Тетрахлороаурат(III) водорода

Тетрахлороаура́т(III) водоро́да (золотохлористоводородная кислота). Продажный реактив (в ампулах) имеет состав H[AuCl₄] · Шаблон:MathH₂O, где Шаблон:Math = 3 или 4.

Получение

Получение раствора H[AuCl₄]

Металлическое золото растворяют в царской водке:

<chem>Au + HNO3 + 4HCl -> H[AuCl4] + NO + 2H2O</chem>

Избыток азотной и хлористоводородной кислот удаляют упариванием, полученный раствор разбавляют до требуемой концентрации. Описанная методика или её варианты<ref name="x1">Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. 1974. М.: Химия. С. 169.</ref><ref>Руководство по неорганическому синтезу. Т. 4. Под ред. Г. Брауэра. М.: Мир, 1985. С. 1106.</ref> в основном используется в лабораторной практике, хотя похожие способы применяются и в производстве. Азотная кислота в данном случае играет двойную роль — окислителя и катализатора (точнее, катализатором являются оксиды азота). В качестве окислителя могут выступать и другие вещества, в частности, кислород воздуха, поэтому возможно снижение концентрации HNO₃, как особо экологически опасного реагента, до уровня, обеспечивающего только каталитическое действие<ref>Новоселов Р. И., Макотченко Е. В. Применение кислорода как экологически чистого реагента для окисления цветных и благородных металлов, сульфидных минералов // Химия в интересах устойчивого развития. 1999. Т. 7. С. 321—330.</ref>. Для большей эффективности такие процессы проводят в автоклавах, регулируя давление и температуру.

Другой способ получения H[AuCl₄] предполагает анодное растворение металлического золота в соляной кислоте:

<chem>Au + 4HCl - 3e^- -> [AuCl4]- + 4H+</chem>

Чтобы предотвратить выделение золота на катоде, электролиз проводится в ячейке с мембраной. Способ, в частности, используется для приготовления электролита при электрохимическом аффинаже золота. Часть золота присутствует в растворе в виде хлоридных комплексов золота(I) [AuCl₂]⁻<ref name="x4">Белеванцев В. И., Пещевицкий Б. И., Земсков С. В. Новые данные по химии соединений золота в растворах.// Известия Сибирского отделения АН СССР, сер. хим. наук. 1976. № 4, вып. 2. С. 24—45.</ref>, что важно при низких концентрациях.

Раствор H[AuCl₄] можно получить также прямым действием хлора или хлорной воды на металлическое золото в солянокислом растворе:

<chem>2Au + 3Cl2 + 2HCl -> 2H[AuCl4]</chem>

Реакция лежит в основе широко используемого процесса «гидрохлорирования», применяемого для извлечения золота, в том числе из электронного лома и другого «богатого» сырья.

Помимо указанных, существует много других способов перевода золота в раствор, различающихся выбором окислителя (пероксид водорода, гипохлориты) или вариациями условий. Возможно также получение H[AuCl₄] не из металлического золота, а например, растворением предварительно полученных трихлорида (Au₂Cl₆) или [[Гидроксид золота(III)|гидроксида (Au₂O₃ · Шаблон:MathH₂O)]] в соляной кислоте, хотя такой путь используется очень редко.

Получение H[AuCl₄] · Шаблон:MathH₂O в твердом состоянии

Раствор, полученный, например, по способу (1), упаривают в чашке на водяной бане до кристаллизации и охлаждают. Иногда, с целью предотвращения разложения и выделения металлического золота, при упаривании рекомендуют в конце пропускать в расплав хлор<ref name="x1"/>. Отбирают выделившиеся кристаллы. Если масса полностью затвердела, то её быстро измельчают в ступке. Хранить продукт необходимо плотно закрытым, в эксикаторе над осушителем. В зависимости от того, в какой момент было остановлено выпаривание, продукт содержит от 3 до 4 молекул воды на одну молекулу H[AuCl₄]. Советские/российские продажные препараты обычно имеют Шаблон:Math = 4, что соответствует содержанию золота 48 %<ref>ТУ 6-09-05-1075-89, www.vniiki.ru/document/3222831.aspx, www.vniiki.ru/document/4616969.aspx</ref>, иные Шаблон:Math = 3<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Физические свойства

Свойства твердого H[AuCl₄] · Шаблон:MathH₂O

Кристаллизуется в виде жёлто-оранжевых игольчатых кристаллов. Реактив очень гигроскопичен. Хорошо растворим не только в воде, но и многих сухих кислородсодержащих органических растворителях: спиртах, простых и сложных эфирах, кетонах. Например, в сухом дибутиловом эфире диэтиленгликоля (дибутилкарбитоле) растворимость превышает 1 моль/л. Насыщенные растворы в органических растворителях часто являются жидкими сольватами определенной стехиометрии.

При нагревании на воздухе твердого H[AuCl₄] · Шаблон:MathH₂O реактив плавится в кристаллизационной воде, быстро темнеет, становится темно-коричневым. Дальнейшее нагревание приводит к разложению с выделением металлического золота и светло-жёлтого порошка, по-видимому, AuCl. После продолжительного нагрева остается только металлическое золото. Значимой потери массы вследствие возгонки Au₂Cl₆ не наблюдается.

Нагревание H[AuCl₄] · Шаблон:MathH₂O в токе хлора при 200 °С приводит к образованию трихлорида золота (Au₂Cl₆)<ref name="x5">Mellor J. W. A comprehensive treatise on inorganic and theoretical chemistry. Vol. 3. 1946. p. 593.</ref>.

При охлаждении H[AuCl₄] · 4H₂O наблюдаются два фазовых перехода, при 290 K и 218 K<ref name="x20">O’Reilly D. E., Peterson E. M., Scheie C. E., Williams J. M. Nuclear magnetic resonance of the aquated proton. II. Chlorauric tetrahydrate. Phase transitions and molecular motion // The Journal of Chemical Physics. 1971. V. 55. N. 12. P. 5629-5635.</ref>.

Кристаллическая структура H[AuCl₄] · 4H₂O моноклинная, группа С2/m, параметры ячейки: Шаблон:Math = 11,78, Шаблон:Math = Шаблон:Math, Шаблон:Math = 8,89 Шаблон:Ao, β = 101,9°, Шаблон:Math = 2. Объем ячейки 473 Шаблон:Ao³. Рассчитанная из кристаллографии плотность равна Шаблон:Nobr. Строение аниона [AuClШаблон:Sub sup]⁻ — правильный квадрат с r(Au-Cl) Шаблон:Nobr. Ион водорода H⁺ связан с двумя молекулами воды и образует ион H₅OШаблон:Sub sup.<ref>Williams J. M., Peterson S. W. A novel example of the [H₅OШаблон:Sub sup] ion. A neutron diffraction study of HAuCl₄·4H₂O. // Journal of the American Chemical Society. 1969. V. 91. N 3. P. 776—777.</ref>. Кристаллические структуры других соединений, содержащих анион [AuClШаблон:Sub sup]⁻, очень разнообразны<ref name="x6">Паддефет Р. Химия золота. М.: Мир, 1982. С. 89</ref><ref>Макотченко Е. В., Байдина И. А., Шелудякова Л. А. Синтез и особенности строения тетрахлороауратов(III) диэтилентриаммония // Журнал неорганической химии. 2011. Т. 56, № 5, С. 762—769.</ref>. Однако сам фрагмент AuCl₄ во всех случаях имеет почти идеальную плоскоквадратную координацию с расстоянием Au—Cl Шаблон:Nobr. Во многих случаях в аксиальных позициях к этому квадрату (над плоскостью или под ней) располагаются другие потенциально донорные атомы, достраивая общее окружение атома золота до тетрагональной (квадратной) пирамиды или бипирамиды. Расстояние до таких аксиальных атомов всегда больше суммы ковалентных радиусов атомов, но часто меньше суммы Ван-дер-Ваальсовых. В этих случаях говорят о координации атома золота Шаблон:Nobr или Шаблон:Nobr.

Свойства водных растворов H[AuCl₄]

Цвет растворов жёлтый, при высокой концентрации оранжевый, при Шаблон:Nobr практически неразличим.

Очень хорошо растворим в воде, концентрация насыщенного при 25 °С раствора составляет 77,9 %, что соответствует 10,34 моля H[AuCl₄] на 1 кг воды<ref name="x8">Миронов И. В., Соколова Н. П., Макотченко Е. В. Активности компонентов в системе золотохлористоводородная кислота — хлорная кислота — вода // Журнал физической химии. 1999. Т.73. № 11. С. 1978—1983.</ref>. Плотность растворов практически линейно зависит от молярной концентрации:

Шаблон:Math (кг/дм³) = 0,998 + 0,251 Шаблон:Math_Au (20 °С).

В спектре поглощения присутствуют две основные полосы: при Шаблон:Math = 31800 см⁻¹ с Шаблон:Math = 5600 л·моль⁻¹ · см⁻¹ и при Шаблон:Math = 44200 см⁻¹ с Шаблон:Math = 40000 л · моль⁻¹ · см⁻¹<ref name="x9">Макотченко Е. В., Малкова В. И., Белеванцев В. И. Электронные спектры поглощения галогенидных комплексов золота(III) в водных растворах. // Координационная химия. 1999. Т. 25, № 4, с. 302—309</ref>. В практических целях (аналитических определениях, научных исследованиях) чаще используют первую из них. В водно-органических и органических средах она может быть сдвинута в красную сторону на 1000—2000 см⁻¹. Для получения качественных спектров необходимо иметь в виду гидролиз [AuCl₄]⁻, поэтому следует выдерживать условие Шаблон:Nobr; наилучшей средой является Шаблон:Nobr HCl.

Удельная ионная электропроводность [AuClШаблон:Sub sup]⁻ равна Шаблон:Math_AuCl4 = 60,3 см² · Ом⁻¹·эк⁻¹ (25 °С, Шаблон:Math_Au = 0,01 моль/л). Определены коэффициенты активности H[AuClШаблон:Sub sup] в водных растворах и растворах соляной или серной кислот<ref name="x8"/><ref>Миронов И. В., Цвелодуб Л. Д. Определение коэффициентов активности комплексов в многокомпонентных растворах при помощи жидких мембран.// Журнал общей химии. 1999. Т. 69. вып. 4. С. 558—564</ref>.

Химические свойства

Сильный электролит, полностью диссоциирует в воде:

<chem>H[AuCl4] -> H^+ + [AuCl4]^-</chem>

Образование простых солей

Являясь сильной кислотой, H[AuClШаблон:Sub sup] может образовывать простые соли по реакциям нейтрализации или обмена без изменения аниона [AuClШаблон:Sub sup]⁻. По стандартной номенклатуре — тетрахлорауриаты, однако в настоящее время повсеместно используется название тетрахлороаураты или хлороаураты (tetrachloroaurates, chloroaurates). Хорошо известны простые соли лития, натрия, калия, рубидия, цезия, аммония общей формулы M[AuClШаблон:Sub sup] · Шаблон:MathH₂O. Растворимость солей в воде в целом уменьшается от Li⁺ к Cs⁺<ref name="x5" />:

Растворимость солей H[AuCl₄]

Ион	Li+	Na+	K+	Rb+	Cs+
Растворимость (20 °C), г/100 г раствора	58	60	38	9	0,8

Наиболее распространены соли натрия Na[AuCl₄] · 2H₂O и калия K[AuCl₄] · 2H₂O, которые могут быть получены кристаллизацией из раствора после упаривания и охлаждения. При длительном высушивании над оксидом фосфора(V) вода частично теряется, полученные продукты приблизительно соответствуют M[AuClШаблон:Sub sup] · 0,5H₂O<ref name="x5" />.

Реакции осаждения

Являясь крупным анионом, [AuClШаблон:Sub sup]^- способен осаждать многие крупные катионы, в том числе комплексные. Так, если Na[AuCl₄] и K[AuCl₄] хорошо растворимы, то соль Cs[AuCl₄] малорастворима. Плохо растворима соль Tl[AuCl₄] · 5H₂O<ref name="x11">Бусев А. И., Иванов В. М. Аналитическая химия золота. М.: Наука, 1973. 263 с.</ref>; соли четвертичных аммониевых оснований (ЧАО): Et₄N[AuCl₄] (Шаблон:Math, где Шаблон:Math — произведение растворимости), Bu₄N[AuCl₄] (Шаблон:Math), Hex₄N[AuCl₄] (Шаблон:Math)<ref name="x12">Макотченко Е. В., Коковкин В. В. Твердоконтактный AuClШаблон:Sub sup — селективный электрод для определения золота(III) в растворах // Журнал общей химии. 2010. Т. 80. Вып. 9. С. 1413—1417.</ref>. Из комплексных малорастворимых солей можно отметить [Au(dipy)Cl₂][AuCl₄] (Шаблон:Math)<ref name="x13" >Миронов И. В., Цвелодуб Л. Д. Равновесия замещения Cl⁻ на пиридин, 2,2’-дипиридил, 1,10-фенантролин в AuClШаблон:Sub sup в водном растворе // Журнал неорганической химии. 2001. Т. 46. № 1. С. 154—159.</ref>; [Co(NH₃)₆][AuCl₄]Cl₂' (Шаблон:Math); [Co(en)₃][AuCl₄]₂Cl (Шаблон:Math)<ref name="x12"/>, где dipy — 2,2'-дипиридил, en — этилендиамин.

Замещение лигандов

Реакции замещения лигандов являются важнейшими в химии золота(III) и золота(I). По обычной классификации золото(III) является типичным металлом класса Б. При всех превращениях в растворе существует только в виде комплексных форм с координационным числом 4 в подавляющем большинстве случаев. По сравнению с комплексами золота(I), скорости процессов замещения (обмена) лигандов обычно невелики. В отличие от большинства ионов других металлов, для золота(III) получение аква-иона [Au(H₂O)Шаблон:Sub sup]³⁺ практически невозможно. Во-первых, он является сильной кислотой и нацело диссоциирует, отщепляя протоны и переходя в смешанные аквагидроксокомплексы. По-видимому, наиболее близким из практически доступных к аква-иону является комплекс [Au(OH)₂(H₂O)Шаблон:Sub sup]⁺, получение которого также требует особых условий и высокой кислотности. Во-вторых, аква-ион является сильным окислителем (Шаблон:Math, оценка<ref name="x4" />), и по этой причине тоже не может устойчиво существовать в водном растворе. Поэтому для золота(III) принят «хлоридный нуль» отсчёта, когда вместо исходного аква-иона рассматривается анион [AuClШаблон:Sub sup]^-. Соответственно, вместо обычных равновесий образования Шаблон:Math, с константами Шаблон:Math, используют равновесия замещения Шаблон:Math, для которых Шаблон:Math. С практической точки зрения это означает, что при любых расчётах, помимо равновесной концентрации входящего лиганда [X⁻], нужно учитывать и равновесную концентрацию замещаемого лиганда [Cl⁻]. Все такие процессы протекают ступенчато. Константы равновесий замещения для [AuCl₄]⁻ приведены ниже

а) X⁻ = Br⁻: Шаблон:Math; Шаблон:Math; Шаблон:Math; Шаблон:Math (20 °C, ионная сила Шаблон:Math)<ref name="x4"/>.

б) X⁻ = OH⁻: Шаблон:Math<ref name="x14">Миронов И. В., Цвелодуб Л. Д. Хлорогидроксокомплексы золота(111) в водных щелочных растворах // Журнал неорганической химии. 2000. Т. 45. № 4. С. 706—711.</ref>; Шаблон:Math<ref name="x14"/>; Шаблон:Math<ref name="x14"/>; Шаблон:Math<ref name="x14"/> (25 °C, Шаблон:Math. При обычных условиях полное замещение Cl^- на OH^- с образованием [Au(OH)₄]⁻ требует около суток.

в) X^- = SCN^-: Шаблон:Math<ref name="x4"/> (25 °С), комплекс [Au(SCN)₄]^- неустойчив и переходит в [Au(SCN)₂]⁻ и (SCN)₂.

г) X = NH₃: Шаблон:Math<ref name="x15">Миронов И. В., Цвелодуб Л. Д. Равновесия замещения Cl⁻ на аммиак, этилендиамин, диэтилентриамин в комплексе AuClШаблон:Sub sup в водном растворе // Журнал неорганической химии. 2000. Т. 45. № 3. С. 425—430.</ref> (25 °C, Шаблон:Math); Шаблон:Math<ref name="x16">Skibsted L. H., Bjerrum J. Studies on Gold Complexes. I, II // Acta Chemica Scandinavica. 1974. A 28. N 7. PP. 740, 746.</ref> (оценка, 25 °C, Шаблон:Math); Шаблон:Math<ref name="x16"/> (25 °С, Шаблон:Math). После первой ступени замещение протекает крайне медленно.

д) X = py (пиридин, C₅H₅N): Шаблон:Math<ref name="x13"/> (25 °C, Шаблон:Math). Дальнейшее замещение с образованием [Au(py)₂Cl₂]⁺ требует очень высокой концентрации пиридина.

e) X = dipy (2,2'-дипиридил, (C₅H₄N)₂, бидентатный лиганд): Шаблон:Math<ref name="x13"/> (25 °C, Шаблон:Math). Комплекс [Au(dipy)Cl₂]⁺ способен образовывать осадок с [AuCl₄]⁻:

<chem>[Au(dipy)Cl2]^+ + [AuCl4]^- -> {[Au(dipy)Cl2][AuCl4]}_{solid}, </chem> Шаблон:Math. Комплексы с двумя молекулами дипиридила не получены.

ж) X = phen (1,10-фенантролин, C₁₂H₈N₂, бидентатный лиганд): Шаблон:Math<ref name="x13"/> (25 °C, I = 1). Комплексы с двумя молекулами фенантролина не получены.

з) X = en (этилендиамин, H₂N−CH₂−CH₂−NH₂, бидентатный лиганд): Шаблон:Math (25 °C, Шаблон:Math)<ref name="x15"/>.

и) X = dien (диэтилентриамин, H₂N−(CH₂)₂−NH−(CH₂)₂−NH₂), тридентатный лиганд: Шаблон:Math (25 °C, Шаблон:Math)<ref name="x15"/>.

к) X = OH⁻, H₂O. Большое значение имеет гидролиз [AuClШаблон:Sub sup]^-. Различают кислый и щелочной гидролиз с образованием AuCl₃(H₂O) или [AuCl₃(OH)]⁻, соответственно: [AuClШаблон:Sub sup]^- + H₂O = AuCl₃(H₂O) + Cl⁻, Шаблон:Math (25 °C, Шаблон:Math); [AuCl₄]^- + H₂O = [AuCl₃(OH)]⁻ + H⁺ + Cl⁻, Шаблон:Math (25 °C, Шаблон:Math)<ref name="x4"/><ref name="x14"/>. Если раствор, помимо H[AuClШаблон:Sub sup], не содержит дополнительно сильной кислоты или хлоридов, то уже при Шаблон:Math вклад гидролизованных форм составляет около 10 % и при дальнейшем разбавлении возрастает. Для подавления гидролиза (снижения вклада гидролизованных форм ниже 1 %) следует выдерживать условие [H⁺][Cl⁻] > 10⁻⁴, например, при помощи добавления соляной кислоты.

Фторидные комплексы золота(III) в растворе неизвестны. При добавлении к H[AuClШаблон:Sub sup] раствора AgF, так же как и AgNO₃, выпадает осадок дигидрата оксида золота(III) Au₂O₃·2H₂O и AgCl.

Продуктов замещения Cl⁻ в [AuClШаблон:Sub sup]⁻ на лиганды — остатки карбоновых кислот, в том числе многоосновных, в водных растворах не обнаружено. Вместо этого наблюдается восстановление. Таким образом, замещение всё же происходит, однако его скорость гораздо ниже, чем скорость самовосстановления промежуточного комплекса<ref>Maritz B. S., R. van Eldik. Kinetics and mechanism of the reduction of tetrachloroaurate(III) by oxalate in acidic aqueous solution // Inorganica Chimica Acta. 1976. V. 17. P. 21.</ref>.

В области высоких концентраций соляной кислоты (> 2 моль/л) наблюдаются изменения в спектре [AuClШаблон:Sub sup]⁻, которые относят к образованию в растворе малоустойчивого комплекса [AuCl₅]²⁻<ref name="x9"/>.

Окислительно-восстановительные процессы

Тетрахлороаурат-ион [AuClШаблон:Sub sup]⁻ является сильным окислителем, стандартный потенциал Шаблон:Math<ref name="x4" /> ([AuClШаблон:Sub sup]⁻ + 3Шаблон:Math = Au⁰ + 4Cl⁻). Способен окислять многие вещества, восстанавливаясь до золота(I) или золота(0). На этом основаны многие синтезы комплексов золота(I), особенно с органическими лигандами, когда часть лиганда расходуется на восстановление, а из части избытка формируется внутренняя сфера комплекса золота(I). Примером является образование комплексов золота(I) с тиомочевиной (tu, (NH₂)₂CS):

<chem>[AuCl4]^- + 4tu -> [Au(tu)2]^+ + fds^2+ + 4Cl^- </chem>

где fds²⁺ — формамидиндисульфид ((NH₂)₂CS)Шаблон:Sub sup). Аналогично протекают процессы с I⁻ (образуются [AuIШаблон:Sub sup]⁻ и I₂), SCN⁻ ([Au(SCN)₂]⁻ и (SCN)₂), SOШаблон:Sub sup ([Au(SO₃)₃]²⁻ и SOШаблон:Sub sup, комплекс устойчив в нейтральной или щелочной среде), S₂OШаблон:Sub sup ([Au(S₂O₃)₂]²⁻ и S₄OШаблон:Sub sup), остатками некоторых аминокислот (цистеин) и др:

<chem>AuCl4^- + 4 I^- -> [AuI2]^- + I2 + 4 Cl^-</chem>

<chem>AuCl4^- + 4 SCN^- -> [Au(SCN)2]^- + (SCN)2 + 4 Cl^-</chem>

Часто используют также комбинированный способ, восстанавливая [AuCl₄]⁻ до [AuCl₂]⁻ стехиометрическим количеством сульфита

<chem>[AuCl4]^- + SO3^2- + H2O -> [AuCl2]^- + SO4^2- + 2H^+ + Cl^- </chem>

и быстро вводя требуемый лиганд, который замещает хлорид-ионы в [AuCl₂]⁻. При недостатке лиганда могут образовываться и смешанные комплексы золота(I) типа [AuClX]⁻.

Для восстановления [AuCl₄]⁻ до металлического золота в кислой среде используют железо(II), сернистый газ или сульфитсодержащие препараты, органические восстановители, гидразин N₂H₄ или его соли:

<chem>2[AuCl4]^- + 3Fe^2+ -> 2Au^0 + 3Fe^3+ + 8Cl^-</chem>

<chem>4[AuCl4]^- + 3N2H4 -> 4Au + 3N2 + 12H+ + 16Cl^- </chem>

<chem>2[AuCl4]^- + 3SO3^2- + 3H2O -> 2Au^0 + 3SO4^2- + 6H^+ + 8Cl^- </chem>

Восстановление сульфитом наиболее распространено. Процесс ведут при комнатной температуре в сильнокислой (рН < 1) среде, которая предотвращает выпадение гидроксидов других металлов. Также, могут использовать метабисульфиты, чаще всего, метабисульфиты калия и натрия:

<chem>3Na2S2O5 + 2H[AuCl4] + 3H2O ->[H^+] 2Au v + 3Na2SO4 + 8HCl + 3SO2 ^</chem>

Органические восстановители, такие как щавелевая или муравьиная кислоты, формальдегид требуют длительного (несколько часов) нагревания или кипячения раствора. Распространенное восстановление гидразином требует pH > 3. Восстановление металлами (железом, цинком и др.) обычно проводят, когда требуется доизвлечение золота из растворов с низкой концентрацией. В нейтральной и щелочной среде спектр восстановителей, особенно органических, шире, и процессы идут быстрее.

Несмотря на высокий потенциал, окислительно-восстановительные процессы с участием H[AuCl₄] часто являются медленными при обычных условиях и особенно при низких рН. Так, растворы и экстракты H[AuCl₄] во многих органических растворителях (спиртах, простых и сложных эфирах, кетонах) вполне устойчивы, и появления металлического золота не наблюдается в течение нескольких месяцев.

Для золота(III), и в частности для [AuCl₄]⁻, важным процессом является конпропорционирование, которое регулирует соотношение между формами золота в разных степенях окисления

<chem>[AuCl4]^- + 2Au^0 + 2Cl^- -> 3[AuCl2]^- ,</chem> Шаблон:Math<ref name="x4"/>.

Высокий окислительно-восстановительный потенциал H[AuCl₄] делает возможным электрохимический аффинаж золота (E. Wohlwill, 1874) — процесс, при помощи которого в настоящее время получают основное количество золота с чистотой около 99,99 %. В ходе электролиза анод из «грязного» золота растворяется, а чистое золото осаждается на катоде. Электролитом служит раствор H[AuCl₄] в соляной кислоте. При таком высоком потенциале катода другие металлы, в том числе платиновые, выделяться на нём не могут и остаются в растворе.

Для получения коллоидных растворов золота(0) используют различные восстановители — органические, боргидрид натрия, гидразин. В зависимости от размера частиц цвет растворов может быть розовым, синим, красным. Наиболее популярным восстановителем является лимонная кислота или её натриевая соль (цитрат натрия). Обычно процесс ведут при нагревании до 100 °С, средний диаметр получаемых частиц Шаблон:Nobr. Полученные коллоидные растворы очень устойчивы. Известно, например, что полученные ещё М. Фарадеем образцы просуществовали почти сто лет, пока не были уничтожены во время бомбёжки во время Второй мировой войны<ref>Turkevich J. Colloidal gold. Part I, II // Gold Bulletin. 1985. V. 18. N 3. P. 86—91; N 4. P. 125—131.</ref>.

Экстракционные процессы

Процессы жидкостной экстракции очень распространены в практических приложениях химии золота. Используются для извлечения, концентрирования, очистки, аналитических определений.

Наибольшее значение имеет экстракция H[AuCl₄] из солянокислых сред кислородсодержащими экстрагентами — спиртами, кетонами, простыми и сложными эфирами. Экстракция идет по гидратно-сольватному механизму, основное равновесие с образованием сольвата в органической фазе устанавливается быстро и имеет вид

<chem>{H^+}_{aq} + {[AuCl]^-}_{aq} + {h}_{S}{S}_{org} + {h}_{W}H2O -> \{H+{(H2O)}_{{h}_{W}}{S}_{{h}_{S}}\}\{{[AuCl4]^-\}}_{org}, </chem>

где S — экстрагент, Шаблон:Math и Шаблон:Math — сольватное и гидратное числа. В дополнение к основному, реализуются и другие процессы. Концентрация золота(III) в экстрактах может превышать 1 моль/л, тем не менее, его восстановления не наблюдается в течение долгого времени. Коэффициенты распределения Шаблон:Math в зависимости от экстрагента изменяются в очень широких пределах<ref name="x19">Миронов И. В., Наторхина К. И. О выборе экстрагента для получения золота высокой чистоты // Журнал неорганической химии, 2012, том 57, № 4, с. 675—680.</ref>. Кроме того, они зависят от концентрации соляной кислоты и золота(III). Однако при умеренных Шаблон:Math (например, 1 моль/л) они значительно превышают коэффициенты распределения для подавляющего большинства ионов остальных металлов. Поэтому такие процессы широко используются для извлечения H[AuCl₄] из многокомпонентных растворов с целью анализа либо очистки. В частности, их применяют для получения особо высокочистого золота<ref>Feather A., Sole K. C., Bryson L. J. Gold refining by solvent extraction—the Minataur Process // Journal of the South African Institute of Mining and Mrtallurgy. 1997. July/August. p.169—173.</ref><ref>Morris D. F. C., Khan M. A. 1968. Application of solvent extraction to the refining of precious metals, Part 3: purification of gold. // Talanta, 1968. V. 15, P. 1301—1305.</ref>. Наиболее распространенными экстрагентами являются дибутилкарбитол, метилизобутилкетон, трибутилфосфат, хлорекс (дихлордиэтиловый эфир). Экстракты часто электропроводны.

Распространённая для цианидных комплексов золота(I) анионообменная экстракция при помощи солей аминов или четвертичных аммониевых оснований для золота(III) тоже возможна

<chem>{[AuCl4]^-}_{aq} + {NR4X}_{org} -> {X^-}_{aq} + {NR4[AuCl4]}_{org} </chem>

где NR₄X — соль ЧАО, растворенная в органическом растворителе. Однако такие процессы используются редко и только для невысоких концентраций золота. В частности, экстракция в виде Bu₄N[AuCl₄] в хлороформе предложена для экстракционно-фотометрического определения золота<ref name="x11"/>. В данном случае окраска органической фазы обусловлена спектром [AuCl₄]⁻.

Экстракция AuClШаблон:Sub sup в виде ионных ассоциатов с катионами красителей (R⁺), в частности трифенилметановых,

<chem>{[AuCl4]^-}_{aq} + {R^+}_{aq} -> {\{R^+[AuCl4]^-\}}_{org} </chem>

используется в аналитической химии золота для определения малых количеств. Например, можно использовать бриллиантовый зелёный, кристаллический фиолетовый и др.<ref name="x11"/> Окраска не очень устойчива из-за окислительно-восстановительных процессов. В качестве растворителя можно использовать толуол, ксилол, сложные эфиры (бутилацетат, изоамилацетат и др.).

Для извлечения и концентрирования довольно широко применяется координационная экстракция золота(III) органическими сульфидами в неполярных или малополярных растворителях (CCl₄, толуол, гептан, бензол)

<chem>{[AuCl4]^-}_{aq} + {R2S}_{org} -> {AuCl3(R2S)}_{org} + {Cl^-}_{aq}, {K}_{ex} </chem>.

Несмотря на необходимость замещения лигандов, скорость процесса довольно высока, и равновесие достигается приблизительно за 10 мин. Извлечение является количественным. Например, для диоктилсульфида в толуоле Шаблон:Math<ref>Торгов В. Г., Корда Т. М., Юделевич И. Г. Экстракция золота органическими сульфидами // Журнал аналитической химии. 1978. Т. 33. № 12. С. 2341—2348.</ref>. Далее в органической фазе золото(III) восстанавливается до золота(I) избытком сульфида

<chem>AuCl3(R2S) + R2S + H2O -> AuCl(R2S) + R2SO + 2H^+ + 2Cl^- , </chem>

с превращением части экстрагента в сульфоксид.