Чистое золото состоит из атомов одного химического элемента – золота, обозначаемого символом Au. В ядре каждого его атома находится 79 протонов, а у нейтрального атома вокруг ядра – 79 электронов. Однако природный самородок и ювелирное изделие редко являются абсолютно чистыми: в них могут присутствовать серебро, медь и другие элементы. Проба показывает долю золота в сплаве, а не число «слоёв» внутри украшения.
Золото как химический элемент
Число протонов определяет элемент. Если в ядре 79 протонов, перед нами атом золота независимо от происхождения – из самородка, старой монеты или лаборатории. Изменение числа нейтронов создаёт изотоп, а изменение электронов – ион, но химическая принадлежность сохраняется.
Почти всё природное стабильное золото представлено изотопом золото-197. Число 197 обозначает суммарное количество протонов и нейтронов в ядре. Это не проба и не масса одного грамма. Базовое устройство вещества объясняет статья из чего состоит атом.
Электронная конфигурация золота и релятивистические эффекты влияют на его необычный жёлтый цвет. Большинство металлов отражает видимый свет более равномерно и кажется серебристо-серым. В золоте часть синего света поглощается сильнее, поэтому отражение воспринимается тёплым жёлтым.
Как атомы образуют кусок металла
В слитке атомы располагаются в гранецентрированной кубической кристаллической решётке. Их внешние электроны участвуют в общей металлической связи и могут перемещаться по материалу. Это обеспечивает электрическую и тепловую проводимость.
Решётка не является набором миниатюрных золотых кубиков. Атомы описываются квантовой механикой, а изображение шариков служит учебной моделью. Реальный слиток состоит из множества кристаллических зёрен, границ и дефектов.
Слои атомов сравнительно легко сдвигаются, поэтому чистое золото очень ковкое и пластичное. Из него можно получить тончайший лист и вытянуть проволоку. Та же мягкость мешает использовать чистый металл в кольце, которое ежедневно сталкивается с твёрдыми предметами.
Что находится в природном золоте
Золото относится к немногим металлам, встречающимся в самородном состоянии. Оно химически малоактивно, поэтому не всегда превращается в оксид или соль. В породе частицы золота сопровождаются кварцем и минералами, а в россыпях накапливаются после разрушения породы и переноса водой.
Самородное золото часто содержит серебро. Природный сплав с высокой долей серебра называют электрумом. Возможны примеси меди, железа и других элементов. Видимая порода рядом с золотой прожилкой не обязательно входит в металлическую решётку – это может быть отдельный минерал.
После добычи руду дробят и обогащают, затем золото извлекают и очищают. Технология зависит от месторождения. Высокая степень очистки нужна для слитков и электроники, но формулировка «абсолютно 100 процентов» остаётся идеализацией: измерение всегда имеет предел обнаружения примесей.
История добычи, денег и символического значения металла собрана в статье об истории золота. Его раннее применение объясняется как красотой, так и возможностью находить и обрабатывать самородки.
Что означает проба
Проба показывает, сколько частей золота приходится на тысячу частей сплава по массе. В изделии 585 пробы должно быть 58,5 процента золота, а остальная доля приходится на лигатуру. В 750 пробе золота 75 процентов.
Каратная система делит состав на 24 части: 24 карата соответствуют практически чистому золоту, 18 карат – 18 частям золота из 24, то есть 75 процентам. Не следует путать эти караты с единицей массы драгоценных камней. Связь систем подробно объясняет статья о сплавах и каратах.
Клеймо является заявлением о составе и контроле, но не раскрывает точный рецепт лигатуры. Два кольца одной пробы могут иметь разные доли серебра, меди, палладия и других разрешённых компонентов.
Зачем добавляют другие металлы
Лигатура повышает твёрдость, влияет на цвет, температуру плавления и обработку. Жёлтые сплавы обычно сочетают золото с серебром и медью. Повышенная доля меди создаёт красный или розовый оттенок. Белое золото получают с помощью палладия, никеля или других осветляющих компонентов и часто покрывают родием.
Разница между жёлтым и красным вариантом не означает различия основного драгоценного элемента. При одинаковой пробе массовая доля золота одинакова. Сравнение рецептур и ухода приведено в статье чем жёлтое золото отличается от красного.
Никель в некоторых белых сплавах способен вызывать контактную аллергию. Реакция относится к добавке, а не обязательно к золоту. Состав старого или зарубежного изделия лучше уточнять профессиональным анализом.
Покрытие – не то же самое, что массивный сплав
Позолоченный предмет имеет основу из другого материала и тонкий поверхностный слой золота. При гальваническом нанесении ионы металла осаждаются под действием электрического тока. Слой может быть очень тонким и со временем стираться на выступах.
Gold filled, плакирование и золочение различаются способом и толщиной, а правила названий зависят от страны. Цвет поверхности не позволяет определить, проходит ли золото через весь объём. Массивное изделие 585 пробы содержит соответствующую долю в материале детали, а не только снаружи.
Сусальное золото представляет собой чрезвычайно тонкий лист, которым покрывают декор. Оно может быть высокой пробы, но масса покрытия мала. Поэтому большая позолоченная поверхность не равна большому запасу драгоценного металла.
Как определяют состав
Клеймо и документы проверяют сначала, но их можно подделать. Ювелир оценивает цвет, массу, следы износа и ремонтные швы. Рентгенофлуоресцентный анализ определяет элементы у поверхности без заметного повреждения, однако толстое покрытие и неоднородность требуют осторожной интерпретации.
Пробирный камень и реактивы оценивают поведение штриха, а лабораторный анализ расплавленной пробы точнее показывает средний состав, но повреждает изделие. Домашние опыты с кислотой, огнём или укусом ненадёжны и опасны. Практические варианты описаны в материале как проверить золото на качество.
Плотность чистого золота около 19,3 грамма на кубический сантиметр, но измерение объёма украшения осложняют полости, камни и припой. Магнит тоже не даёт окончательного ответа: золото не притягивается обычным магнитом, но многие подделки и лигатуры также немагнитны.
Может ли золото ржаветь или исчезать
Золото устойчиво к воздуху и воде и не образует обычную ржавчину. Оно растворяется в царской водке и некоторых промышленных химических системах. Ювелирный сплав может тускнеть из-за реакции меди и серебра, загрязнений, косметики и пота.
При износе металл не превращается в ничто. Микроскопические частицы снимаются трением, полировкой и ремонтом. Позолота стирается быстрее, потому что слой тонок. Чистка абразивом делает поверхность яркой ценой удаления части материала.
Итак, на атомном уровне золото – элемент Au с 79 протонами. На уровне реального предмета нужно различать чистый металл, природный сплав, ювелирную лигатуру и покрытие. Проба отвечает на вопрос о массовой доле золота, а надёжный анализ – о том, какие ещё элементы действительно присутствуют в изделии.
