Золото
На ранних стадиях истории развития человечества, когда основой существования были собирательство и охота, когда возник культ предметов, вера в их магическое могущество, одним из важных тотемов стало золото. Яркое и блестящее самородное золото, так непохожее на обычные камни, как бы овеществляло солнечные лучи. Это получило отражение в самом названии металла у различных народов.
Добыча золота началась еще в конце каменного века. Оно известно всем древнейшим цивилизациям Земли. Так древним египтянам изделия из золота были известны за 12 тыс. лет до н. э. Древние Египет, Греция и Рим достигли высокого уровня развития технологии добычи золота из руд, их обогащения, рафинирования и обработки золота. Интересно отметить, что технология получения тонкой фольги (0,01 — 0,001 мкм), известная древнеегипетским металлургам, была заново разработана в Европе только в XVIII в. н.э. В Египте в середине II тысячелетия до н.э. при фараоне Тутмосе II добывали до 50 тонн золота в год.
С III тысячелетия до н. э. наряду с древним Египтом значительная разработка россыпей велась на территории Южной и Западной Африки, которая и сегодня остается основным производителем золота.
Крупнейшим золотодобывающим районом в Древнем мире была также Западная Европа. В I тысячелетии до н. э. в колониях на территории Пиренейского полуострова древние римляне добывали до 8 т золота в год. Золотые монеты стали главными в денежном обращении Европы. В VI в. до н. э. вели разработку золотых россыпей на Балканах. К V в. н. э. золотые месторождения в Европе были практически полностью исчерпаны.
В Азии следы древней золотодобычи находят в Иране, по берегам Персидского залива, в Аравии. Начиная с III тысячелетия до н. э. значительное количество золота добывали в Индии и в Тибете. В Китае во II тысячелетии до н. э. уже чеканили золотую монету. В I тысячелетии до н.э. началось освоение россыпей Белуджистана (Пакистан), Кашгарии (Китай), Западной Сибири, Приамурья, Средней и Малой Азии.
Судя по археологическим данным, разработка золота на американском континенте велась в основном на территории современных Мексики, Гватемалы, Колумбии, Панамы, Перу и Кубы — общая добыча золота в доколумбовый период составляет примерно 200 тонн. Если учесть, что общее количество золота, добытого за всю многовековую историю развития человеческого общества, составляет около 80 тыс. т, то на долю древних веков приходится примерно 15 %. Для сравнения следует отметить, что с V по XV в., т. е. до открытия Америки, удалось добыть около 2500 тонн золота. Позднее (после XV в.) основная доля добычи золота приходится на долю Американского континента.
На территории России добыча золота началась также в глубокой древности. Имеются археологические данные о золотом промысле на Алтае в середине IV тысячелетия до н. э. Кавказским народам золотые изделия были известны за 3 тыс. лет. до н. э. В Казахстане, Сибири, на Урале, в Заволжье найдены золотые изделия бронзового пока.
Древнерусское государство не имело своей золотодобывающей промышленности и покупало золото в Византин для изготовления монет и украшений. Зарождение золотодобывающей промышленности в России относится к началу XVIII в. Первоначально золото стали добывать при переработке золотосодержащих руд на Нерчинском и Колывано-Воскресенском заводах на Урале. В 1745 г. золотая россыпь была обнаружена крестьянином Ерофеем Марковым недалеко от Екатеринбурга. К концу XVIII в. на Урале, Алтае и Забайкалье было открыто несколько десятков коренных месторождений золота. До 1814 г. в России была добыта всего 21 т золота.
Открытие Л. И. Брусницыным (1814 г.) способа обогащения золотоносных песков и отмена государственной монополии вызвали бурный рост золотодобывающей промышленности во всех районах Урала, Западной Сибири (1827 г.), Алтая (1830 г.), Якутии (1840 г.), Забайкалья (1832 г.), Приамурья (1850 г.), Приморского края (1870 г.). Россия стала основной золотодобывающей державой. После 1850 г. произошло резкое снижение доли добычи русского золота в связи с открытием и разработкой Калифорнийских россыпей. Затем золото было найдено в Австралии, в Америке (Колорадо, Дакота, Невада). К концу XIX в. мировой центр добычи золота переместился в Южную Африку, которая до сих пор остается основным поставщиком золота в капиталистическом мире. Следует отметить, что мировая добыча золота в XX в. сильно зависела от общего состояния экономики капиталистического мира. К 1940 г. в капиталистических странах добывалось 1140 т золота в год. В 1970 г. эта добыча превысила 1380 т в год. В последующие годы наблюдается заметное снижение добычи золота.
Серебро
Из благородных металлов серебро наиболее широко распространено в природе. Содержание его в земной коре составляет 1 • 10-5 % (по массе), что в 20 раз превышает содержание золота и приблизительно равно содержанию металлов платиновой группы. В отличие от золота оно редко встречается в самородном виде. Чаще всего серебро присутствует в рудах цветных металлов (цинка, свинца и др.) в виде сульфидных соединений.
Красивый внешний вид серебра и возможность длительного хранения, несомненно, привлекали внимание. Если желтый цвет золота ассоциировался у древних людей с солнцем, то блестящий белый цвет серебра — с луной, что отразилось в названиях этого металла. Более позднее латинское название серебра — аргентум — происходит от латинского корня белый, блестящий. Наряду с золотом и медью относится к числу первых металлов, освоенных человеком. Уже с глубокой древности в Южной Европе, на Ближнем и Среднем Востоке серебряная утварь передавалась по наследству. Серебро в виде слитков и рубленных кусков металла служило торговым эквивалентом.
Самые ранние крупные разработки серебра велись в Восточной части Малой Азии примерно в 4 тысячелетии до н. э. Позднее серебряные месторождения разрабатывались в Армении и Бактрии (верхнее и среднее течение Аму-Дарьи). Около 500 лет до и. э. началась разработка серебряно-свинцовых руд в Греции на знаменитых Лаурионских рудниках, которые в течение нескольких столетий были основой экономического могущества Афин; здесь в течение нескольких столетий было добыто более 77 тыс. т серебра. В более позднее время (VIII—XV вв.) серебро добывали в Трансильвании (Румыния) и Богемии (Чехия).
Особенно большой подъем в добыче и получении серебра произошел после открытия Америки. В Мексике, Боливии и Перу были открыты крупные и богатые месторождения серебра.
В России добыча серебра велась с древних времен в Закавказье и Башкирии. Однако до XVIII в. Русское государство не имело своей промышленности благородных металлов. Крупные месторождения серебра в Забайкалье, на Алтае, в Средней Азии и на Кавказе стали разрабатываться лишь в XVIII в. Доля русского серебра в мировом добыче была ничтожна (2,92 % в 1912 г.). В 1900 г. в России добили всего 3240 кг, в то время как в США — 1803 т, Мексике — 1746 т, Боливии — 355 т. Количество серебра, добываемого в царской России, было недостаточным даже для внутренних потребностей.
По мере увеличения количества добываемого серебра совершенствовалась технология его добычи и очистки. Большой вклад в развитие металлургии серебра внесли русские ученые и мастера. Ивану Мокееву, мастеру Московского монетного двора, впервые удалось отделить золото от серебра. В 1721 г. из полученного по его способу золота и серебра были отчеканены специальные медали.
В 1752 г. академик У. X. Сальхов предложил разделить золото и серебро азотной кислотой. Иван Шлаттер ввел пирометаллургический способ разделения серебра и золота, после чего следовала гидрометаллургическая обработка азотной кислотой полученного серебристого золота. Этот комбинированный способ аффинажа применяли на Петербургском монетном дворе до 1820 г.
Теоретические основы процесса цианирования были заложены П. Р. Багратионом, показавшим, что золото и серебро хорошо растворяются в слабых водных растворах щелочных цианидов. Он также установил ускоряющее действие воздуха на растворение золота и серебра и доказал возможность осаждения золота и серебра из цианистых растворов неблагородными металлами.
В 1802 г. француз д'Арсе изобрел аффинаж серебра серной кислотой. В этом процессе неочищенное серебро растворяют в кипящем медном купоросе, золото осаждается на дне, а серебро восстанавливается до металла медью или железом. Этот процесс получил широкое распространение в XIX в., но затем был вытеснен электролизом, при помощи которого из неочищенного серебряного анода получают кристаллическое серебро чистотой 99,9 %.
Платиновые металлы
Археологические исследования показывают, что впервые люди встретились с платиной тысячелетия назад. Самородки платины находили вместе с золотом и называли «белым золотом» (Египет, Испания, Абиссиния), «лягушачьим» золотом (о. Борнео), «белым свинцом» (Восточная Сибирь). Уже в древние времена платину и ее сплавы с золотом использовали для изготовления зеркал, ювелирных изделий и украшений, бытовой утвари (Древний Египет 700 лет до н. э., римские колонии на Пиренейском полуострове 1 тыс. лет до и. э., государство инков на севере Эквадора, Колумбия).
К началу нашей эры платина была забыта и вновь открыта сравнительно недавно, после завоевания испанскими конкистадорами Южной Америки. Первое упоминание в средневековых европейских источниках о платине, как «светлом не плавящемся» металле было сделано итальянцем Ю. Скалингером в 1537 г. Приоритет же открытия платины признан за доктором Вудом (1749 г.). Первое научное описание платины было опубликовано Уотстоном в трудах Королевского общества в 1749—1750 гг. (Англия).
К концу XVIII столетня тяжелый белый металл все больше привлекает внимание химиков. Началось подробное изучение и разработка технологии получения койкой платины. Чистую платину впервые удалось получить в 1803 г. Волластону, ему же принадлежит разработка первого промышленного способа получения ковкой платины. Подробное изучение платиновой руды позволили ему в том же году обнаружить еще два элемента — палладий и родий. В 1804 году Теннант выделил иридий и осмий из черного осадка, оставшегося после растворения платиновой руды в царской водке. Последним элемент платиновой группы был открыт только через 40 лет. Он был выделен из уральской платиновой руды профессором Казанского Университета К. К. Клаусом и назван им в честь России рутением.
Открытие в России платины как спутника золота относится к первой половине XIX в. (1819 г.). Первая промышленная платиновая россыпь была обнаружена на Урале в 1824 г. управляющим Гороблагодатскими горными заводами Н. Р. Мамышевым. Ему же принадлежат первые в России работы по очистке и изготовлению изделий из платины. До 1936 г., т. е. до разработки способа получения металлов платиновой группы из шламов медноникелевого производства, Урал давал большую часть мировой продукции металлов платиновой группы.
Роль русских ученых в развитии платинового дела, в изучении химии, металлургии, физикохимии и металловедения платиновых металлов очень велика. Большое значение для развития промышленности благородных металлов имела работа П. Г. Соболевского по изысканию сравнительно простого и безвредного способа аффинажа и получения ковкой платины. Работа этого ученого по получению ковкой платины была первым научным трудом но порошковой металлургии. Современником П. Г. Соболевского К. К. Клаусом была создана химия платиновых металлов (XIX в.), разработаны методы разделения и аффинажа платиновых металлов, причем методы получения чистых платины и родня использовали в промышленности вплоть до 1929 г. Промышленный аффинаж уральской платины был организован в 1879 г. на Тентелевском заводе в Петербурге. Работами по аффинажу руководил Ф. В. Вильм, которому принадлежит также способ получения палладия через палладозамин, применяемый повсеместно до сих пор.
После Великой Октябрьской социалистической революции под руководством академиков Л. А. Чугаева и И. И. Черняева сотрудниками Института по изучению платины, а затем Института общей и неорганической химии (В. В. Лебединским, И. К. Пшеницыным, С. Е. Красиковым, Н. И. Подкопаевым, О. Е, Звягинцевым и др.) совместно с работниками промышленности (проф. Н. И. Барабошкиным, А.В.Мироновым, Н. Ф. Федоровым и др.) были решены важнейшие проблемы аффинажа платиновых металлов, их разделения и получения спектрально чистых золота, платины и палладия. Решение этих проблем позволило обеспечить нашу промышленность необходимыми платиновыми металлами.
С начала 1900 г. Н. С. Курнаков с сотрудниками провел цикл работ по исследованию металлических сплавов, особенностей их образования II влиянию различных факторов на их структуру и свойства. Эти исследования физических и химических свойств компактных благородных металлов и их сплавов, работы по построению диаграмм состояния, диаграмм состав—свойство и выявлению особенностей физико-химического взаимодействия благородных металлов в дальнейшем продолжались в АН СССР под руководством В. Л. Немилова, А. А. Рудницкого, были продолжены под руководством Е. М. Савицкого, в МГУ им. М. В. Ломоносова и других организациях СССР.
За рубежом основные исследования благородных металлов сосредоточены в специальных лабораториях фирм «Джонсон Маттей и К» (Англия) и «Энгельгардт Кемикел Корпорейшен» (США), а также в Исследовательском институте металлохимии и благородных металлов (ФРГ). Среди зарубежных ученых следует отметить Е. Рауба, Оборовского и Цвигмана, Джаффи и Кнаптона, Лоебиха и Харриса, Шуберта, Дарлинга, работы которых связаны с исследованием структуры, механических и физических свойств благородных металлов, построением диаграмм состояния, изучением влияния различных факторов на хрупкость и обрабатываемость платиновых металлов.
