Tính chất vật lí, hóa học, công thức và ứng dụng của Vàng

Hệ thống kiến thức về nguyên tố vàng cùng tính chất vật lí, hóa học, công thức và ứng dụng của vàng trong các lĩnh vực của đời sống. Đây là nguồn kiến thức quan trọng giúp các em đạt điểm cao môn Hóa trong các kỳ thi.

1. Vàng là gì?

Vàng là một kim loại quý có màu vàng sẫm, ánh đỏ. Tên  Latinh của nó là Aurum, ký hiệu là Au. Vàng nguyên chất là một kim loại tương đối mềm, dễ dàng dát mỏng và kéo dài, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt(nhưng do giá thành cao nên ít được sử dụng).

- Cấu hình electron: [Xe] 4f145d10 6s1

- Số hiệu nguyên tử: 79

- Khối lượng nguyên tử: 197 g/mol

- Vị trí trong bảng tuần hoàn

+ Ô: số 79

+ Nhóm: IB

+ Chu kì: 6

- Đồng vị: ¹⁹⁵Au, ¹⁹⁶Au, ¹⁹⁷Au, ¹⁹⁸Au, ¹⁹⁹Au.

- Độ âm điện: 2,54

Về mặt hóa học, vàng là kim loại chuyển tiếp và là nguyên tố nhóm 11. Au (vàng) là một trong những nguyên tố hóa học ít phản ứng nhất và có dạng rắn trong điều kiện tiêu chuẩn.

Vàng được hình thành nhờ nước và động đất. Khi xảy ra động đất sẽ gây ra hiện tượng đứt gãy địa chất, tạo nên các khe hở nhiều vô số trên mặt đất. Nước nhanh chóng chảy vào các khe hở. Nhưng điều kỳ diệu xảy ta ở khoảng 10km dưới lòng đất, nơi có ấp suất và nhiệt độ cực kỳ cao. Đây là môi trường lý tưởng cộng với việc nước mang nồng độ cao các chất cacbon dioxit và silic dioxit cùng một số chất khác kết hợp với nhau tạo thành vàng.

Các hiện tượng dư chấn và các trận động đất khác khiến những khe hở mở rộng hơn làm cho áp suất giảm đột ngột, đẩy nhanh quá trình bay hơi của nước và các hạt vàng tồn tại trong môi trường này sẽ lập tức kết tủa. Đây là quá trình kiến tạo trong vỏ trái đất được lặp đi lặp lại giúp hình thành lớp vàng trầm tích.

2. Tính chất vật lý của vàng

- Vàng là kim loại mềm, màu vàng, dẻo. Vàng có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, chỉ kém bạc và đồng.

- Vàng có khối lượng riêng là 19,3g/cm³, nóng chảy ở 1063⁰C.

- Cách nhận biết vàng: Sử dụng hỗn hợp nước cường toan, vàng tan dần

Au + HNO₃ (đặc) + 4HCl (đặc) → H[AuCl₄] + NO + 2H₂O

3. Tính chất hóa học của vàng

- Vàng là kim loại quý có tính khử rất yếu

- Au không phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh

- Au phản ứng với Cl₂, P ở nhiệt độ cao: 2Au + 3Cl₂ à 2AuCl₃

- Au không bị oxi hóa trong không khí dù ở nhiệt độ nào và không bị hòa tan trong axit, kể cả HNO₃ nhưng vàng bị hòa tan trong một số trường hợp sau:

+ Nước cường toan (hỗn hợp 1 thể tích HNO₃ và 3 thể tích HCl đặc).

Au + HNO₃ (đặc) + 4HCl (đặc) → H[AuCl₄] + NO + 2H₂O

+ Dung dịch muối xianua của kim loại kiềm, như NaCN, tạo thành ion phức [Au(CN)₂]-.

4Au + 8NaCN (đặc) + O₂ + H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

4. Điều chế vàng

Để điều chế vàng ta dùng phương pháp thủy luyện để điều chế vàng tinh khiết bằng Zn:

+ Để tinh luyện vàng lẫn trong đất đá ta có thể hòa tan khoáng có chứa vàng vào dung dịch NaCN ta sẽ thu được dung dịch muối phức của vàng.

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH.

+ Tiếp đến ta dùng kim loại Zn để khử ion Au⁺.

Zn + 2Na[Au(CN)₂] → Na₂[Zn(CN)₄]+2Au.

Thông qua cách này ta có thể thu được vàng tinh khiết có lẫn trong đất đá.

5. Ứng dụng của Vàng trong đời sống

Vàng được ứng dụng rộng rãi trong việc sử dụng và trao đổi tiền tệ, đầu tư, làm nữ trang, thiết bị y học, thực phẩm, đồ uống, ứng dụng trong ngành công nghiệp điện tử…

- Ứng dụng phổ biến nhất của vàng là làm đồ trang sức. Vàng được sử dụng làm buillon và trong đồ trang sức. Đồ trang sức tiêu thụ khoảng 75% tổng số vàng sản xuất. Vàng cho đồ trang sức có thể được cung cấp một loạt các màu sắc tùy thuộc vào kim loại được hợp kim (trắng, đỏ, xanh dương, xanh lá cây, vv). Kim loại này có trong thiên nhiên ở dạng quặng hoặc hạt vàng trong đá và trong các mỏ bồi tích tự nhiên và cũng là một trong số kim loại đúc tiền. 

- Vàng keo được thêm vào thủy tinh để tô màu đỏ hoặc tím, và vàng kim loại được sử dụng như một lớp màng mỏng trên cửa sổ của tòa nhà lớn để phản chiếu sức nóng của tia mặt trời. Mạ điện vàng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử để bảo vệ các thành phần đồng của chúng và cải thiện khả năng hàn của chúng.

- Vàng còn dùng để chữa bệnh đau nhức răng.

- Vàng cũng được dùng làm một món trang sức khác đó là răng vàng. Có thể là răng sứ bọc vàng hoặc răng hoàn toàn bằng vàng mà không gây tổn hại cho sức khỏe.

- Vàng còn được sử dụng trong việc điều trị các bệnh về da và bệnh viêm khớp. Nó có tác dụng giảm đau, giảm sưng, làm lành các vết tổn thương về xương nhanh chóng.

- Trong ẩm thực: Vì vàng tương tác sinh học rất tốt với cơ thể người, nó có thể được dùng trong những món ăn đắt tiền ở những nhà hàng sang trọng. Chẳng hạn như món bò bít tết dát vàng có giá lên tới hàng trăm đô một phần.

- Vàng là một loại kim loại có tính dẫn điện khá tốt, chỉ sau bạc và đồng. Vàng lại không bị oxy hoá và khó hao mòn. Do đó, nó thường được sử dụng trong các bo mạch điện tử nhỏ, cần sự bền bỉ như là bo mạch điện thoại, máy tính.