TÌM HIỂU về KIM LOẠI VÀNG

Là kim loại chuyển tiếp hoá trị 3 và 1mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng, màu vàng và chiếu sáng, vàng không phảnứng với hầu hết các hoá chất nhưng lại chịu tác dụng của nước cườngtoan aqua regia

TRƯỜNG CAO ĐĂNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

TP.HCM KHOA ĐÔNG LỰC LỚP 13CĐ_Ô3

TÌM HIỂU VỀ KIM

LOẠI VÀNG

SVTH: NGUYỄN THÀNH TRUNG

NGUYỄN MẬU NHẬT

TPHCM NGÀY… THÁNG…

NHẬN XÉT

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tài liệu tham khảo

Tác phẩm “Reed Gold Mine State Historic Site”

Nhà xuất bản North Carolina Office of Archives and History

I.LỊCH SỬ VÀ SỰ XUẤT HIỆN CỦA VÀNG

Vàng đã được biết tới và sử dụng bởi các nghệ nhân từ thời đồng đá Các đồtạo tác bằng vàng ở Balkan xuất hiện từ thiên niên kỷ 4 trước Công Nguyên, nhưnhững đồ vật được tìm thấy tại Varna Necropolis Các đồ tạo tác bằng vàngnhư những chiếc mũ vàng và đĩa Nebra xuất hiện ở Trung Âu từ thiên niên kỷ 2trước Công Nguyên tại Thời đồ đồng

Chữ tượng hình Ai Cập ngay từ năm 2600 TCN đã miêu tả vàng, màvua Tushratta của Mitanni tuyên bố là "nhiều hơn cát bụi" tại Ai Cập Ai Cập vàđặc biệt là Nubia có các nguồn tài nguyên để biến họ trở thành các trung tâm chếtạo vàng trong hầu hết lịch sử Bản đồ sớm nhất được biết tới là Bản đồ giấy cóiTurin và thể hiện sơ đồ của một mỏ vàng tại Nubia cùng với những chỉ dẫn địa

lý địa phương Các phương thức chế biến ban đầu đã được Strabo miêu tả vàgồm cả việc nung chảy Những mỏ lớn cũng hiện diện trên khắp Biển Đỏ ở nơihiện là Ả Rập Saudi

Truyền thuyết về bộ lông cừu vàng có thể để cập tới việc dùng lông cừu đểkhai thác bụi vàng từ trầm tích cát vàng ở thế giới cổ đại Vàng thường được đềcập tới trong Cựu ước, bắt đầu với Khải huyền (tại Havilah) và gồm trong vớicác quà tặng của magi trong những chương đầu tiên của Tân ước củaMatthew Sách Khải huyền đã miêu tả thành phố Jerusalem Mới có các đườngphố "làm bằng vàng nguyên chất, sáng như pha lê" Góc tây nam của BiểnĐen nổi tiếng với vàng Việc khai thác được cho là đã bắt đầu từ thời Midas, vàvàng ở đây đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cái có thể là đồng tiềnđúc đầu tiên tại Lydia khoảng năm 610 trước Công Nguyên Từ thế kỷ 6 hay 5trước Công Nguyên,nhà Chu đã cho sử dụng dĩnh viên, một kiểu đồng tiền xuvàng

Người La Mã đã phát triển các kỹ thuật mới để khai thác vàng ở quy mô lớnbằng các phương pháp khai mỏ thuỷ lực, đặc biệt tại Hispania từ năm 25 trướcCông Nguyên trở đi và tại Dacia từ năm 150 trở đi Một trong những mỏ lớnnhất nằm tại Las Medulas ở León (Tây Ban Nha), nơi bảycống dẫn nước chophép tháo hầu hết trầm tích bồi tích lớn Các mỏ tại RoşiaMontană ở Transilvania cũng rất lớn, và cho tới tận gần đây, vẫn được khai thácbằng các phương thức khai mỏ lộ thiên Các mỏ nhỏ hơn tại Anh cũng đượckhai thác, như các sa khoáng cát vàng và khoáng sàng đá cứng tại Dolaucothi.Nhiều phương pháp họ sử dụng đã được Pliny Già miêu tả kỹ lưỡng trong báchkhoa toàn thư của mình (Naturalis Historia) được viết vào khoảng cuối thế kỷ 1

Đế quốc Mali tại châu Phi nổi tiếng khắp Cựu thế giới về trữ lượng vàng lớncủa mình Mansa Musa, nhà cai trị đế chế (1312–1337) trở nên nổi tiếng khắp

Cựu thế giới về cuộc hành hương của mình tới Mecca năm 1324 Ông đã điqua Cairo tháng 7 năm 1324, và được mô tả là đã được tháp tùng bởi một đoànlạc đà với hàng nghìn người và gần một trăm con lạc đà Ông đã cho đi rất nhiềuvàng tới mức vàng giảm giá ở Ai Cập trong hơn một thập niên.

Cuộc thám hiểm châu Mỹ của người châu Âu đã được kích thích một phầnlớn bởi những báo cáo về các đồ trang sức bằng vàng được trưng bày khắp nơibởi người bản xứ châu Mỹ, đặc biệt tại Trung Mỹ, Peru, Ecuador và Colombia.Người Aztec coi vàng theo nghĩa đen là sản phẩm của thần thánh, gọi nó là

Vàng là tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au (L. aurum) và số nguyên

tử 79 trong bảng tuần hoàn Là kim loại chuyển tiếp (hoá trị 3 và 1)mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng, màu vàng và chiếu sáng, vàng không phảnứng với hầu hết các hoá chất nhưng lại chịu tác dụng của nước cườngtoan (aqua regia) để tạo thành axit cloroauric cũng như chịu tác độngcủa dung dịch xyanua của các kim loại kiềm Kim loại này có ởdạng quặng hoặc hạt trong đá và trong các mỏ bồi tích và là một trVàng

là nguyên tố kim loại có màu vàng khi thành khối, khi dạng bột vàngnguyên chất 100% có màu đen, hồng ngọc hay tía khi được cắt nhuyễn

Nó là kim loại dễ uốn dát nhất được biết Là kim loại mềm, vàng thườngtạo hợp kim với các kim loại khác để làm cho nó cứng thêm

Nhiệt lượng nóng chảy: 12,55 · molkJ −1

Nhiệt lượng bay hơi: 324 kJ·mol−1

Nhiệt dung: 25,418 J·mol−1·K−1

3.Tính chất nguyên tử

Trạng thái oxi hóa: -1, 1, 2, 3, 4, 5 Lưỡng tín

Độ âm điện: 2,54 (Thang Pauling)

Năng lượng ion hóa: Thứ nhất: 890,1 kJ·mol−1 ,thứ hai: 1980 kJ·mol−1

Bán kính cộng hóa trị: empirical: 144 pm

Độ dài liên kết cộng hóa trị: 136±6 pm

4.Thông tin khác

Cấu trúc tinh thể:lập phương tâm mặt

Độ giãn nỡ nhiệt: 14,2 µm·m−1·K−1(at 25 °C)

Độ dẫn điện: 318 W·m−1·K−1

Độ trở xuất: at 20 °C: 22,14 n Ω·m

Tính chất từ:nghịch từ

Hệ số Poisson:0,44

Độ cứng theo thang Mohs:2,5

Độ cứng theo thang Vickers:216 Mpa

Độ cứng theo thang Beinell:25HP Mpa

Màu của vàng rắn cũng như của dung dịch keo từ vàng (có màu đậm,thường tía) được tạo ra bởi tần số plasmon của nguyên tố này nằm trongkhoảng thấy được, tạo ra ánh sáng vàng và đỏ khi phản xạ và ánh sang xanhkhi hấp thụ Vàng tự nhiên có chứa khoảng 8 đến 10% bạc, nhưng thường

nhiều hơn thế Hợp kim tự nhiên với thành phần bạc cao (hơn 20%) đượcgọi là electrum Khi lượng bạc tăng, màu trở nên trắng hơn và trọng lượngriêng giảm.Vàng tạo hợp kim với nhiều kim loại khác; hợp kim với đồng chomàu đỏ hơn, hợp kim với sắt màu xanh lá, hợp kim với nhôm cho màu tía,với bạch kim cho màu trắng, bitmut tự nhiên với hợp kim bạc cho màu đen.

Đồ trang sức được làm bằng các kết hợp vàng nhiều màu được bán cho dukhách ở miền Tây nước Mĩ được gọi là "vàng Black Hills"

Trạng thái ôxi hoá thường gặp của vàng gồm +1 (vàng (I) hay hợp chấtaurơ) và +3 (vàng (III) hay hợp chất auric) Ion vàng trong dung dịch sẵnsàng được khử và kết tủa thành vàng kim loại nếu thêm hầu như bất cứ kimloại nào khác làm tác nhân khử Kim loại thêm vào được ôxi hoá và hoà tancho phép vàng có thể được lấy khỏi dung dịch và được khôi phục ở dạng kếttủa rắn

IV.SỬ SỤNG VÀ ỨNG DỤNG

Vàng nguyên chất quá mềm không thể dùng cho việc thông thường nênchúng thường được làm cứng bằng cách tạo hợp kim với bạc, đồng và cáckim loại khác Vàng và hợp kim của nó thường được dùng nhiều nhất trongngành trang sức, tiền kim loại và là một chuẩn cho trao đổi tiền tệ ở nhiềunước Vì tính dẫn điện tuyệt vời, tính kháng ăn mòn và các kết hợp lí tínhvàhóa tính mong muốn khác, vàng nổi bật vào cuối thế kỷ 20 như là một kimloại công nghiệp thiết yếu

1.Trao đổi tiền tệ

Vàng đã được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới như một phương tiệnchuyển đổi tiền tệ, hoặc bằng cách phát hành và công nhận các đồng xuvàng hay các số lượng kim loại khác, hay thông qua các công cụ tiền giấy cóthể quy đổi thành vàng bằng cách lập ra bản vị vàng theo đó tổng giá trị tiềnđược phát hành được đại diện bởi một lượng vàng dự trữ.Tuy nhiên, số lượngvàng trên thế giới là hữu hạn và việc sản xuất không gia tăng so với nền kinh tếthế giới Ngày nay, sản lượngkhai thác vàng đang sụt giảm Với sự tăng trưởngmạnh của các nền kinh tế trong thế kỉ 20 và sự gia tăng trao đổi quốc tếdự trữvàng thế giới và thị trường của nó đã trở thành một nhánh nhỏ của toàn bộ cácthị trường và các tỷ lệ trao đổi tiền tệ cố định với vàng đã trở nên không thể

duy trì Ở đầu Thế chiến I các quốc gia tham gia chiến tranh đã chuyển sangmột bản vị vàng nhỏ, gây lạm phát cho đồng tiền tệ của mình để có tiền phục

vụ chiến tranh Sau Thế chiến II vàng bị thay thế bởi một hệ thống tiền tệ cóthể chuyển đổi theo hệ thống Bretton Woods Bản vị vàng và tính chuyển đổitrực tiếp của các đồng tiền sang vàng đã bị các chính phủ trên thế giới huỷ bỏ,

bị thay thế bằng tiền giấy Thụy Sĩ là quốc gia cuối cùng gắn đồng tiền củamình với vàng; vàng hỗ trợ 40% giá trị của tiền cho tới khi Thụy Sĩ gianhập Quỹ Tiền tệ Quốc tế năm 1999 Hàm lượng vàng trong hợp kim được xácđịnh bằng kara (k) Vàng nguyên chất được định danh là 24k Các đồng xuvàng được đưa vào lưu thông từ năm 1526 tới thập niên 1930 đều là hợp chấtvàng tiêu chuẩn 22k được gọi là vàng hoàng gia, vì độ cứng

2.Đầu tư

Nhiều người sở hữu vàng và giữ chúng dưới hình thức các thỏi nénhay thanh như một công cụ chống lại lạm phát hay những đợt khủng hoảngkinh tế Tuy nhiên, một số nhà kinh tế không tin việc giữ vàng là một công cụchống lạm phát hay mất giá tiền tệ Mã tiền tệ ISO 4217 của vàng

là XAU.Các thỏi vàng hiện đại cho mục đích đầu tư hay cất trữ không yêu cầucác tính chất cơ khí tốt; chúng thường là vàng nguyên chất 24k, dù AmericanGold Eagle của Mỹ, gold sovereign của Anh, và Krugerrand của Nam Phi tiếptục được đúc theo chất lượng 22k theo truyền thống Đồng xu Canadian GoldMaple Leaf phát hành đặc biệt có chứa lượng vàng nguyên chất cao nhất so vớibất kỳ thỏi vàng nào, ở mức 99,999% hay 0,99999, trong khi đồng xuCanadian Gold Maple Leaf phát hành phổ thông có độ nguyên chất 99,99%.Nhiều đồng xu vàng nguyên chất 99,99% khác cũng có trên thị trường.Australian Gold Kangaroos lần đầu tiên được đúc năm 1986 như là AustralianGold Nuggetnhưng đã thay đổi thiết kế mặt trái vào năm 1989 Ngoài ra, cónhiều đồng xu thuộc loạt Australian Lunar Calendar và Austrian Philharmonic

3.Nữ trang

Vòng cổ vàng Moche, bộ sưu tập bảo tàng Larco,Lima,Peru

Vì tính mềm của vàng nguyên chất (24k), nó thường được pha trộn với cáckim loại căn bản khác để sử dụng trong công nghiệp nữ trang, làm biến đổi độcứng và tính mềm, điểm nóng chảy, màu sắc và các đặc tính khác Các hợp kim

với độ cara thấp, thường là 22k, 18k, 14k hay 10k, có chứa nhiều đồng, hay cáckim loại cơ bản khác, hay bạc hoặc paladi hơn trong hỗn hợp Đồng là kim loại

cơ sở thường được dùng nhất, khiến vàng có màu đỏ hơn Vàng 18k chứa 25%đồng đã xuất hiện ở đồ trang sức thời cổ đại và đồ trang sức Nga và có kiểuđúc đồng riêng biệt, dù không phải là đa số, tạo ra vàng hồng Hợp kim vàng-đồng 14k có màu sắc gần giống một số hợp kim đồng, và cả hai đều có thểđược dùng để chế tạo các biểu trưng cho cảnh sát và các ngành khác Vàngxanh có thể được chế tạo bởi một hợp kim vớisắt và vàng tía có thể làm bằngmột hợp kim với nhôm, dù hiếm khi được thực hiện trừ khi trong trường hợp

đồ trang sức đặc biệt Vàng xanh giòn hơn và vì thế khó chế tác hơn trongngành trang sức Các hợp kim vàng 18 và 14 carat chỉ pha trộn với bạc có màuxanh-vàng nhất và thường được gọi là vàng xanh Các hợp kim vàng trắng cóthể được làm với paladi hay niken Vàng trắng 18 carat chứa 17,3% niken,5,5% kẽm và 2,2% đồng có màu bạc Tuy nhiên, niken là chất độc, và độ giảiphóng của nó bị luật pháp quản lý ở châu Âu Các loại hợp kim vàng trắngkhác cũng có thể thực hiện với paladi, bạc và các kim loại trắng khác, nhưngcác hợp kim paladi đắt hơn các hợp kim dùng niken Các hợp kim vàng trắng

có độ nguyên chất cao có khả năng chống ăn mòn hơn cả bạc nguyên chấthay bạc sterling

và các loại bệnh tương tự khác Tuy nhiên, chỉ các muối và đồng vị của vàngmới có giá trị y tế, còn khi là nguyên tố (kim loại) vàng trơ với mọi hoá chất nógặp trong cơ thể Ở thời hiện đại, tiêm vàng đã được chứng minh là giúp làmgiảm đau và sưng do thấp khớp và lao

Chày và cối vàng được dùng trong y học

Các hợp kim vàng đã được sử dụng trong việc phục hồi nha khoa, đặc biệt làrăng, như thân răng và cầu răng vĩnh viễn Tính dễ uốn của các hợp kim vàngtạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo bề mặt kết nối răng và có được các kết quảnói chung tốt hơn các loại khác làm bằng sứ Việc sử dụng thân răng vàng vớicác răng có số lượng nhiều như răng cửa đã được ưa chuộng

Sự pha chế vàng keo (chất lỏng gồm các phân tử nano vàng) trong nước cómàu rất đỏ, và có thể được thực hiện với việc kiểm soát kích cỡ các phân tử lêntới một vài phần chục nghìn nanomét bằng cách giảm vàng clorua với cácion citrat hay ascorbat Vàng keo được sử dụng trong nghiên cứu y khoa, sinhhọc và khoa học vật liệu

Vàng, hay các hợp kim của vàng và paladi, được áp dụng làm lớp dẫn cho cácmẫu sinh học và các vật liệu phi dẫn khác như nhựa dẻo tổng hợp và thủy tinh

để được quan sát trong một kính hiển vi electron quét Lớp phủ, thường đượctạo bởi cách phun tia bằng một luồng plasma agon, có ba vai trò theo cách ứngdụng này Tính dẫn điện rất cao của vàng dẫn điện tích xuống đất, và mật độrất cao của nó cung cấp năng lượng chặn cho các electron trong chùm electron,giúp hạn chế chiều sâu chùm electron xâm nhập vào trong mẫu Điều này cảithiện độ nét của điểm và địa hình bề mặt mẫu và tăng độ phân giải khônggian của hình ảnh

Đồng vị vàng 198(bán rã 2,7 ngày) được dùng trong một số phương phápđiều trị ung thư và một số loại bệnh

5.Công nghiệp

• Hàn vàng được dùng để gắn kết các thành phần vàng trang sức bằng hàncứng nhiệt độ cao hay hàn vảy cứng Nếu tác phẩm nghệ thuật đòi hỏi dấuxác nhận tiêu chuẩn chất lượng, tuổi của vàng hàn phải trùng khớp với tuổivàng của tác phẩm, và công thức hợp kim hầu hết được chế tạo theo tiêu

chuẩn tuổi vàng công nghiệp để màu sắc phù hợp với vàng vàng và vàngtrắng Hàn vàng thường được thực hiện ở ít nhất ba khoảng nhiệt độ nóngchảy được gọi là Dễ, Trung bình và Khó Bằng cách đầu tiên sử dụng vànghàn khó có điểm nóng chảy cao, sau đó là các loại vàng hàn có điểm nóngchảy thấp dần, thợ vàng có thể lắp ráp các đồ vật phức tạp với nhiều điểmhàn tách biệt.

• Vàng có thể được chế tạo thành sợi chỉ và được dùng trong thêu thùa

• Vàng mềm và có thể uốn, có nghĩa nó có thể được chế tạo thành sợi dây rấtmỏng và có thể được dát thành tấm rất mỏng gọi là lá vàng

• Vàng tạo màu đỏ sâu khi được dùng làm tác nhân màu trong sản xuất thủytinh nam việt quất (hay thủy tinh rubi vàng)

• Trong nhiếp ảnh, các chất liệu màu bằng vàng được dùng để chuyển đổi màucủa các điểm trắng và đen trên giấy ảnh thành màu xám và xanh, hay để tăng

sự ổn định của chúng Được dùng trong in tông nâu đỏ, chất màu vàng tạo racác tông đỏ Kodak đã công bố các công thức cho nhiều kiểu tông màu từvàng, trong đó sử dụng vàng như một loại muối clorua

• Vàng được dùng như lớp phản xạ trên một số đĩa CD công nghệ cao

• Ô tô có thể sử dụng vàng để tản nhiệt McLaren sử dụng vàng lá trongkhoang động cơ model F1 của mình

• Vàng có thể được sản xuất mỏng tới mức nó dường như trong suốt Nó đượcdùng trong một số cửa sổ buồng lái máy bay để làm tan băng hay chống đóngbăng bằng cách cho một dòng điện chạy qua đó Nhiệt tạo ra bởi kháng trởcủa vàng đủ để khiến băng

• Ngoài ra,người ta còn sử dụng vàng để xi mạ các đồ vật…để cho thấy sựgiàu có,đẳng cấp của mình

Vệ tinh được phủ lớp vàng để phản xạ nhiệt tốt

6.Điện tử

Mật độ electron tự do trong vàng kim loại là 5,90×1022 cm−3 Vàng có tính dẫnđiện rất cao, và đã được dùng làm dây dẫn điện trong một số thiết bị tiêu thụnhiều điện năng (bạc thậm chí có độ dẫn điện trên thể tích cao hơn, nhưng vàng

có ưu điểm chống ăn mòn)

Dù vàng bị clo tự do tấn công, tính dẫn điện tốt của nó và khả năng chống ôxihoá và ăn mòn nói chung trong các môi trường khác (gồm cả khả năng khángaxít không clo) đã khiến nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp điện tửbởi chỉ một lớp phủ vàng mỏng có thể đảm bảo kết nối điện mọi dạng, vì thếđảm bảo độ kết nối tốt Ví dụ, vàng được dùng làm thiết bị nối của các dây dẫnđiện đắt đỏ, như audio, video và cáp USB Lợi ích của việc sử dụng vàng làmkim loại kết nối so với kim loại khác như thiếc đang bị tranh luận dữ dội Cáckết nối vàng thường bị các chuyên gia nghe nhìn chỉ trích là không cần thiếtvới hầu hết khách hàng và bị coi chỉ đơn giản là một trò marketing Tuy nhiên,việc sử dụng vàng trong các thiết bị điện tử kiểu trượt khác trong các môitrường rất ẩm ướt và ăn mòn, và cho các tiếp xúc với chi phí hư hỏng lớn (một

số máy tính,thiết bị thong tin,tàu vũ trụ…) vẫn rất phổ biến

Bên cạnh tiếp xúc điện kiểu trượt, vàng cũng được dùng trong tiếp xúc điện bởi

nó có khả năng chống ăn mòn, độ dẫn điện, mềm và không độc Các công tắckiểu bấm nói chung dễ bị ăn mòn hơn công tắc trượt Các dây dẫn bằng vàngmỏng được dùng kết nối các thiết bị bán dẫn với gói thiết bị của chúng qua quátrình được gọi là kết nối dây