Ouro

O ouro é un elemento químico de número atómico 79 (isto convérteo nun dos elementos de maior número atómico que se producen na natureza) situado no grupo 11 da táboa periódica. O seu símbolo é Au (do latín aurum ‘brillante amencer’). O ouro é un metal de transición brando, brillante, amarelo, pesado, maleable, dúctil (trivalente e univalente) que non reacciona coa maioría de produtos químicos, pero é sensible ao cloro e á auga rexia. É un dos elementos químicos menos reactivos e é sólido en condicións estándar. O ouro adoita aparecer en estado libre (estado nativo, como pebidas ou grans, en rochas, filóns e depósitos aluviais. Preséntase nunha serie de solucións sólidas xunto co elemento químico prata (electrum), aleado naturalmente con outros metais como o cobre e o paladio, e en inclusións minerais como a pirita. Con menor frecuencia, preséntase en minerais con compostos de ouro, a miúdo con telurio (calcoxenuros de ouro).
O ouro é resistente á maioría dos ácidos, aínda que se disolve en auga rexia (unha mestura de ácido nítrico e ácido clorhídrico), formando un anión de tetracloroaurato soluble. O ouro é insoluble só no ácido nítrico, que disolve a prata e os metais básicos, unha propiedade utilizada desde hai moito tempo para refinar o ouro e confirmar a presenza de ouro en substancias metálicas, dando lugar ao termo 'proba do ácido'. O ouro disólvese en solucións alcalinas de cianuro, que se usan na minería e na galvanoplastia. O ouro tamén se disolve en mercurio, formando aliaxes de amálgama, e como o ouro actúa simplemente como un soluto, este proceso non é unha reacción química.
Como elemento relativamente raro, o ouro é un metal que se utilizou ao longo da historia rexistrada para moedas de ouro, xoias e outras obras de arte. No pasado, o patrón ouro adoitaba implementarse como política monetaria. As moedas de ouro deixaron de acuñarse como moeda circulante na década de 1930, e o patrón oro mundial abandonouse por un sistema de moeda fiduciaria tras as medidas de choque de Nixon de 1971.
En 2020, o o maior produtor mundial de ouro foi a China, seguido de Rusia e Australia. As mellores estimacións dispoñibles no ano 2022 suxiren que ao longo da historia se extraeron ao redor de 205, 238 toneladas de ouro. Isto equivale a un cubo de aproximadamente 22 m de lado. O consumo mundial de ouro novo producido destínase nun 50% á xoiería, nun 40% á investimentos e nun 10% á Industria. A gran maleabilidade do ouro, a súa ductilidade, a súa resistencia á corrosión e á maioría das reaccións químicas e a súa condutividade eléctrica fixeron que se siga utilizando en conectores eléctricos resistentes á corrosión en todo tipo de dispositivos informáticos (o seu principal uso industrial). O ouro tamén se utiliza na blindaxe da radiación infravermella, na produción de vidro coloreado, en follas de ouro e na restauración de dentes. Algúns sales de ouro séguense utilizando como antiinflamatorios en medicina. Características
O ouro é o máis maleable de todos os metais. Pódese estirar nun arame dun só átomo de ancho, e logo estiralo considerablemente antes de que rompa. Estes nanofios deformanse mediante a formación, reorientación e migración de dislocacións e maclas de cristal sen que se produza un endurecemento apreciable Un só gramo de ouro pode moldearse nunha saba de 1 m2 e unha onza avoirdupois (28, 349523125 g) en 28 m2. A folla de ouro pódese bater o suficientemente fina como para facerse semitransparente. A luz que transmite parece azul verdosa, porque o ouro reflicte fortemente o amarelo e o vermello. Tales follas semitransparentes tamén reflicten fortemente a luz infravermella, o que as fai útiles como escudos de infravermellos (calor radiante) nas viseiras dos traxes resistentes á calor e nas viseiras para os traxes espaciais. O ouro é un bo condutor da calor e da electricidade. Trátase dun metal moi denso, cun alto punto de fusión e unha alta afinidade electrónica. Os seus estados de oxidación máis importantes son 1 e 3. Tamén se atopa no estado de oxidación 2, así como en estados de oxidación superiores, pero é menos frecuente.
Ademais, o ouro é un bo condutor da calor e da electricidade, e non lle afecta o aire nin a maioría de axentes químicos. Ten unha alta resistencia á alteración química por parte da calor, a humidade e a maioría dos axentes corrosivos, e así está ben adaptado ao seu uso na cuñaxe de moedas e na ourivaría.
O ouro ten unha densidade de 19. 3 g/cm3, case idéntica á do volframio que é de 19. 25 g/cm3; por iso, o volframio utilizouse na falsificación de lingotes de ouro, por exemplo, chapando un lingote de volframio con ouro, ou tomando unha barra de ouro existente, perforando buratos e substituíndo o ouro eliminado por varillas de wolframio. En comparación, a densidade do chumbo é de 11, 34 g/cm3, e a do elemento máis denso, o osmio, é 22. 588±0. 015 g/cm3.
Cor
Mentres que a maioría dos metais son grises ou brancos prateados, o ouro é lixeiramente amarelo avermellado. Esta cor está determinada pola frecuencia da oscilación do plasma entre os electróns da valencia atómica do metal, no rango ultravioleta para a maioría dos metais pero no rango visible para o ouro debido aos efectos relativistas que afectan os orbitais ao redor dos átomos do ouro. Efectos similares confiren un ton dourado ao cesio metálico.
Entre as aliaxes de ouro a cor máis comúns atópase no característico ouro rosa de dezaoito quilates, creado mediante a adición de cobre ao ouro. As aliaxes que conteñen paladio ou níquel tamén son importantes na xoiaría comercial xa que producen aliaxes de ouro branco. A aliaxe de ouro e cobre de catorce quilates é case idéntica en cor a certas aliaxes de bronce, e ambas poden usarse para producir insignias dos policías ou outros tipo de insignias. As aliaxes de ouro de catorce e dezaoito quilates con prata só aparecen de cor amarela verdosa e denomínanse ouro verde. O ouro azul pódese facer aliando con ferro, e o ouro roxo pódese facer aliando con aluminio. Con menos frecuencia, a adición de manganeso, indio e outros elementos pode producir cores de ouro máis pouco habituais para varias aplicacións.
O ouro coloidal, usado polos microscopistas electrónicos, é vermello se as partículas son pequenas; as partículas máis grandes de ouro coloidal son azuis. -
Isótopos
O ouro só ten un isótopo estable, 197Au, que tamén é o seu único isótopo natural, polo que o ouro é tanto un elemento mononucleico como un elemento monoisotópico. Sintetizáronse trinta e seis radioisótopos, cunha masa atómica de 169 a 205. O máis estable deles é o 195Au cunha vida media de 186, 1 días. O menos estable é o 171Au, que se desintegra por emisión de protóns cunha vida media de 30 µs. A maioría dos radioisótopos do ouro con masas atómicas inferiores a 197 desintegranse por algunha combinación de emisión de protóns, desintegración α e desintegración β+. As excepcións son 195Au, que se desintegra pola captura de electróns, e 196Au, que se desintegra a maioría das veces por captura de electróns (93 %) cun camiño de desintegración menor β− (7 %). Todos os radioisótopos do ouro con masas atómicas superiores a 197 desintegran por desintegración β−.
Síntese
A posible produción de ouro a partir dun elemento máis común, como o chumbo, foi durante moito tempo un tema de investigación humana, e a disciplina antiga e medieval da alquimia adoitaba centrarse nela; porén, a transmutación dos elementos químicos non foi posible ata a comprensión da física nuclear no século XX. A primeira síntese de ouro foi realizada polo físico xaponés Hantaro Nagaoka, quen sintetizou ouro a partir de mercurio en 1924 mediante un bombardeo de neutróns. Un equipo estadounidense, que traballaba sen coñecer o estudo previo de Nagaoka, realizou o mesmo experimento en 1941, conseguindo o mesmo resultado e demostrando que os isótopos de ouro producidos por el eran todos radioctivos. En 1980, Glenn Seaborg transmutou varios miles de átomos de bismuto en ouro no Laboratorio Lawrence Berkeley. O ouro pódese fabricar nun reactor nuclear, pero facelo é moi pouco práctico e custaría moito máis que o valor do ouro que se produce. Química
Aínda que o ouro é o máis nobre dos metais nobres, aínda forma moitos compostos diversos. O estado de oxidación do ouro nos seus compostos varía de -1 a +5, pero Au(I) e Au(III) dominan a súa química. O Au(I), coñecido como ión auro, é o estado de oxidación máis común con ligandos brandos como os tioéters, os tiolatos e as organofosfinas. Os compostos de Au(I) son normalmente lineais. Un bo exemplo é Au(CN)−2, que é a forma soluble do ouro que se atopa na minería. Os haluros de ouro binarios, como o AuCl, forman cadeas poliméricas en zigzag, de novo presentando coordinación lineal en Au. A maioría dos fármacos baseados no ouro son derivados do Au(I).
O Au (III) (denominado áurico) é un estado de oxidación común e ilústrase con cloruro de ouro (III), Au2Cl6. Os centros de átomos de ouro nos complexos de Au(III), do mesmo xeito que outros compostos d8, son tipicamente planos cadrados, con enlaces químicos que teñen tanto enlaces covalentes como enlaces ionico. Tamén se coñece o cloruro de ouro (I, III) que é un exemplo dun composto de valencia mixta.
O ouro non reacciona co osíxeno a ningunha temperatura e, ata os 100 °C, é resistente ao ataque do ozono. Au + O 2 ⟶ ( sen reacción ) {\displaystyle {\ce {Au + O2 ->}}({\text{sen reacción}})} Au + O 3 → t < 100 ∘ C ( sen reacción ) {\displaystyle {\ce {Au{}+O3->[{} \atop {t<100^{\circ }{\text{C}}}]}}({\text{sen reacción}})} Algúns halóxenos libres reaccionan para formar os haluros de ouro correspondentes. O ouro que é fortemente atacado por flúor xera unha calor vermella apagada que forma fluoruro de ouro(III) AuF3. O ouro en po reacciona co cloro a 180 °C para formar cloruro de ouro(III). AuCl3. O ouro reacciona co bromo a 140 °C para formar unha combinación de bromuro de ouro(III). AuBr3 e bromuro de ouro(I) AuBr, pero reacciona moi lentamente co iodo para formar ioduro de ouro(I) AuI: 2 Au + 3 F 2 → Δ 2 AuF 3 {\displaystyle {\ce {2Au{}+3F2->[{} \atop \Delta ]2AuF3}}} 2 Au + 3 Cl 2 → Δ 2 AuCl 3 {\displaystyle {\ce {2Au{}+3Cl2->[{} \atop \Delta ]2AuCl3}}} 2 Au + 2 Br 2 → Δ AuBr 3 + AuBr {\displaystyle {\ce {2Au{}+2Br2->[{} \atop \Delta ]AuBr3{}+AuBr}}} 2 Au + I 2 → Δ 2 AuI {\displaystyle {\ce {2Au{}+I2->[{} \atop \Delta ]2AuI}}} Aplicacións
O ouro puro é demasiado brando para ser usado normalmente e endurécese en aliaxe con prata e/ou cobre, co cal o ouro poderá ter distintos tons de cor ou matices. O ouro e os seus moitas aliaxes empréganse bastante en ourivaría, fabricación de moedas e como patrón monetario en moitos países. Debido á súa boa condutividade eléctrica e resistencia á corrosión, así como unha boa combinación de propiedades químicas e físicas, comezouse a empregar a finais do século XX como metal na industria. Outras aplicacións: O ouro exerce funcións críticas en ordenadores, comunicacións, naves espaciais, motores de avións a reacción, e outros moitos produtos.
A súa alta condutividade eléctrica e resistencia á oxidación permitiu un amplo uso como capas delgadas electrodepositadas sobre a superficie de conexións eléctricas para asegurar unha conexión boa, de baixa resistencia.
Como a prata, o ouro pode formar fortes amálgamas co mercurio que ás veces se emprega en empastes dentais.
O ouro coloidal (nanopartículas de ouro) é unha solución intensamente coloreada que se está estudando en moitos laboratorios con fins médicos e biolóxicos. Tamén é a forma empregada como pintura dourada en cerámicas.
O ácido cloroaúrico emprégase en fotografía.
O isótopo de ouro 198Au, dunha vida media de 2, 7 días, emprégase nalgúns tratamentos de cancro e outras enfermidades.
Emprégase como recubrimento de materiais biolóxicos permitindo ser visto a través do microscopio electrónico de varrido (SEM).
Emprégase como recubrimento protector en moitos satélites debido a que é un bo reflector da luz infravermella. Historia
O ouro, de símbolo Au (do latín aurum), coñécese dende a antigüidade. Por exemplo, existen xeroglíficos exipcios de 2600 a. C. que describen o metal, e tamén se menciona varias veces no Antigo Testamento. Considerouse como un dos metais máis preciosos e o seu valor empregouse como estándar para moitas moedas ao longo da historia.
Segundo o Evanxeo de San Mateo, é un dos agasallos que os Reis Magos ofreceron ao neno Xesús na Epifanía. O relato está en Mateo 2: 11, E ao entrar na casa, viron ao neno coa súa nai María, e postrándose, adorárono; e abrindo os seus tesouros, ofrecéronlle presentes: ouro, incenso e mirra (edición da Biblia de Raíña-Valera 1960).
Simboloxía do ouro
O ouro empregouse como símbolo de pureza, valor, realeza etc.
Un dos principais obxectivos dos alquimistas era producir ouro partindo doutras substancias, como o chumbo.
Moitas competicións premian ao gañador cunha medalla de ouro, unha de prata para o segundo e unha de cobre para o terceiro (os tres conforman o grupo 11 da táboa periódica dos elementos). Papel biolóxico
O ouro non é un elemento esencial para ningún ser vivo. Algúns tiolatos (ou parecidos) de ouro (I) empréganse como antiinflamatorios no tratamento da artrite reumatoide e outras enfermidades reumáticas. Non se coñece ben o funcionamento destes sales de ouro. O uso de ouro en medicina é coñecido como crisoterapia.
A maioría destes compostos son pouco solubles e é necesario inxectalos. Algúns son máis solubles e pódense administrar por vía oral. Este tratamento adoita presentar bastantes efectos secundarios, xeralmente leves, pero é a principal causa de que os pacientes o abandonen.
O ouro está autorizado como aditivo colorante, co código E-175, para uso como cobertura de confeitaría e repostería, decoración de chocolate e en licores. Compostos
O tricloruro de ouro (AuCl3) e o ácido cloroáurico (HAuCl4) son algúns dos compostos máis comúns de ouro.
Malia ser un metal nobre pode formar moitos compostos. Xeralmente o ouro presenta os estados de oxidación 1 ou 3. Os complexos que forma adoitan ter baixos índices de coordinación e mostra unha alta tendencia á linearidade: L-Au-L.
Forma o óxido de ouro (III), Au2Ou3, existen os haloxenuros nos estados de oxidación 1 e 3, así como complexos de ouro no estado de oxidación 1, 3. Tamén existen algúns complexos raros de ouro nos estados de oxidación 2 e 5.
Tamén forma cúmulos de ouro (compostos clister). Neste tipo de compostos hai enlaces entre os átomos de ouro. A algúns destes compostos denomínaselles "ouro líquido". Abundancia e obtención
Debido a que é relativamente inerte, adóitase atopar como metal, ás veces como pebidas grandes, pero xeralmente se achan en pequenas inclusións nalgúns minerais, vetas de seixo, lousa, rochas metamórficas e depósitos aluviais orixinados destas fontes. O ouro está amplamente distribuído e a miúdo atópase asociado aos minerais seixo e pirita, e combínase con teluro nos minerais calaverita, silvanita e outros. Suráfrica é o principal produtor de ouro cubrindo aproximadamente dous terzos da demanda global.
O ouro extráese por lixiviación con cianuro. O uso do cianuro facilita a oxidación do ouro formándose Au(CN)22- na disolución. Para separar o ouro vólvese a reducir empregando, por exemplo, zinc. Intentouse substituír o cianuro por algún outro ligando debido aos problemas medioambientais que xera, pero ou non son rendibles ou tamén son tóxicos.
Hai unha gran cantidade de ouro nos mares e océanos, sendo a súa concentración de entre 0, 1 μg/kg e 2 μg/kg, pero neste caso non hai ningún método rendible para obtelo. Precaucións
O corpo humano non absorbe ben este metal, e os seus compostos non adoitan ser moi tóxicos. Con todo, ata o 50% de pacientes con artrose tratados con medicamentos que contiñan ouro sufriron danos hepáticos e renais. Análise de ouro e prata pola técnica de ensaio a lume
O método de ensaio a lume consiste en producir unha fusión da mostra usando reactivos fundentes adecuados para obter dúas fases líquidas: unha escoura constituída principalmente por silicatos complexos e unha fase metálica constituída por chumbo, o cal colecta os metais nobres de interese (Au e Ag). Os dous líquidos sepáranse en dúas fases debido á súa respectiva inmiscibilidade e gran diferenza de densidade, estes solidifican ao arrefriar. O chumbo sólido (cos metais nobres colectados) é separado da escoura como un régulo.
Este régulo de chumbo obtido é oxidado en quente en copela de magnesita e absorbido por ela, quedando na súa superficie o botón de ouro e prata, elementos que se determinan posteriormente por método gravimétrico (por peso) ou mediante espectroscopia de absorción atómica.