده، ملقمه ایجاد می کنند. در اثر حرارت می توان جیوه را از ملقمه خارج کرد. از این خاصیت در ملقمه سازی و تذهیب به کمک آتش استفاده می‌ شود.طلای کلوئیدی تشکیل هیدروسل های به رنگ ارغوانی یا قرمز سیر که به راحتی بدون کلوئیدهای محافظ، نسبتاً مقاومند.
طلا به راحتی با کلرخشک واکنش می دهد. بیشترین واکنش پذیری در دمای °C 0 250 و کمترین آن در دمای °C 0 475 انجام می شود. در دمای بیش از °C 0 475، واکنش پذیری با افزایش دما تا بالاتر از نقطه ذوب ادامه می یابد. به کمک نهشت الکترولیتی یا احیای شیمیایی می توان طلا را از محلول جدا کرد. اگر کمپلکس تتراکلروائورات (Ш) حضور داشته باشد، آن گاه نمکهای آهن (Π)، نمکهای قلع (Π)، دی اکسید گوگرد، هیدرازین، نمک های هیدرازونیم اسید اگزالیک یا اسید آسکوربیک را می توان بعنوان عامل احیا کننده بکار برد.
کمپلکس بسیار پایدار دی سانیوائورات به عامل احیا کننده قوی تری مانند روی نیاز دارد. داد و ستد های آنیونی که برای بازیافت طلا از محلول مورد استفاده قرار می گیرند، گاهی اوقات این کمپلکس را به طلای فلزی احیا می کنند. نتایج مشابهی با کربن فعال بدست آمده است.
پتانسیل استاندارد 3+Au / Auبرابر 4987/1 ، +Au / Au برابر با 687/1 و 4+Au / +Au برابر با 29/1 ولت است. طلا را می توان با بسیاری دیگر از فلزات آلیاژ کرد. در فرآیند های کلاسیک متالورژی ( برای نمونه، فرآیند کوره ذوب سرب و فرآیند کوره پژواک یا بازگشت برای مس ) فرآیندهای انجام شده طلا و نقره یکی بود. مس، سرب و روی تا مرحله تشکیل آلیاژ، بعنوان جمع کننده یا عامل کلکتور طلا عمل می کردند. پس از سرب و مس، طلا بیشترین تشابه را با روی دارد. از روی برای زدایش و جداکردن طلا از سرب مذاب در فرآیند پارکز استفاده می کنند. سهولت جذب سرب، تلوریم، سلنیم، آنتیموان و بیسموت به طلا از معایب آن است، بویژه با در نظر گرفتن فرآیندهای بعدی مکانیکی. طلا در دمای اتاق به راحتی با جیوه ترکیب شده، ملقمه ایجاد می کنند. در اثر حرارت می توان جیوه را از ملقمه خارج کرد. از این خاصیت در ملقمه سازی و تذهیب به کمک آتش استفاده می‌ شود.
همچنین لازم به ذکر است که آب های شیرین دارای ppb 001/0 تا ppb 44 طلا، آب دریاها دارای ppb 01/0 تا ppb 05/0 طلا و انواع خاک ها دارای ppb 3/0 تا ppb 8000 طلا می باشند.
طلا فلزی زرد رنگ با وزن مخصوص بالا (gr/cm332/19)،جرم اتمی 967/196 و عدد اتمی 79 است. سختی 5/2 تا 3، نرم، براق،‌ قابل انعطاف، چکش خوار، شکل پذیر، دارای شکست دندانه ای و یک فلز انتقالی است. این فلز در مقابل حرارت، رطوبت و عوامل خورنده تغییر ناپذیر است. بنابراین به عنوان یک فلز مناسب برای ساخت سکه و جواهرات استفاده می‌شود. نقطه ذوب طلای خالص 1063 درجه و خط اثر آن طلایی است. این فلز در تیزاب سلطانی حل شده و در صورت داشتن نقره، کلرید نقره رسوب می کند.
طلای خالص برای استفاده معمولی بسیار نرم است و با ایجاد آلیاژ با نقره و مس سخت‌تر می‌شود و این آلیاژ به رنگ متمایل به قرمز می‌باشد.طلای خالص معمولاً حاوی 8 تا 10% نقره و گاهی بیشتر است. با افزایش نقره، رنگ سفید تری ایجاد شده و وزن مخصوص نیز کمتر می‌شود.
معمولی‌ترین مراحل اکسیداسیون طلا شامل 1+ و 3+ است. کلرید طلا AuCl3 و اسید کلروبیک معمولی‌ترین ماده مرکب طلا می‌باشند. اگرچه طلا یک فلز نجیب است اما می‌تواند مواد مرکب به شرح ذیل داشته باشد:
- در تیزاب سلطانی حل ‌شود و یون AuCl4-1 را تشکیل دهد.
- هالیدهای طلا (F, U, Br, I)
- Chacogenides طلا (O, S, Se, Te)
- مواد مرکب خوشه‌ای طلا
طلا فقط یک ایزوتوپ پایدار (Au195) دارد و 18 ایزوتوپ رادیو اکتیو با Au195 وجود دارند که پایدارترین آنها نیمه عمری برابر 186 روز دارد.
تفاوت بین فلزات پایه و گرانبها یک مسئله اختیاری و نسبی است و عامل تعیین کننده آن ملاحظات عملی و سنتی است. طلا یک فلز گرانبهای کلاسیک است و با تمام معیارهای این گروه از عناصر یعنی عناصر گرانبها سازگار است: مقاومت در برابر هوا، رطوبت و سایش. همچنین طلا در میان فلزاتی که در طبیعت تقریباً به حالت عنصری یا آزاد یافت می شوند، خصوصیات منحصر به فردی دارد.


منبع: انجمن پالس ایران