Vàng là gì? Tính chất hóa học, các ứng dụng của vàng (Au)?

1. Khái niệm vàng là gì?

– Vàng là loại nguyên tố kim loại có giá trị đã được biết tới và được sử dụng bởi các nghệ nhân từ thời Chalcolithic.

– Kí hiệu của vàng là: Au

– Cấu hình electron của vàng: [Xe] 4f145d10 6s1

– Số hiệu nguyên tử của vàng: 79

– Khối lượng nguyên tử của vàng: 197 g/mol

– Vị trí của vàng trong bảng tuần hoàn

+ Ô: số 79

+ Nhóm: IB

+ Chu kì: 6

– Đồng vị: 195Au, 196Au, 197Au, 198Au, 199Au.

– Độ âm điện: 2,54

2. Tính chất hóa học của vàng:

Vàng (Au) là một kim loại quý, nổi bật bởi các tính chất hóa học đặc trưng sau:

* Tính chất khử và oxi hóa

Vàng có tính khử rất yếu và không bị oxy hóa trong không khí ở dù ở bất kỳ nhiệt độ nào. Điều này làm cho vàng không bị ăn mòn và luôn duy trì được độ sáng của nó trong môi trường tự nhiên.

* Phản ứng với các chất khác

Với nước cường toan: Vàng không hòa tan trong axit, ngay cả axit mạnh như axit nitric (HNO3). Tuy nhiên, nó hòa tan trong nước cường toan, hỗn hợp của axit nitric và axit clohydric (HCl). Phản ứng này có thể được biểu thị như sau:

Với dung dịch cyanua: Vàng hòa tan trong dung dịch cyanua kim loại kiềm (ví dụ NaCN) khi có oxy. Phản ứng tạo ra hỗn hợp ion phức vàng cyanua:

Với thủy ngân: Vàng tạo thành dung dịch pha loãng với thủy ngân, một chất màu trắng. Khi được đun nóng, thủy ngân bay hơi, để lại vàng nguyên chất.

Với những tính chất hóa học đặc biệt như vậy, vàng được coi là kim loại quý không chỉ vì giá trị kinh tế mà còn vì tính ổn định và khả năng chống ăn mòn cao.

3. Ứng dụng của vàng:

Vàng được sử dụng rộng rãi trong trao đổi và sử dụng tiền tệ, đầu tư, trang sức, thiết bị y tế, thực phẩm, mua sắm, ứng dụng trong ngành công nghiệp điện tử, v.v.

– Ứng dụng phổ biến nhất của vàng ngày nay là làm đồ trang sức. Vàng được sử dụng làm buillon và trong các món đồ trang sức quý giá. Trang sức tiêu thụ khoảng 75% tổng sản phẩm vàng. Vàng để làm trang sức có thể có nhiều màu sắc khác nhau tùy thuộc vào kim loại được hợp kim (trắng, đỏ, xanh dương, xanh lá cây, vv). Loại kim loại này có trong tự nhiên dưới dạng quặng hoặc hạt vàng, trong đá và trong các mỏ bồi tích tự nhiên và cũng là một trong những loại kim loại dùng để đúc tiền.

– Vàng keo được thêm vào thủy tinh để nhuộm màu đỏ hoặc tím, và vàng kim loại được sử dụng làm lớp màng mỏng trên cửa sổ của các tòa nhà lớn để phản chiếu nhiệt của tia nắng mặt trời. Mạ vàng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử lớn để có thể bảo vệ các thành phần đồng của chúng và góp phần trong việc cải thiện khả năng hàn của chúng.

– Vàng cũng được sử dụng để điều trị bệnh đau nhức răng.

– Vàng cũng được sử dụng để làm một món đồ trang sức khác, đó là răng vàng. Có thể là răng sứ bọc vàng hoặc răng làm hoàn toàn bằng vàng mà không gây hại cho sức khỏe.

– Vàng cũng được dùng trong điều trị các bệnh về da và viêm khớp. Có tác dụng giảm đau, giảm sưng, làm lành vết thương nhanh chóng.

– Trong ẩm thực: Do vàng tương tác sinh học rất tốt với cơ thể con người nên có thể dùng trong các món ăn đắt tiền tại các nhà hàng sang trọng. Chẳng hạn như món bò bít tết dát vàng có giá hàng trăm đô la.

– Vàng là kim loại dẫn điện khá tốt, chỉ đứng sau bạc và đồng. Vàng không bị oxy hóa và khó bị mài mòn. Do đó, vàng thường được dùng trong các mạch điện tử nhỏ cần độ bền cao như bo mạch điện thoại, máy tính.

4. Trạng thái tự nhiên của Vàng:

Vàng là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Au và số nguyên tử 79. Vàng thường tồn tại trong tự nhiên ở nhiều dạng khác nhau.

4.1. Phân bố trong tự nhiên:

Vàng được tìm thấy trong tự nhiên chủ yếu dưới dạng cốm hoặc hạt trong đá và trong trầm tích phù sa. Các mỏ vàng nổi tiếng thường nằm ở những khu vực có hoạt động núi lửa hoặc va chạm giữa các lớp vỏ địa chất.

Trong đá: Vàng có thể nằm trong các mạch đá dạng thạch anh hoặc kết hợp với các khoáng chất khác như pyrit.

Trong trầm tích phù sa: Vàng được rửa trôi từ các mạch đá và tập trung nhiều ở khu vực lòng sông, lòng suối.

4.2. Các mỏ vàng nổi tiếng:

Trên thế giới, có rất nhiều mỏ vàng nổi tiếng với trữ lượng lớn, được khai thác trong nhiều thế kỷ:

Mỏ vàng Witwatersrand: Đây là mỏ vàng lớn nhất thế giới, nằm ở Nam Phi. Mỏ này đã cung cấp phần lớn sản lượng vàng của thế giới kể từ thế kỷ 20.

Mỏ vàng Carlin: Nằm ở Nevada, Hoa Kỳ, Mỏ Carlin nổi tiếng với phương pháp khai thác vàng bằng cyanide.

Mỏ vàng Grasberg: Nằm ở Indonesia, Mỏ Grasberg là một trong những mỏ vàng lớn nhất và sâu nhất thế giới.

4.3. Các dạng tồn tại khác của vàng:

Vàng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, không chỉ tồn tại dưới dạng nguyên tố tự do mà còn tồn tại dưới dạng hợp kim tự nhiên hoặc hợp chất với các nguyên tố khác:

Electrum: Hợp kim tự nhiên của vàng và bạc, hợp kim này thường có màu vàng nhạt.

Hợp chất vàng: Vàng kết hợp với các nguyên tố như Tellurium để tạo thành hợp chất như vàng Telluride.

Vàng có khả năng chống lại hầu hết các loại axit nhưng lại hòa tan trong nước cường toan, axit nitric dư và axit clohydric. Điều này cho phép vàng được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và y tế.

5. Điều chế Vàng:

Điều chế vàng từ quặng là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau. Sau đây là các bước chính trong quá trình điều chế vàng:

5.1. Kỹ thuật khai thác vàng:

Quặng vàng được khai thác từ các mỏ ngầm hoặc mỏ lộ thiên. Sau khi khai thác, quặng vàng được nghiền để tách các hạt vàng ra khỏi đất và các tạp chất khác.

5.2. Quá trình tinh chế vàng:

Hòa tan trong dung dịch cyanide: Vàng trong quặng được hòa tan bằng dung dịch NaCN và sự có mặt của oxy, sau đó ta sẽ thấy kết tủa vàng bằng kẽm: Dung dịch chứa hỗn hợp vàng sau đó được xử lý bằng bột kẽm (Zn) để tạo nên kết tủa vàng nguyên chất.

Tinh chế vàng bằng cách nung chảy: Vàng thu được từ quá trình kết tủa thường chứa tạp chất, vì vậy cần phải tinh chế thêm bằng cách nung trong lò nhiệt độ cao để loại bỏ các chất còn lại.

Sau khi tinh chế, vàng nguyên chất sẽ được đúc thành thỏi vàng hoặc các loại khác tùy theo nhu cầu sử dụng.

6. Các hợp chất quan trọng của Vàng:

Vàng là một kim loại quý có thể tạo thành nhiều hợp chất quan trọng với các nguyên tố khác. Sau đây là ba hợp chất chính của vàng:

6.1. Vàng Chloride (AuCl3):

Vàng(III) clorua, còn được gọi là vàng clorua, là một hợp chất có công thức hóa học AuCl3. Đây là chất rắn màu vàng nâu, tan trong nước và nhiều dung môi hữu cơ.

Tính chất của Vàng Chloride (AuCl3):

Dạng tinh thể màu vàng nâu.

Tan trong nước và nhiều dung môi hữu cơ.

Tính chất oxy hóa mạnh.

Ứng dụng: Vàng Chloride được sử dụng trong mạ vàng, sản xuất sơn vàng và trong phản ứng tổng hợp hữu cơ.

6.2. Vàng Cyanide (AuCN):

Vàng(I) cyanide là một hợp chất có công thức AuCN. Đây là chất rắn màu trắng, không tan trong nước.

Tính chất của Vàng Cyanide (AuCN):

Dạng tinh thể màu trắng.

Không tan trong nước.

Ứng dụng của Vàng Cyanide (AuCN): Được sử dụng trong khai thác vàng và trong lĩnh vực mạ vàng.

6.3. Vàng Sulfide (Au2S):

Vàng(I) sunfua là một hợp chất có công thức Au2S. Đây là chất rắn màu đen, không tan trong nước.

Tính chất Vàng Sulfide (Au2S):

Dạng tinh thể màu đen.

Không tan trong nước.

Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và nghiên cứu khoa học.