Au là chất gì? Tính chất vật lý, hóa học, điều chế và ứng dụng của Au

Au là chất gì? Au có tính chất vật lý, hóa học, cách điều chế và ứng dụng ra sao? Cùng tìm hiểu kiến thức và cập nhật thêm nhiều thông tin thú vị khác về vàng với chia sẻ của Admin trong bài viết dưới đây nhé!

Au là chất gì?

Au là ký hiệu hóa học của nguyên tố Gold trong bảng tuần hoàn hóa học. Gold nằm ở nhóm 11 (tức là nhóm IB), có số hiệu nguyên tử là 79. Ở điều kiện tiêu chuẩn, Gold ít xảy ra phản ứng hóa học và ở trạng thái rắn. Khi Gold ở dạng tinh khiết thì nó là một kim loại sáng, có màu vàng hơi đỏ, có tỉnh đèo, dễ uốn. 

Au là chất gì?

Gold (Au) có khả năng chống lại hầu hết các acid và có thể tan trong nước cường toan, hỗn hợp Acid hydrochloric (HCl) và acid nitrate ($HN{O}_3$) để tạo thành anion tetrachloroaurate ($AuC{l}_4$) hòa tan.

Trong đó, Gold không tan trong $HN{O}_3$, nhưng có khả năng tan các kim loại khác như Silver (Ag) và các kim loại cơ bản. Đây là tính chất đã lâu được sử dụng để điều chế Gold và xác định có chứa Gold hay không trong các mẫu kim loại, tạo thành phương pháp kiểm tra acid.

Do Gold nguyên chất có tính chất mềm, nên thường cần làm cứng bằng cách kết hợp với các kim loại khác như: bảng tuần hoàn hóa học như sau:

• Au ở ô số 79
• Au thuộc chu kỳ 6 do có 6 lớp electron
• Au thuộc nhóm 11, tức là nhóm IB do có tổng số electron lớp ngoài cùng là 11

Au có bao nhiêu đồng vị?

Gold có tất cả 37 đồng vị, trong đó có 1 đồng vị bền, còn lại là đồng vị không bền. Chi tiết như sau:

Đồng vị bền gồm có: ${}^{197}Au$

Đồng vị không bền, gồm có:

${}^{169}Au{,}^{170}Au,{ }^{171}Au,{ }^{172}Au,{ }^{173}Au,{ }^{174}Au,{ }^{175}Au,{ }^{176}Au,{ }^{177}Au,{ }^{178}Au,{ }^{179}Au,{ }^{180}Au{,}^{181}Au$,${}^{182}Au{,}^{183}Au{,}^{184}Au{,}^{185}Au{,}^{186}Au{,}^{187}Au{,}^{188}Au,$${ }^{189}Au{,}^{190}Au,{ }^{191}Au{,}^{192}Au{,}^{193}Au{,}^{194}Au{,}^{195}Au{,}^{196}Au{,}^{198}Au{,}^{199}Au{,}^{200}Au{,}^{201}Au{,}^{202}Au,{ }^{203}Au{,}^{204}Au{,}^{205}Au$.

Tính chất vật lý của Au là gì?

Gold (Au) có màu vàng và có thể tồn tại ở dạng khối hay dạng bột. Nguyên chất Gold dạng bột có thể có màu đen, màu hồng ngọc hoặc màu tía khi được nghiền nhuyễn. Hiện nay, Gold được coi là kim loại dễ uốn nắn nhất.

Tính chất vật lý của Au là gì?

Gold thường xuất hiện trong tự nhiên dưới dạng nguyên tố trong hạt, đá, đất hoặc các trầm tích phù sa. Nó cũng tồn tại dưới dạng dung dịch rắn kết hợp với nguyên tố Silver (Ag) (được gọi là electrum) và có thể tạo thành hợp kim tự nhiên với Copper (Cu) và Palladium (Pd). Trong trường hợp ít gặp hơn, Gold cũng có thể xuất hiện trong các khoáng chất như các hợp chất của Gold, thường kết hợp với tellurium (gọi là Gold telluride).

Dưới đây là một số thông số vật lý của Gold:

• Trạng thái vật chất: Rắn
• Mật độ: $19,282g/c{m}^3$
• Nhiệt độ nóng chảy: $1337,{35}^{0}K$, tương đương $1064,2^{0}C$, tương đương $1947,{56}^{0}F$
• Nhiệt độ sôi: $3129,{15}^{0}K$, tương đương ${2856}^{0}C$, tương đương  $5172,8^{0}F$
• Nhiệt lượng nóng chảy: 12,5 kJ/mol
• Nhiệt bay hơi: 330 kJ/mol
• Nhiệt dung: 0,129 J/g.K
• Số nguyên tử: 79
• Nguyên tử khối: 196,966569
• Số khối: 197

Ngoài ra, Gold thuộc danh mục kim loại chuyển tiếp và có màu sắc là vàng kim loại. Nó không có tính phóng xạ.

Tính chất hóa học của vàng

Gold (Au) là một kim loại quý có tính khử rất yếu ($E^{0}A{u}^{3+}/Au=+1,50V$) và có khả năng hình thành nhiều hợp chất. Trạng thái oxi hóa của Gold trong các hợp chất của nó có thể thay đổi từ -1 đến +5, nhưng hợp chất Au(I) và Au(III) là phổ biến nhất.

Tính chất hóa học của gold

Gold không bị oxi hóa trong không khí ở bất kỳ nhiệt độ nào và không tan trong acid, bao gồm cả $HN{O}_3$. Tuy nhiên, Gold có thể bị tan trong một số trường hợp như sau:

Trong nước cường toan (hỗn hợp 1 thể tích $HN{O}_3$ và 3 thể tích HCl đặc), phản ứng xảy ra như sau:

$Au + HN{O}_3 \left(đặc\right) + 4HCl \left(đặc\right) \to H\left[AuC{l}_4\right] + NO + 2H_{2}O$

Gold có thể tạo thành ion phức $\left[Au\right(CN{)}_2{]}^{-}$ trong dung dịch muối Cyanide của kim loại kiềm, như NaCN:

$4Au + 8NaCN \left(đặc\right) + O_2 + H_{2}O \to 4Na\left[Au{\left(CN\right)}_2\right] + 4NaOH$

Gold tạo thành hợp chất hỗn hợp với Mercury, tạo thành hỗn hống (chất rắn, màu trắng). Khi được đốt nóng, Mercury bay hơi và Gold còn lại.

Trạng thái tự nhiên của vàng (Au)

Gold được tìm thấy chủ yếu trong quặng, một tầng đá chứa nồng độ Gold rất nhỏ hoặc cực nhỏ. Quặng Gold thường đi kèm với thạch anh và các khoáng chất sulfide như Fool's Gold (pyrite), và đây được gọi là "mạch" trầm tích. Trong các mạch này, Gold không tồn tại dưới dạng tự do mà nằm trong cấu trúc của các khoáng chất khác.

Trạng thái tự nhiên của Gold (Au)

Ngoài ra, Gold cũng có thể tồn tại dưới dạng các hạt và mảnh quặng tự do. Các hạt Gold này có thể được tìm thấy trong các trầm tích phù sa, được gọi là trầm tích cát vàng. Trầm tích cát gold chứa các mảnh và hạt gold lớn đã bị ăn mòn hoặc tách ra từ tầng đá gốc. Những mảnh và hạt gold này sau đó được cuốn trôi bởi dòng nước trong suối và sông. Khi dòng nước chậm lại, các hạt gold sẽ tập trung và có thể được liên kết lại với nhau do sự hoạt động của nước, tạo thành các cụm gold.

Vì các hạt và mảnh gold tự do có thể di chuyển và tập trung lại dễ dàng hơn, nên chúng thường xuất hiện nhiều hơn ở bề mặt các mạch gold. Quá trình oxi hoá của các khoáng chất kèm theo, cùng với tác động của thời tiết, làm cho gold trong các mạch bị oxi hóa và chuyển thành dạng tinh thể gold tự do. Sau đó, khi nước chảy qua và lực kéo giảm, các tinh thể vàng tự do sẽ tập trung và liên kết với nhau trong các cục gold nhỏ hoặc lớn, tạo thành trầm tích cát gold.

Cách điều chế vàng nguyên chất

Gold khi được khai thác có lẫn trong đất đá, có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN, cùng với sự có mặt của oxygen sẽ tạo ra dung dịch muối phức của gold. Tiếp tục cho phức hợp thu dùng kim loại Zinc (Zn) để khử, khi đó ta thu được gold nguyên chất.

$4Au + 8NaCN \left(đặc\right) + O_2 + H_{2}O \to 4Na\left[Au{\left(CN\right)}_2\right] + 4NaOH$

$Zn+2Na\left[Au\right(CN{)}_2]\to N{a}_2[Zn\left(CN{)}_4\right]+2Au$

Ứng dụng của vàng (Au)

Gold (Au) là một kim loại quý hiếm và có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến:

Ứng dụng của Gold (Au) trong chế tác trang sức

• Trang sức: Gold được sử dụng rộng rãi trong ngành trang sức do độ bền, tính chất không gỉ và màu sắc quyến rũ. Gold thường được đúc thành các dạng khác nhau như nhẫn, vòng cổ, bông tai, vàng miếng, và các mẫu trang sức khác.
• Tiền và đồ gốm: Gold đã được sử dụng làm tiền tệ trong quá khứ và hiện tại vẫn được coi là một tài sản giá trị. Ngoài ra, Gold cũng được sử dụng để trang trí các đồ gốm, bát đĩa, đồ trang sức và nhiều vật phẩm khác.
• Công nghệ: Gold có tính dẫn điện tốt và không bị oxi hóa, do đó nó được sử dụng trong các ứng dụng công nghệ. Gold được sử dụng trong vi mạch điện tử, điện thoại di động, máy tính, thiết bị y tế, các thiết bị đo lường và nhiều ứng dụng khác.
• Y học: Gold có khả năng không gây dị ứng và không tác động độc hại lên cơ thể người, do đó được sử dụng trong nhiều ứng dụng y tế. Gold được dùng trong phẫu thuật thẩm mỹ, điều trị ung thư, chẩn đoán hình ảnh, các thiết bị y tế cầm tay và nhiều ứng dụng khác.
• Ngành công nghiệp: Gold được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Gold được sử dụng trong chế tạo mạch điện, gương phản xạ, màng chống nhiễu, bảo vệ ánh sáng mặt trời, hợp kim vàng trong sản xuất đồng hồ, và nhiều ứng dụng khác trong công nghiệp.
• Khoa học và nghiên cứu: Gold có tính chất phản xạ ánh sáng đặc biệt, do đó được sử dụng trong nhiều ứng dụng khoa học và nghiên cứu, như quang phổ, phân tích hóa học, nghiên cứu vật liệu và nghiên cứu tia X.
• Gold trong nghệ thuật: Gold cũng có ứng dụng trong lĩnh vực nghệ thuật. Nghệ sĩ sử dụng vàng để tạo ra các tác phẩm nghệ thuật, từ tranh vẽ, rồng phun lửa và các tác phẩm điêu khắc. Gold cung cấp một sự sang trọng và sự nổi bật cho các tác phẩm nghệ thuật.
• Gold trong công nghệ môi trường: Gold được sử dụng trong các ứng dụng công nghệ môi trường, bao gồm quá trình xử lý nước, quá trình tái chế và quá trình khử trùng. Gold có khả năng kháng khuẩn và có hiệu suất tốt trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong môi trường.
• Tài sản và đầu tư: Gold được coi là một tài sản giá trị và được sử dụng như một hình thức đầu tư. Người ta mua vàng để lưu trữ giá trị và đảm bảo tài sản trong thời kỳ bất ổn kinh tế hoặc tài chính. Gold cũng được sử dụng trong các nguồn cung cấp vàng hóa cổ phiếu và các sản phẩm đầu tư khác.

Vàng ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe con người và môi trường?

Ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Phơi nhiễm Gold có thể có các ảnh hưởng đến sức khỏe con người như sau:

• Phơi nhiễm qua đường hít: Nếu phơi nhiễm kéo dài hoặc quá mức, có thể gây kích ứng.
• Nuốt phải: Không có tác dụng phụ dự kiến.
• Tiếp xúc với da: Có thể gây kích ứng và dị ứng.
• Tiếp xúc với mắt: Có thể gây kích ứng.

Các hợp chất hòa tan của Gold, chẳng hạn như Gold chloride, có thể gây độc cho gan và thận. Các loại muối cyanide phổ biến của Gold, như vàng cyanide potassium, đều có tính độc, không chỉ do tính chất cyanide mà còn do hàm lượng vàng có trong chúng. Muối cyanide gold thường được sử dụng trong quá trình mạ điện gold.

Gold cũng được sử dụng trong phương pháp chữa trị viêm khớp dạng thấp có tên gọi là Chrysotherapy. Tuy nhiên, việc sử dụng vàng trong điều trị này chỉ được quy định trong trường hợp không thể cứu trợ bằng thuốc chống nhiễm trùng không steroid.

Ảnh hưởng đến môi trường

Gold có một số ảnh hưởng đến môi trường khi được khai thác và sử dụng:

Khai thác và sử dụng Gold ảnh hướng đến môi trường

Môi trường nước

Quá trình khai thác Gold thường liên quan đến sử dụng chất xúc tác hóa học như cyanide để tách Gold từ quặng. Việc sử dụng cyanide và quá trình xử lý quặng gây ra nguy cơ ô nhiễm nước. Cyanide có khả năng độc hại với động vật nước, cả trong và ngoài nền nước. Ngoài ra, quá trình phân tách và xử lý gold có thể tạo ra các chất thải giàu kim loại nặng và hóa chất độc hại khác, gây ô nhiễm nước và ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước.

Đất và thực vật

Các hoạt động khai thác Gold và xử lý quặng có thể gây ra sự suy thoái đất và sự mất mát đa dạng sinh học. Các công trình khai thác và tạo mỏ và cũng như việc tiếp cận và xử lý quặng gây ra sự tác động lớn đến cảnh quan và động vật hoang dã, ảnh hưởng đến sự sống và sinh thái của khu vực.

Khí quyển

Trong quá trình khai thác Gold, quá trình nấu chảy và xử lý Gold có thể tạo ra khí thải ô nhiễm, bao gồm các chất thải khí độc và các hợp chất hữu cơ bay hơi. Đây có thể góp phần vào ô nhiễm không khí và có thể có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

Sinh thái và đa dạng sinh học

Khai thác gold và các hoạt động liên quan có thể gây ra sự suy thoái môi trường và mất mát đa dạng sinh học trong khu vực khai thác. Nó có thể dẫn đến mất mất môi trường sống tự nhiên, sự giảm số lượng và đa dạng của loài, và ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn và các mối quan hệ sinh thái khác.

Như vậy, bài viết trên Admin đã cung cấp đầy đủ các kiến thức để giúp các em hiểu Au là chất gì? Đồng thời có thêm nhiều thông tin bổ ích khác để hiểu rõ hơn về kim loại quý này.