Vàng, một trong những kim loại quý hiếm và được săn đón nhất trên thế giới, không chỉ là biểu tượng của sự giàu có và quyền lực mà còn là một nguyên tố hóa học với nhiều ứng dụng quan trọng. Trong bài viết này, yeuhoahoc.edu.vn dẽ cùng bạn đọc khám phá định nghĩa, lịch sử, và vị trí của nguyên tố vàng trong bảng tuần hoàn hóa học.
Giới thiệu về nguyên tố Vàng
Định nghĩa
Vàng, với tên tiếng Anh là “Gold” và ký hiệu hóa học là “Au” (từ từ Latinh “Aurum” nghĩa là “bình minh sáng chói”), là nguyên tố hóa học có số nguyên tử là 79. Thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp, vàng nằm ở chu kỳ 6 và nhóm 11 trong bảng tuần hoàn. Được biết đến với đặc tính dẻo, dẫn điện tốt, không phản ứng với hầu hết các hóa chất, vàng từ lâu đã trở thành kim loại được ưa chuộng trong nhiều ứng dụng từ trang sức đến công nghiệp.
Lịch sử hình thành nguyên tố Vàng
Vàng là một trong những kim loại quý hiếm được con người biết đến sớm nhất. Các bằng chứng khảo cổ cho thấy con người đã sử dụng vàng từ thời tiền sử, khoảng 7.000 năm trước Công nguyên.
Các thời điểm chính trong lịch sử khám phá bao gồm:
- 3.000 trước Công Nguyên: Ai Cập cổ đại đã sử dụng vàng để chế tác trang sức và vật phẩm phục vụ nghi lễ.
- 2.500 TCN: Vàng được sử dụng làm tiền tệ ở Mesopotamia.
- 1.500 TCN: Vàng được sử dụng làm đồ trang sức và đồ vật trang trí ở Hy Lạp cổ đại và La Mã cổ đại.
- Thế kỷ 15: Vàng được Christopher Columbus mang về châu Âu từ châu Mỹ.
- Thế kỷ 19: Cơn sốt vàng California và Klondike dẫn đến sự gia tăng sản xuất vàng trên toàn thế giới.
Nguyên tố Vàng trong bảng tuần hoàn hóa học
- Vàng nằm ở nhóm 11 (nhóm IB) và chu kỳ 6 trong bảng tuần hoàn hóa học.
- Vàng là một kim loại chuyển tiếp.
- Vàng có cấu hình electron hóa trị là 6s1 4f14 5d10.
| Nhóm | Chu kỳ | Nguyên tử khối (u) | Khối lượng riêng g/cm3 | Nhiệt độ nóng chảy (K) | Nhiệt độ bay hơi
K |
Nhiệt dung riêng
J/g.K |
Độ âm điện | Tỷ lệ trong vỏ Trái Đất
mg/kg |
| 11 | 6 | 196,966569(4) | 19,282 | 1337,33 | 3129 | 0,129 | 2,54 | 0,004 |
Tính chất của nguyên tố Vàng
Tính chất vật lý
- Màu sắc: Vàng có màu vàng đặc trưng.
- Trạng thái: Vàng ở trạng thái rắn ở điều kiện tiêu chuẩn.
- Độ cứng: Vàng là một kim loại mềm, dễ dát mỏng và kéo thành sợi.
- Mật độ: Vàng có mật độ cao, 19,3 g/cm³.
- Nhiệt độ nóng chảy: Vàng có nhiệt độ nóng chảy cao, 1.064 °C.
- Tính dẫn điện và dẫn nhiệt: Vàng là một conductor tốt của điện và nhiệt.
- Khả năng phản xạ ánh sáng: Vàng có khả năng phản xạ ánh sáng cao, tạo nên độ bóng đặc trưng.
Tính chất hóa học
- Tính khử: Vàng có tính khử yếu.
- Tính oxi hóa: Vàng có tính oxi hóa rất yếu.
- Khả năng phản ứng: Vàng không phản ứng với hầu hết các axit và bazơ.
- Khả năng hòa tan: Vàng chỉ tan trong dung dịch nước cường toan (hỗn hợp axit nitric và axit hydrochloric).
- Độ bền hóa học: Vàng có độ bền hóa học cao, không bị oxi hóa hay ăn mòn bởi hầu hết các chất hóa học.
Ứng dụng của nguyên tố Vàng
Trang sức và đồ vật trang trí
Vàng được sử dụng rộng rãi để làm đồ trang sức như nhẫn, vòng cổ, hoa tai, lắc tay, v.v. Vàng cũng được dùng để chế tác các đồ vật trang trí như tượng, tranh, đồ gia dụng cao cấp, v.v.
Tiền tệ
Vàng được sử dụng làm tiền tệ từ thời cổ đại. Ngày nay, vàng vẫn được coi là một tài sản dự trữ quan trọng bởi các ngân hàng trung ương và các nhà đầu tư.
Nha khoa
Vàng được sử dụng trong nha khoa để làm mão răng, cầu răng, trám răng và các phục hình nha khoa khác. Vàng có độ bền cao, ít bị ăn mòn và tương thích sinh học tốt với cơ thể con người.
Điện tử
Vàng được sử dụng trong các thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính, mạch điện tử, v.v. Vàng có khả năng dẫn điện tốt, chống ăn mòn và có thể được dát mỏng để tạo thành các linh kiện điện tử.
Y học
Vàng được sử dụng trong y học để điều trị một số bệnh như viêm khớp dạng thấp, lupus ban đỏ và ung thư. Vàng cũng được sử dụng trong các phương pháp chẩn đoán hình ảnh như chụp X-quang và chụp CT.
Ngoài ra, Vàng còn được sử dụng trong:
- Công nghiệp: Vàng được sử dụng trong sản xuất các thiết bị công nghiệp như lò nung, nồi nấu, v.v.
- Nghệ thuật: Vàng được sử dụng để vẽ tranh, dát tranh, làm tượng, v.v.
- Khoa học: Vàng được sử dụng trong các nghiên cứu khoa học như nghiên cứu vật liệu, nghiên cứu y học,…
Điều chế và sản xuất nguyên tố Vàng
Điều chế vàng
Điều chế trong phòng thí nghiệm
- Phương pháp thủy luyện:
Phương pháp này sử dụng dung dịch nước cường toan (hỗn hợp axit nitric và axit hydrochloric) để hòa tan quặng vàng. Sau đó, cho dung dịch này tác dụng với kim loại kẽm để khử vàng ra khỏi dung dịch. Vàng thu được sẽ được nung nóng để loại bỏ tạp chất.
Phương trình điều chế:
4Au + 8HNO3 + HCl → 4AuCl3 + NO + 2H2O
AuCl3 + 3Zn → Au + 3ZnCl2
- Phương pháp điện phân:
Phương pháp này sử dụng dung dịch muối vàng (ví dụ như AuCl3) và cho dòng điện chạy qua dung dịch. Vàng sẽ được lắng đọng trên catôt.
Phương trình điều chế:
AuCl3 + 3e- → Au + 3Cl-
Điều chế trong công nghiệp
- Phương pháp tuyển nổi:
Phương pháp này sử dụng các hóa chất để tạo ra bọt khí bám vào các hạt vàng. Bọt khí sau đó sẽ được đưa lên bề mặt dung dịch và thu gom. Vàng thu được sẽ được nung nóng để loại bỏ tạp chất.
- Phương pháp xyanua hóa:
Phương pháp này sử dụng dung dịch natri xyanua (NaCN) để hòa tan quặng vàng. Sau đó, cho dung dịch này tác dụng với kẽm để khử vàng ra khỏi dung dịch. Vàng thu được sẽ được nung nóng để loại bỏ tạp chất.
Phương trình điều chế:
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
2Na[Au(CN)2] + Zn → Au + 2NaCN + Zn(CN)2
Sản xuất vàng
Vàng được sản xuất từ quặng vàng. Quặng vàng là loại đá chứa vàng. Quặng vàng có thể được khai thác từ mỏ lộ thiên hoặc mỏ hầm lò.
Quá trình sản xuất vàng bao gồm các bước sau:
- Khai thác: Quặng vàng được khai thác từ mỏ lộ thiên hoặc mỏ hầm lò.
- Xử lý quặng: Quặng vàng được nghiền nhỏ và sau đó được xử lý bằng các phương pháp tuyển nổi hoặc xyanua hóa để thu hồi vàng.
- Tinh luyện: Vàng thu được từ quá trình xử lý quặng được tinh luyện để loại bỏ tạp chất.
- Đúc: Vàng tinh khiết được đúc thành các thỏi vàng hoặc các dạng khác.
Phản ứng của nguyên tố Vàng
Phản ứng với nước cường toan
Vàng tan trong dung dịch nước cường toan (hỗn hợp axit nitric và axit hydrochloric) để tạo thành muối vàng (III) clorua (AuCl3).
Phương trình phản ứng:
Au + 4HNO3 + HCl → AuCl3 + NO + 2H2O
Phản ứng với dung dịch xyanua
Vàng tan trong dung dịch natri xyanua (NaCN) để tạo thành phức chất natri dicyanoaurat (I) (Na[Au(CN)2]).
Phương trình phản ứng:
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Phản ứng với clo
Vàng phản ứng với khí clo ở nhiệt độ cao để tạo thành vàng(III) clorua (AuCl3).
Phương trình phản ứng:
2Au + 3Cl2 → 2AuCl3
Phản ứng với thủy ngân
Vàng có thể tan trong thủy ngân, tạo ra một hợp chất, tuy nhiên, điều này không được coi là một phản ứng hóa học.
Ví dụ cụ thể:
- Khi cho Vàng vào dung dịch axit nitric loãng, không có hiện tượng gì xảy ra.
- Khi cho Vàng vào dung dịch nước cường toan, Vàng sẽ tan và dung dịch chuyển sang màu vàng.
- Khi cho Vàng vào dung dịch natri xyanua, Vàng sẽ tan và dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt.
- Khi nung nóng Vàng trong khí clo, Vàng sẽ cháy và tạo thành khói màu vàng nâu.
Lưu ý:
- Vàng là một kim loại quý hiếm nên cần cẩn thận khi thực hiện các phản ứng hóa học với Vàng.
- Các phản ứng hóa học của Vàng có thể xảy ra chậm chạp và cần có thời gian để quan sát kết quả.
Vấn đề an toàn của nguyên tố Vàng
Trộm cắp
- Vàng là một kim loại dễ di chuyển và có thể dễ dàng bị đánh cắp. Do đó, cần bảo quản vàng ở nơi an toàn, chẳng hạn như két sắt hoặc hầm an toàn.
- Khi đeo trang sức vàng, cần cẩn thận ở những nơi đông người và tránh đeo những món trang sức quá đắt tiền.
Lừa đảo
- Có nhiều kẻ lừa đảo lợi dụng giá trị cao của vàng để thực hiện các hành vi lừa đảo, chẳng hạn như bán vàng giả hoặc hứa hẹn lợi nhuận cao từ các khoản đầu tư vào vàng.
- Cần cẩn thận với những lời chào mời quá tốt đẹp và chỉ mua vàng từ những nguồn uy tín.
An toàn sức khỏe
- Một số hợp chất của vàng, chẳng hạn như natri xyanua, có thể gây độc cho con người. Do đó, cần cẩn thận khi sử dụng các hợp chất này và tuân thủ các biện pháp an toàn.
Tác động môi trường
- Việc khai thác và sản xuất vàng có thể gây ra một số tác động tiêu cực đến môi trường, chẳng hạn như ô nhiễm nước và phá rừng.
- Cần lựa chọn mua vàng từ những nguồn khai thác và sản xuất có trách nhiệm với môi trường.
Dưới đây là bản tóm tắt các thông tin cơ bản về nguyên tố Vàng mà chúng tôi đã thu thập. Mời bạn đọc tiếp và khám phá thêm thông tin về chủ đề này!
Chúng tôi mong rằng bạn đã có được một cái nhìn toàn diện và chi tiết về nguyên tố Vàng qua bài viết này. Nếu có bất cứ thắc mắc nào hoặc bạn muốn tìm hiểu thêm, hãy thoải mái để lại lời bình luận ở phía dưới!
