Jako naturalny element złoto ma wiele specjalnych właściwości, które czynią je ważnym surowcem w wielu zastosowaniach naukowych.

Metaliczne złoto jest błyszczącym i przewodzącym prąd metalem o barwie złotej. Barwę swą złoto zawdzięcza oscylującym, luźno związanym elektronom walencyjnym, tworzącym plazmony. Częstotliwość tych oscylacji leży w zakresie ultrafioletowym dla większości metali, natomiast dla złota występuje w zakresie widzialnym.

Stosowanie złota w biżuterii wiąże się z tym, że złoto jest obojętne dla zdrowia człowieka w kontakcie ze skórą. Ponadto jest bierne chemicznie - nie ulega korozji pod działaniem powietrza i większości chemikaliów stosowanych w życiu codziennym. Do tego złoto jest najbardziej plastycznym metalem, co ułatwia jego formowanie, ale mogłoby wpłynąć negatywnie na trwałość mechaniczną biżuterii złotej. Aby uniknąć zniszczenia złotej biżuterii, w czasie jej tworzenia do złota dodaje się innych metali tworząc stopy. Opisu zastosowanego stopu złota dokonuje się w jubilerstwie przy pomocy jednostki zwanej karatem (24‑karatowe złoto to czyste złoto). Co ciekawe, do produkcji biżuterii zużywa się około 75% produkowanego na świecie złota.

RRbY5ziD7Xpq9

Zdjęcie przedstawia złotą biżuterię, głównie złote przywieszki wysadzane kamieniami szlachetnymi.

W zależności od metalu zastosowanego w stopie ze złotem możliwe jest otrzymanie różnych barw tych stopów. Różowe złoto, można wytworzyć na przykład przez dodanie różnych ilości miedzi i srebra, jak to pokazano na trójkątnym schemacie.

Jak odczytać udział procentowy złota, srebra i miedzi w stopie?

Na wykresie zaznaczamy punkt, którego skład masowy chcielibyśmy odczytać.

RzcqdxrOLm7GS

Ilustracja przedstawiająca opisany uprzednio trójkątny wykres, na którym zaznaczono punkt dla zawartości srebra 40 procent, dla miedzi 20 procent, zaś dla złota 40 procent, co odpowiada barwie pomiędzy żółtawą a wyblakłą żółtozieloną. Linie wskazujące na zawartość danego pierwiastka w stopie muszą być równoległe do podstawy naprzeciwległej względem danego wierzchołka, na przykład odpowiadającego zawartości srebra i świadczą o jego zawartości.

Następnie przez punkt przeprowadzamy proste równoległe do osi wykresu.

Rbpz6QTdPfRow

Ilustracja przestawiająca opisany uprzednio wykres, na którym naniesiono odcinki łączące punkt z bokami trójkąta, w ten sposób, że zawartość danego składnika wskazuje prosta równoległa do przeciwległego boku względem wybranego wierzchołka, dla którego zawartość równa jest 100%. Poprowadzone odcinki wskazują na zawartość srebra 40 procent, złota 40 procent oraz miedzi 20 procent.

Kolejnym krokiem jest odczytanie wartości z osi.

• Prosta przecinając oś opisaną „% masowy Au” określa procent masowy złota w stopie.

• Prosta przecinając oś opisaną „% masowy Cu” określa procent masowy miedzi w stopie.

• Prosta przecinając oś opisaną „% masowy Ag” określa procent masowy srebra w stopie.

Białe złoto jest stopem złota z niklem, cynkiem (25%), czasem srebrem i palladem imitujące barwą platynę. Właściwości fizyczne białego złota różnią się od właściwości czystego złota, ponieważ zawiera ono domieszki innych metali i może wykazywać np. większą twardość. Właściwości chemiczne są praktycznie takie same jak czystego złota lub złota innych kolorów.

RQCmXJeAlBsQx

Zdjęcie przedstawiające dwie złote obrączki.

Złoto może występować w formie nanocząstek złota (AuNP – Au nanoparticles). Są one bardzo dobrymi katalizatorami, półprzewodnikami i są biokompatybilne. Ponadto charakteryzują się wysokim stosunkiem powierzchni do objętości. AuNp przyjmują różne barwy (od czerwonej do czarnej) zależnie od wielkości i kształtu - dzieje się tak dlatego, że mogą one nie tylko odbić światło, ale również rozproszyć je.

Zawiesiny złotych nanocząstek o różnych rozmiarach. Różnica wielkości powoduje różnicę kolorów.

R1FSTreyAm7nz

Ilustracja przedstawiająca zależność pomiędzy wielkością nanocząstek złota a kolorem roztworu. Kolejno pięć probówek, pod każdą złota kulka, kulki ułożone rosnąco od lewej do prawej. Pod kulkami wartość średnicy nanocząstki złota. Od lewej 5 nanometrów, czerwony roztwór w probówce. Dalej 15 nanometrów, różowy roztwór. W trzecim przykładzie 20 nanometrów, roztwór purpurowy. Kolejno 80 nanometrów, gdzie roztwór ma kolor granatowy. W ostatniej probówce roztwór ma barwę jasnofioletową, zaś rozmiar nanocząstek wynosi 120 nanometrów.

Średniowieczni rzemieślnicy tworzyli, małe złote sfery, które absorbowały i odbijały światło słoneczne dając różnorodne barwy. Przykładem może być Puchar Likurga wykonany przez Rzymian w IV wieku naszej ery. Jedną z niezwykłych cech Pucharu jest jego kolor. Oglądany w świetle odbitym, w świetle dziennym, ma kolor zielony. Kiedy światło wpada do pucharu i przechodzi przez szkło, staje się czerwone. Do wytworzenia pucharu użyto tzw. szkła dichroicznegoszkło dichroiczneszkła dichroicznego.

R1ByCpaaAXOj3

Zdjęcie złotej maski Tutanchamona. Maska przedstawia twarz faraona, z nakryciem głowy zdobionym niebieskim pasami, nad czołem zdobienie w kształcie kobry oraz sępa, symbole władzy królewskiej.

RdZSTU4DZHX9p

Zdjęcie przedstawiające złoty kielich Likurga. Nanocząstki złota oraz srebra o średnicy 70 nanometrów są zdyspergowane w postaci koloidu, co zapewnia kielichowi różowawy kolor. Kielich jest bogato zdobiony ornamentami oraz postacią człowieka.

Leczenie chorób za pomocą złota nazywane jest auroterapią. Związki chemiczne zawierające złoto można stosować w leczeniu stanów zapalnych. Tiosiarczany albo tiolany złota stosuje się w celu zmniejszenia sztywności i obrzęku związanego z reumatycznym zapaleniem stawów. Prowadzone obecnie badania wykazują, że złoto koloidalne daje dobre efekty w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów u szczurów. Jest to dobra perspektywa na wykorzystanie złota w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów u ludzi. Stwierdzono także, że implantacja złotych cząstek w pobliżu stawów biodrowych u psów łagodzi ból. Związki złota można podawać doustnie lub przez wstrzyknięcie domięśniowe. Nanocząstki złota wykorzystuje się też w diagnostyce. Przykładem może tu być test meningokokowy. Test ten pozwala wykryć chorobę meningokokową, w czasie krótszym niż piętnaście minut, co znacznie przyspiesza diagnostykę, która w wyniku stosowania innych testów może wydłużyć się nawet do 48 godzin. AuNP służą też do wykrywania choroby Alzheimera. Połączenie promieniowania mikrofalowego i złota koloidalnego może zniszczyć włókna beta‑amyloidu tworzące się w mózgu podczas choroby Alzheimera.

R1FfJc9qZijT0

Zdjęcie przedstawiające złote tabletki w różnych kształtach oraz dwa puste blistry po lekach.

Złote nanocząstki można wykorzystać także jako nośniki leków do chorych komórek. Wydajność działania nanocząstek złota w tym zakresie zależy od ich wielkości oraz zmodyfikowania ich powierzchni. Przykładowo nanocząstek złota używa się jako nośników leku przeciwnowotworowego – paklitakselu. Co ciekawe, badania wskazują, że samo złoto koloidalne również ma właściwości przeciwnowotworowe.

Mogą również pełnić rolę bioczujnika. Na przykład nanocząstki złota zmodyfikowane odpowiednimi grupami funkcyjnymi mogą wiązać do siebie glutation. Proces ten prowadzi do zmiany ich barwy, co pozwala zastosować je jako czujnik glutationu.

RklH6dzbj9deB

Ilustracja przedstawiająca symulację komputerową pokazującą częściowo prześwietlone ciało człowieka, od szyi do kolan. Symulacja pokazuje żebra, płuca, serce, jelita, żołądek, wątrobę i inne organy jamy brzusznej.

Złoto koloidalne jest szeroko stosowanym środkiem kontrastowym w badaniu biologicznych preparatów za pomocą mikroskopii elektronowej. Cząsteczki złota koloidalnego mogą być przyłączane do wielu związków biologicznych, takich jak przeciwciała, lektyny, superantygeny, glikany, kwasy nukleinowe i receptory. Ponadto złoto wykazuje wysokie powinowactwo do różnych związków zawierających atomy siarki. Pomiędzy atomami siarki a złota tworzą się silne kowalencyjne wiązania chemiczne. Proces wiązania siarki z złotem nazywany jest chemisorpcją.

R17DaIVWMXlDZ

Ilustracja przedstawiająca zdjęcie preparatu wykonane z pomocą mikroskopii elektronowej. Preparat został utrwalony, zaś jako kontrast wykorzystano złoto koloidalne.

Złoto jest bardzo dobrym przewodnikiem elektrycznym i cieplnym dlatego służy do budowy kondensatorów i połączeń elektrycznych, w prawie każdym urządzeniu elektrycznym. W przeciwieństwie do miedzi i srebra - cenionych również za przewodnictwo elektryczne - złoto nigdy nie koroduje, a urządzenia, które używają złota, zwykle działają znacznie dłużej. Poza tym złocenie galwaniczne jest stosowane w przemyśle elektronicznym do ochrony komponentów miedzianych i poprawy zdolności lutowania. Ze względu na właściwości przewodzące nanocząstki złota stosowane są w przenośnikach pamięci zwiększając prędkość zapisywania danych. Nanocząstki złota używane są także w atramentach przewodzących.

R15bDPgcGPFfb

Zdjęcie przedstawiające układ scalony. Składa się on z drobnych elementów.

Złoto jest szczególnie przydatne w stomatologii ponieważ jest bardzo plastyczne i łatwe w obróbce. Jest obojętne względem procesów chemicznych zachodzących w jamie ustnej. Te cechy sprawiają, że złoto jest doskonałym materiałem do budowy koron i mostów, które tworzą unikalny kształt zębów. Złote części dentystyczne nigdy nie ulegają korozji i nie są szkodliwe w przypadku połknięcia. Dlatego złote zęby dawniej były tak powszechne - obecnie zostały jednak w większości wyparte przez części z innych materiałów.

Złoto zapewnia doskonałą ochronę przed promieniowaniem elektromagnetycznym. Hełmy astronautów korzystają z tej ochrony - przyłbicę pokrywa się cienką prześwitującą warstwą złota. Szyby przednie samolotów również wykorzystują przezroczystą warstwę złota. Przepływający przez nie prąd elektryczny może natychmiast usunąć wodę, mgłę czy mróz.

R1SPN4RLLOHjY

Zdjęcie przedstawia astronautę w specjalnym kombinezonie oraz hełmie pokryty cienką warstwą złota. Znajduje się on w przestrzeni kosmicznej, w tle fragment Ziemi.

Metaliczne złoto jest obojętne dla organizmu człowieka, nie ma smaku, nie posiada wartości odżywczych, dlatego często stosowane jest w żywności. Obecność złota w żywności oznaczana jest numerem E 175. Złote listki, płatki stosuje się w niektórych produktach spożywczych, zwłaszcza  słodyczach i napojach jako składnik dekoracyjny. Co ciekawe płatki złota były używane już przez szlachtę w średniowiecznej Europie jako dekoracja żywności i napojów, w celu wykazania bogactwa gospodarza oraz pokazaniu, że coś rzadkiego musi być korzystne dla zdrowia człowieka.

R17Ez2wFa9AUe

Fotografia przedstawiająca bogato zdobiony metalicznym złotem tort, który pokryty jest czarną masą cukrową, na pierwszym piętrze tortu ozdobne róże. W tle widoczna roślinność.

Słownik

Bibliografia

Kaczyński J., Czaplicki A., Chemia ogólna, Warszawa 1974.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987.

Litwin M., Styka – Wlazło Sz., Szymońska J., Chemia ogólna i nieorganiczna, Warszawa 2002.