Nem mind arany ami fénylik

Ki ne hinné szívesen, hogy az ajándékba kapott nyaklánc valódi arany-e – 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 tisztaságú túl puha az ékszerekhez. Az ötvösök rendszerint 14 és 18 karátos arannyal dolgoznak; ezekben 14/24, illetve 18/24 tömegrész színarany 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 a színarany, 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.

Aranyra lehet valaki allergiás?

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.

Mióta ismerik az emberek az aranyat?

Valószínűleg a neolitikum (a kőkorszak későbbi része) óta. Az egyiptomiak Kr. e. 3000 táján már felhasználták a pénzérmékben.

Arany – 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 színarany a tengerben?

Igen, de kinyerése nem gazdaságos.
Van más mód is az előállítására?
Egy szokatlan baktérium, a Thiobacillus ferrooxidans lebontja a szulfidérceket, és a színaranyat „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 ez a nemesfém közömbös elem és jól vezeti az áramot, elektronikus alkatrészekbe építik be. A gyógyászatban is alkalmazzák, például köszvényellenes szerekben. Rákellenes gyógyszerekben is kísérleteznek az arannyal.