Nem mind arany...
Ki ne hinné szívesen, hogy az ajándékba kapott nyaklánc valódi arany - annak
ellenére, hogy zöldre festi a nyakat. De mit szól ehhez a vegyész?
Először is azt érdemes tisztáznunk, hogy mi a "valódi arany". A nyaklánc nem
lehet "tiszta" arany - hiszen a 100%-os vagy 24 karátos arany túl puha az
ékszerekhez. Az ötvösök rendszerint 14 és 18 karátos arannyal dolgoznak; ezekben
14/24, illetve 18/24 tömegrész arany van. (A karátot kb. 1300 óta használják. Az
Egyesült Államokban 10 karátos lehet a legkisebb aranytartalmú ékszer, de fél
karát hibát is megengednek, ezért előfordulhat, hogy a 10 karátos tárgy csak 9,5
karátos, és 39,6 tömegszázalék aranyat tartalmaz. Angliában legalább 9,
Franciaországban legalább 18 karátos arany ékszert szabad csak árulni.) Az
ötvözet összetételét nem jelzi a "karát" megjelölés. A különböző színű
aranytárgyak más-más ötvöző anyagokat tartalmaznak. Az arany palládiummal
készített ötvözete a könnyű fehérarany, a platinával alkotott ötvözete pedig a
nehéz fehérarany. Rendszerint a következő fémekkel érik el az eltérő színeket
(az enyhén zöldes "zöldarany" ötvözetet ritkán használják):
sárga Au, Cu, Ag, Zn
fehér Au, Cu, Ni, Zn
vörös Au, Cu
zöld Au, Ag
Az aranyötvözeteket "savpróbával" tesztelik. A 9-10 karátnál kevesebb aranyat
tartalmazó fémek a salétromsav hatására gyorsan megzöldülnek. Királyvízzel (kb.
azonos mennyiségű salétromsavat és sósavat tartalmazó keverékkel) vizsgálhatók a
18 karátosnál értéktelenebb ötvözetek: a savcseppel érintkező fém azonnal
halvány sárgára változik, mert a színes ötvöző anyagok kioldódnak. A vizsgálatot
sokszor "próbakővel" végzik: a kemény fekete kővel egy kevés fémet dörzsölnek le
a kő felületére és a tesztet itt végzik el, az ékszert pedig ismét hibátlanra
csiszolják.
A fémek oxidálhatóságát, a színes sók kialakulásának lehetőségét főként a
standard elektródpotenciál alapján ítélhetjük meg. Az aranyötvözetek
legfontosabb elemeinek adatai a következők:
Au3+ + 3e- -> Au E0 = 1,42 V
Ag + + e- -> Ag E0 = 0,80 V
Cu2+ + 2e- -> Cu E0 = 0,34 V
Ni2 + + 2e- -> Ni E0 = -0,23 V
Zn2+ + 2e- -> Zn E0 = -0,76 V
Az értékek jelzik, hogy az arany miért "nemesfém": az oxidálásához szükséges
potenciál megközelíti a vizes oldatban elérhető maximumot. Ha az arany, illetve
a réz oxidációjának standard elektródpotenciálját (-1,42, illetve -0,34 V)
összevetjük a salétromsav redukciójának standard elektródpotenciáljával (0,96
V), látjuk, hogy a salétromsav nem oxidálja az aranyat, míg a rezet könnyen
oxidálja. Az oxidáció lehetőségének latolgatásakor azonban azt is figyelembe
kell venni például, hogy a fémion koordinációs vegyület képződése közben
stabilizálódhat az oldatban; az aranyat oldó királyvízben a sósav komplexképző:
Au + 4Cl- + NO3- + 4H3O+ = AuCl4- + NO + 6H2O
Mivel az AuCl4- + 3e- -> Au + 4Cl-
reakcióhoz tartozó standard elektródpotenciál 1,00 V, az arany oldódása a
királyvízben termodinamikailag kedvező. A közönséges (vagy szulfidokkal
szennyezett) levegő elhomályosíthatja az ezüst, a réz vagy a nikkel felszínét,
de az arany a levegő, és külön-külön a koncentrált salétromsav vagy a
koncentrált sósav hatására sem változik. A verejtékben lévő kloridion
meggyorsíthatja az aranyat ötvöző fémek oxidációját, de az arany, ezüst és réz
más fémekkel képzett ötvözetei kevésbé reaktívak, mintha az ötvözetek ideális
oldatok lennének.
Amikor a "valódi arany" allergiás reakciót vált ki, mindig az egyik ötvözőfém a
bűnös, többnyire a nikkel. Néhányan rendkívül érzékenyek erre a fémre. Az
érzékenység rendszerint akkor derül ki, ha aranyozott fülbevalót kezdenek
viselni. Mivel az aranyréteg nagyon vékony, és általában nikkelrétegre kerül,
nem meglepő, hogy a fülbevaló viselője az arany kopása nyomán hosszú ideig
érintkezhet a nikkellel is. A szervezet azonban egy korábbi érintkezés során
"megtanulhatja", miként reagáljon ezekre az ionokra.
Hogy a nyakat zöldre festő lánc arany-e? A 14 vagy 18 karátos arany legfeljebb
csak annak a bőrét színezi, aki királyvizet izzad. Az aranyozott ajándék inkább
okozhat csalódást, ám Agricola arra emlékeztet, hogy ez nem az elemek hibája:
"ha a férfiak arannyal, ezüsttel, drágakővel hatalmukba kerítik az asszonyokat,
sokakat becstelenségre késztetnek, megvesztegetik a bírákat, és számtalan
erkölcstelenséget követnek el, nem a fémeket kell okolni, hanem a férfiak lángra
gyújtott, gonosz szenvedélyét".
A Journal of Chemical Education 1999. februári számában megjelent cikk alapján.
Az ókori Róma ötvösművészete
Az ókori Rómában a kifinomultabb ékszerek mind görög vagy etruszk eredetűek
voltak A római hölgyek az ékszereknek inkább a súlyát és mennyiségét nézték,
semmint a minőségét. Az arany nyakékeket, gyűrűket, fülbevalókat, karpereceket,
az arannyal átszőtt hajszalagokat és öveket, hajtűket és bokaláncokat szinte
sohasem hagyták meg az arany mint alapanyag adta nemes formák egyszerűségében.
Általában - vevői kívánsága szerint - a római ötvös mesterek többféle díszítés
kombinációját alkalmazták egy-egy ékszerdarabon: gyöngyöt, drágaköveket, sőt még
értéktelen üvegmasszát is, hiszen még ez is tetszett az előkelő hölgyeknek.
Többségük számára csak az volt a lényeges, hogy az ékszer minél jobban
csillogjon-villogjon. Egyébként az ékszerek egyik legkedveltebb motívuma a kígyó
volt (főleg karperecen és gyűrűkön), amely a termékenységet és a gazdag termést
szimbolizálta.
A dákoknál más volt a helyzet: Daciában az ezüstművesség ért el kiemelkedő
eredményeket, s a dák hölgyek is jobban kedvelték az ezüstöt, mint az aranyat.
Azt vallották, ha arany ékszert viselnek, az legyen minél egyszerűbb, hagyja
érvényesülni viselőjének egyéniségét is. Ezüst nyakpereceik fonott mintával
készültek, karpereceiken, gyűrűiken előszeretettel ábrázoltak növényi
motívumokat. A dák nők nem kedvelték a súlyos, nehéz ékszereket, ezért inkább
vékony karpereceket és nyakláncokat készítettek számukra. Ezek még jobban
kiemelték eredendő szépségüket.
Csupa arany
Mióta ismerik az emberek az aranyat?
Valószínűleg a neolitikum (a kőkorszak későbbi része) óta. Az egyiptomiak Kr. e.
3000 táján már felhasználták a pénzérmékben.
Miért kedvelik annyira?
Nemcsak a színe miatt. Más anyagokkal alig reagál, ellenáll a korróziónak. A
savakban nem oldódik, csak a sósav és a salétromsav keveréke, a "királyvíz"
oldja. A tiszta fém jól alakítható. Más fémekkel, például ezüsttel ötvözve
keményebbé válik. Nagyon jól vezeti a hőt és az áramot.
Más anyagokkal nem keveredik?
Andreas Cassius 1685-ben felfedezte, hogy ha a királyvízben feloldott
aranydarabhoz egy kis vizet, majd egy kis ónt adnak, bíbor színű anyag -
"Cassius-féle aranybíbor" - keletkezik. Ez kolloid ón-hidroxidra telepedő
aranykolloid. Az arany történetének egyik nevezetes "hibáját" a XVII. századi
spanyolok követték el, akik eldobták azt a fehér anyagot, amelyről később
kiderült, hogy arany és platina ötvözete.
Nem szokatlan az arany színe?
Az aranyat részben ezért kedvelik. Az aranyatomok magtöltése szokatlanul nagy,
ami az elektronokat nagy sebességre gyorsítja fel. Az elektronok tömege megnő és
pályáik összehúzódnak (ez az úgynevezett "relativisztikus hatás"). Emiatt az
atomok a látható tartományban is elnyelnek fényt (az ezüsttől eltérően), és az
elem arany színben jelenik meg.
Hogyan bányásszák?
Az arany sűrűsége nagyon nagy (19,6 g/cm3). Kezdetben arra alapozták az
elválasztását, hogy az aranyszemcsék gyorsabban ülepednek le a felkevert vízből.
Az ókori Rómában az összezúzott köveket tüskés bokrokon mosták át, hogy az
aranyszemcsék fennakadjanak. Később rájöttek, hogy a higany amalgámozhatja az
összezúzott kőben található aranyat, s az amalgámból (amely kb. 50 százalék
aranyat tartalmaz), a higany desztillálással eltávolítható. Ezt az eljárást
néhány brazil bányában ma is alkalmazzák, de a higanygőzök mérgezőek. Az 1880-as
években mutatták ki, hogy a lúgos cianidoldatban, levegő jelenlétében, az arany
feloldódik. Ha az oldathoz cinket adunk, kiszorítja a kevésbé reakcióképes
aranyat:
4Au + 8CN- + O2 + 2H2O -> 4[Au(CN)2]- + 4 OH-
2[Au(CN)2]- + Zn -> 2Au + [Zn(CN)4]2-
Van arany a tengerben?
Igen, de kinyerése nem gazdaságos.
Van más mód is az arany előállítására?
Egy szokatlan baktérium, a Thiobacillus ferrooxidans lebontja a szulfidérceket,
és az aranyat "kiszabadítja" (a baktérium azért furcsa, mert a savas környezetet
kedveli). Néhány növény, például a Brassica juncea nevű indiai mustár (a
káposzta egyik távoli rokona) magába gyűjti a talajból az aranyat, ha a földet
ammónium-tiocianáttal permetezik be. A reagens komplexet képez az arannyal.
A pénzen kívül mire használják az aranyat?
Mivel az arany közömbös elem és jól vezeti az áramot, elektronikus alkatrészekbe
építik be. A gyógyászatban is alkalmazzák, például köszvényellenes szerekben.
Rákellenes gyógyszerekben is kísérleteznek az arannyal.
Soundbite molecules
Education in Chemistry, 2000. július
