NGUYÊN TỐ VÀNG
I.Dạng đơn chất:
Vàng là tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au (aurum) và số nguyên tử 79 trong bảng tuần hoàn.
Vàng tồn tại trong tự nhiên hoặc dưới dạng tự sinh hoặc dưới dạng khoáng vật như selenua, telurua. Vàng hầu như đi kèm với thạch anh và pyrit, cả trong các gân đá cũng như đất lót vỉa.
Vàng là kim loại chuyển tiếp, nhóm IB, chu kì 6, có số hiệu nguyên tử là 79.
cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện, độ âm điện là 2,4.
cấu hình electron là [Xe]4f145d106s1.

khối lượng nguyên tử 196,97 đvC.

1.Lý tính:
Vàng là nguyên tố kim loại có màu vàng khi thành khối, nhưng có thể có màu đen, hồng ngọc hay tía khi được cắt nhuyễn.
Là kim loại chuyển tiếp (hoá trị 3 và 1) mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng (nó là kim loại dễ uốn dát nhất được biết. Thực tế, 1 g vàng có thể được dập thành tấm 1 m², hoặc 1 ounce thành 300 feet² (có thể dát mỏng đến để ánh sáng đi qua được)).
Có ánh kim màu vàng sáng.
Độ dẫn điện tốt (4,517x107 /Ω·m) chỉ sau Bạc [Ag (6,301x107 /Ω·m)].
Dẫn nhiệt tốt [317 W/(m·K)]
2.Hóa tính:
số trạng thái oxi hóa 0, ±1, 2, 3, 4, 5, trong đó số oxi hóa +3 là bền nhất.
Trạng thái ôxi hoá thường gặp của vàng gồm +1 (vàng(I) hay hợp chất aurous) và +3 (vàng(III) hay hợp chất auric). Ion vàng trong dung dịch sẵn sàng được khử và kết tủa thành vàng kim loại nếu thêm hầu như bất cứ kim loại nào khác làm tác nhân khử. Kim loại thêm vào được ôxi hoá và hoà tan cho phép vàng có thể được lấy khỏi dung dịch và được khôi phục ở dạng kết tủa rắn.
Tính chất của vàng tương đối trơ. Vàng không tác dụng:
> Với oxi không khí và I2 nhiệt độ thường và khi đun nóng.
> Với các axit riêng lẻ dù nồng độ cao. Trừ dung dịch HCN đậm đặc giải phóng khí hidro nhờ tạo phức bền [Au(CN)2]-:
2Au + 4HCN → 2H[Au(CN)2] + H2­

> Một số halogen tự phản ứng với vàng. Với thuỷ ngân, nó hình thành một hợp chất của chúng.
Với Clo ở nhiệt độ thường. Nhưng tác dụng ở nhiệt độ cao tạo muối AuCl3:
2Au + 3Cl2 → 2AuCl3
Khi đun nóng Vàng tác dụng với P, As,…
Tan trong HCl khi có mặt của khí Clo tạo phức [Au(CN)2]-:
Au + HCl + Cl2 → 2H[Au(CN)2]
Khi có mặt oxi không khí vàng có thể tan trong dung dịch xianua kim loại kiềm:
4Au + 8KCN + H2O + O2 → 4K[Au(CN)2] + 4KOH
Vàng tan nước cường toan, một hỗn hợp 1:3 gồm HNO3 và HCl. Axit nitric ôxi hoá kim loại tới ion +3, nhưng chỉ với những khối lượng nhỏ, thường không thể phát hiện trong axit tinh khiết bởi trạng thái cân bằng hoá học của phản ứng. Tuy nhiên, các ion bị loại bỏ khỏi trạng thái cân bằng bởi HCl, hình thành các ion AuCl4−, hay chloroauric acid, vì thế cho phép sự tiếp tục ôxi hoá. Khi kết hợp với nhau tạo thành nước cường toan, mỗi axít thực hiện một nhiệm vụ khác nhau. Axít nitric (chất ôxi hóa mạnh) sẽ hòa tan một lượng rất nhỏ vàng, tạo ra những ion vàng (Au3+). Axít clohiđric sẵn sàng cung cấp những ion clo (Cl-), các ion này sẽ kết hợp với ion vàng để tạo ra các anion cloraurat (AuCl4-). Vì phản ứng với axít clohiđric là phản ứng hoàn toàn nên các ion vàng sẽ kết hợp hết với các ion clo, cho phép sự ôxi hóa vàng tiếp tục diễn ra. Cứ như vậy, vàng sẽ bị hòa tan hết. Thêm vào đó, vàng có thể bị ôxi hóa bởi clo tự do. Các phương trình của những phản ứng trên được biểu diễn như sau:
Au (r) + 3 NO3- (dd) + 6 H+ (dd) → Au3+ (dd) + 3 NO2 (k) + 3 H2O (l)
Au3+ (dd) + 4 Cl- (dd) → AuCl4- (dd)
Phản ứng ôxi hóa trong trường hợp sản phẩm tạo thành là nitơ mônôxít thay vì nitơ điôxít:
Au (r) + NO3- (dd) + 4 H+ (dd) → Au3+ (dd) + NO (k) + 2 H2O (l)
3.Điều chế:
Vàng tồn tại trong tự nhiên hoặc dưới dạng tự sinh hoặc dưới dạng khoáng vật như selenua, telurua. Vàng hầu như đi kèm với thạch anh và pyrit, cả trong các gân đá cũng như đất lót vỉa
Vàng nguyên chất kết tủa được sản xuất bởi quá trình luyện nước cường toan.
Khai thác vàng có tính kinh tế nhất khi thực hiện tại các mỏ lớn, có trầm tích dễ khai thác. Các cấp quặng thấp ở mức 0.5 mg/kg (0.5 phần trên triệu, ppm) có thể có tính kinh tế. Các cấp quặng thông thường tại các mỏ lộ thiên là 1–5 mg/kg (1–5 ppm); các cấp quặng ngầm dưới đất hay mỏ đá cứng thường ít nhất đạt 3 mg/kg (3 ppm). Bởi phải có các cấp quặng 30 mg/kg (30 ppm) để vàng có thể được quan sát bằng mắt thường, tại hầu hết các mỏ vàng không thể được nhìn thấy.
Phương pháp đãi: Dựa vào tỉ khối của đất, đá và cát nhỏ hơn vàng ta dùng nước rửa trôi chúng ở trên máng đãi đặt dốc để tách vàng. Tiếp tục đãi nhiều lần như vậy bằng nước có thể thu được vàng thô.
Hỗn hống hóa:Cho quặng hay tinh quặng thu được sau khi đã đãi bằng nước đi qua những máng đặt dốc và rung , đáy máng có những lá đồng trên mặt được bôi thủy ngân, vàng tan vào thủy ngân tạo thành hỗn hống vàng và nằm lại trên máng. Sau đó đun nóng hỗn hống vàng trong thiết bị riêng để chưng cất thủy ngân và thu vàng. Phương pháp này cho phép tách được những hạt vàng có kích thước tương đối lớn hơn ở trong quặng.
Xianua hóa: Chế hóa quặng hay tinh quặng với dung dịch NaCN ( hay KCN) và liên tục sục không khí nén vào dung dịch trong ít ngày, vàng tan dần theo phản ứng:
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Sau đó dùng bụi kẽm để kết tủa vàng:
2Na[Au(CN)2] + Zn → Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Ngoài ra, để thu được tinh khiết cao, các sản phẩm thô còn được tinh chế bằng cách điện phân, trao đổi ion…
Sau khi sản xuất ban đầu, vàng thường được tinh chế theo cách công nghiệp bằng quá trình Wohlwill( tinh luyện vàng) dựa trên điện phân hay bằng quá trình Miller, khử clo cho dung dịch. Quá trình Wohlwill mang lại độ tinh khiết cao hơn, nhưng phức tạp hơn và thường áp dụng cho các cơ sở quy mô nhỏ.
II.Hợp chất:
1.Hợp chất của Au (I):
Vàng ở trạng thái oxi hóa +1 có cấu hình electron d10 ( tính linh hoạt yếu nên không phổ biến).
a). Au­2O:
Au2O màu tím, phân hủy thành Au và Au2O3 ở trên 220oC nên Au2O thường được coi là hổn hợp của 2 chất đó.
Au2O ít tan trong nước nhưng tan trong dung dịch kiềm đặt tạo aurit tương ứng.
Trong dung dịch NH3 đậm đặc, Au2­O tạo kết tủa màu đen AuN.NH3 là hợp chất không bền, phân hủy nổ khi đun nóng.
b). AuOH:
Là hợp chất không bền, AuOH không tách ra ở dạng tự do vì ngay khi tạo thành đã phân hủy.
c). Muối Au(I):
Ở trong nước muối Au(I) tự phân hủy:
3Au+  2Au + Au+
Kết tủa màu vàng AuCl tự phân hủy trong nước hoặc trong dung dịnh HCl loãng:
3AuCl → 2Au + AuCl3
3AuCl + HCl → 2Au + H[AuCl4]
2.Hợp chất của Au (III):
Trạng thái oxi hóa +3 là đặt trưng nhất đối với vàng. Người ta biết được nhiều hợp chất của Au(III) chủ yếu là những phức chất. Những hợp chất Au(III) đều là chất oxi hóa mạnh.
a)Vàng (III) oxit:
Vàng (III) oxit (Au2O3) là chất bột màu nâu, kém bền, phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng hoặc đun nóng đến 160oC. Nó được tạo nên khi làm mất nước của vàng (III) hidroxit ở 150oC trong chân không.
b)Vàng (III) hidroxit:
Vàng (III) hidroxit (Au(OH)3) là chất bột màu nâu đỏ, không tan trong nước. Ở nhiệt độ thường, nó mất dần nước biến thành dạng meta AuOOH, khi đun nóng biến thành Au2O3.
Hidroxit cũng như oxit điều có tính lưỡng tính, tan trong dung dịch kiềm và axit tạo nên phức chất:
Au(OH)3 + NaOH → Na[Au(OH)4]
Au(OH)3 + 2H2SO4 → H[Au(SO4)2] + 3 H2O
Au(OH)3 + 4HNO3 → H[Au(NO3)4] + 3 H2O
Vàng (III) hidroxit được tạo nên khi cho dung dịch muối vàng (III) tác dụng với dung dịch kiềm.
c) Vàng (III) clorua
Au(III) (auric) là một tình trạng ôxi hoá phổ biến và được thể hiện bởi vàng(III) cloric AuCl.
Vàng (III) clorua (AuCl3) là chất dang tinh thể màu đỏ ngọc. Nó có cấu tạo đime ở trạng thái rắn cũng như trạng thái hơi:





Khi đun nóng trên 175oC nó mất bớt Clo biến thành AuCl:
Au2Cl6 → 2AuCl + 2Cl2
Và đến 290oC phân hủy thành nguyên tố.
Vàng (III) clorua tan trong nước, Rượu và ete. Khi tan trong nước, nó bi thủy phân cho dung dịch có màu da cam:
AuCl3 + H2O  H[AuOHCl3]
Axit hiđroxotricloroauric
Vàng (II) clorua kết hợp với axit clohidric tạo thành axit tetracloroauric:
AuCl3 + H­­Cl  H[AuCl4]
Axit này cũng tạo nên khi hòa tan vàng trong cường thủy. Khi cô đặt dung dịch, thu được những hidrat tinh thể hình kim màu vàng H[AuCl4].4H2O.
Vàng (III) clorua kết hợp với muối clorua kim loại kiềm tạo nên phức chất M[AuCl4]. Những phức chất trên đây của vàng (III) đều dễ tan trong nước và dung môi hữu cơ. Những anion phức của vàng (III) có cấu hình vuông giống với những anion phức của Ni(II), Pd(II), Pt(II). Đó là cấu hình đặt trưng của ion phức có cấu hình electron d8.
Vàng (III) clorua có tính oxi hóa mạnh, dễ bị khử hơn so với muối của bạc (I).
Ví dụ:
AuCl3 + H2O2 → 2Au + 3O2 + 6HCl
AuCl3 + 3FeSO4 → Au + Fe2(SO4)3 + FeCl3
AuCl3 + 4Na2S­2O3 → Na3[Au(S2O3)­2] + Na2S­2O3 + 3NaCl
Ứng dụng của Vàng (III) clorua là hóa chất thông dụng nhất của vàng và là chất đầu để điều chế các chất khác của vàng. Nó được điều chế bằng tác dụng của vàng bột với khí clo ở 250oC hoặc băng cách đun nóng H[AuCl4].4H2O ở 120oC.
d) Vàng Tellurides
Gồm Au2Te3, Au3Te5, và (công thức gần đúng) AuTe2 được gọi là các hợp chất không cân bằng hóa học. Chúng là dẫn xuất kim loại. Au3Te5 là một chất siêu dẫn ở nhiệt độ rất thấp.
III.Phức vàng:
Au(I), thường được gọi là aurous ion, là tình trạng ôxi hoá phổ biến nhất với các ligand mềm như các thioether, thiolate, và phosphine. Các hợp chất Au(I) đặc trưng linear. Một ví dụ điển hình là Au(CN)2−, là hình thức hoà tan của vàng trong khai mỏ. Đáng ngạc nhiên, các phức hợp nước khá hiếm. Các vàng halogen hai, như AuCl, tạo nên các dãy polyme zíc zắc, một lần nữa thể hiện sự phối hợp dãy tại Au. Đa số thuốc dựa trên vàng là các dẫn xuất Au(I).
ôxi hoá −1 xảy ra trong các hợp chất có chứa Au− anion, được gọi là aurides. Ví dụ, Xesi auric (CsAu), kết tinh trong Xesi cloric. Các auride khác gồm các auride của Rb+, K+, và tetramethylammonium (CH3)4N+.
AuF5 và anion dẫn xuất của nó, AuF6-, là ví dụ duy nhất về vàng(V), tình trạng ôxi hoá cao nhất được kiểm tra.
Một số hợp chất vàng thể hiện liên kết, miêu tả khuynh hướng của các ion vàng phản ứng ở các khoảng cách quá xa để là một liên kết Au–Au thông thường nhưng ngắn hơn khoảng cách liên kết van der Waals. Phản ứng được ước tính có thể so sánh với sức mạnh của liên kết hydro.
Các hợp chất vàng (II) thường nghịch từ với các liên kết Au–Au như [Au(CH2)2P(C6H5)2]2Cl2. Sự bay hơi của một dung dịch Au(OH)3 trong H2SO4 cô đặc tạo ra các tinh thể đỏ của vàng(II) sulfate, AuSO4. Ban đầu được cho là một hợp chất có hoá trị kết hợp, nó đã được chứng minh có chứa một số cation Au24+.Một hỗn hợp vàng(II) đáng chú ý, và chính thống là tetraxenonogold(II)cation, có chứa xenon như một ligand, được tìm thấy trong [AuXe4](Sb2F11)2.
Các hợp chất cụm được định nghĩa rõ có rất nhiều. Trong những trường hợp đó, vàng có một tình trạng ôxi hoá phân đoạn. Một ví dụ đại diện là loại tám mặt {Au(P(C6H5)3)}62+. Vàng chalcogenides, như vàng sulfide, đặc trưng các số lượng tương đương của Au(I) và Au(III).
VI.Ứng dụng:
Vàng được dùng làm một tiêu chuẩn tiền tệ ở nhiều nước và cũng được sử dụng trong các ngành trang sức, nha khoa và điện tử…
Vàng tạo hợp kim với nhiều kim loại khác; hợp kim với đồng cho màu đỏ hơn, hợp kim với sắt màu xanh lá, hợp kim với nhôm cho màu tía, với bạch kim cho màu trắng, bismuth tự nhiên với hợp kim bạc cho màu đen. Đồ trang sức được làm bằng các kết hợp vàng nhiều màu được bán cho du khách ở miền Tây nước Mĩ được gọi là "vàng Black Hills".
Vì tính dẫn điện tuyệt vời, tính kháng ăn mòn và các kết hợp lí tính và hóa tính mong muốn khác, vàng nổi bật vào cuối thế kỉ 20 như là một kim loại công nghiệp thiết yếu.
Vàng đã được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới như một phương tiện chuyển đổi tiền tệ, hoặc bằng cách phát hành và công nhận các đồng xu vàng hay các số lượng kim loại khác, hay thông qua các công cụ tiền giấy có thể quy đổi thành vàng bằng cách lập ra bản vị vàng theo đó tổng giá trị tiền được phát hành được đại diện bởi một lượng vàng dự trữ.
Vì tính mềm của vàng nguyên chất (24k), nó thường được pha trộn với các kim loại căn bản khác để sử dụng trong công nghiệp nữ trang, làm biến đổi độ cứng và tính mềm, điểm nóng chảy, màu sắc và các đặc tính khác. Các hợp kim với độ cara thấp, thường là 22k, 18k, 14k hay 10k, có chứa nhiều đồng, hay các kim loại cơ bản khác, hay bạc hay palladium hơn trong hỗn hợp. Đồng là kim loại cơ sở thường được dùng nhất, khiến vàng có màu đỏ hơn. Vàng 18k chứa 25% đồng đã xuất hiện ở đồ trang sức thời cổ đại và đồ trang sức Nga và có kiểu đúc đồng riêng biệt, dù không phải là đa số, tạo ra vàng hồng. Hợp kim vàng-đồng 14k có màu sắc gần giống một số hợp kim đồng, và cả hai đều có thể được dùng để chế tạo các biểu trưng cho cảnh sát và các ngành khác. Vàng xanh có thể được chế tạo bởi một hợp kim với sắt và vàng tía có thể làm bằng một hợp kim với nhôm, dù hiếm khi được thực hiện trừ khi trong trường hợp đồ trang sức đặc biệt. Vàng xanh giòn hơn và vì thế khó chế tác hơn trong ngành trang sức. Các hợp kim vàng 18 và 14 carat chỉ pha trộn với bạc có màu xanh-vàng nhất và thường được gọi là vàng xanh. Các hợp kim vàng trắng có thể được làm với palladium hay nickel. Vàng trắng 18 carat chứa 17.3% nickel, 5.5% kẽm và 2.2% đồng có màu bạc. Tuy nhiên, nickel là chất độc, và độ giải phóng của nó bị luật pháp quản lý ở châu Âu. Các loại hợp kim vàng trắng khác cũng có thể thực hiện với palladium, bạc và các kim loại trắng khác, nhưng các hợp kim palladium đắt hơn các hợp kim dùng nickel. Các hợp kim vàng trắng có độ nguyên chất cao có khả năng chống ăn mòn hơn cả bạc nguyên chất hay bạc sterling. Hội tam điểm Nhật Mokume-gane đã lợi dụng sự tương phản màu sắc giữa màu sắc các hợp kim vàng khi dát mỏng để tạo ra các hiệu ứng kiểu thớ gỗ.
Y tế: Thời Trung Cổ, vàng thường được xem là chất có lợi cho sức khoẻ, với niềm tin rằng một thứ hiếm và đẹp phải là thứ tốt cho sức khoẻ. Thậm chí một số người theo chủ nghĩa bí truyền và một số hình thức y tế thay thế khác coi kim loại vàng có sức mạnh với sức khoẻ. Một số loại muối thực sự có tính chất chống viêm và đang được sử dụng trong y tế để điều trị chứng viêm khớp và các loại bệnh tương tự khác. Tuy nhiên, chỉ các muối và đồng vị của vàng mới có giá trị y tế, khi là nguyên tố (kim loại) vàng trơ với mọi hoá chất nó gặp trong cơ thể. Ở thời hiện đại, tiêm vàng đã được chứng minh là giúp làm giảm đau và sưng do thấp khớp và lao.
Các hợp kim vàng đã được sử dụng trong việc phục hồi nha khoa, đặc biệt là răng, như thân răng và cầu răng vĩnh viễn. Tính dễ uốn của các hợp kim vàng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo bề mặt kết nối răng và có được các kết quả nói chung tốt hơn các loại khác làm bằng sứ. Việc sử dụng thân răng vàng với các răng có số lượng nhiều như răng cửa đã được ưa chuộng ở một số nền văn hoá nhưng lại không được khuyến khích ở các nền văn hoá khác.
Sự pha chế vàng keo (chất lỏng gồm các phân tử nano vàng) trong nước có màu rất đỏ, và có thể được thực hiện với việc kiểm soát kích cỡ các phân tử lên tới một vài phần chục nghìn nanomét bằng cách giảm vàng chloride với các ion citrate hay ascorbate. Vàng keo được sử dụng trong nghiên cứu y khoa, sinh học và khoa học vật liệu. Kỹ thuật miễn dịch vàng (immunogold) khai thác khả năng của các phần tử vàng hấp thụ các phân tử protein lên các bên mặt của chúng. Các phần tử vàng keo được bao phủ với các kháng thể riêng biệt có thể được dùng để phát hiện sự hiện diện và vị trí của các kháng nguyên trên bề mặt của tế bào. Trong các phần siêu mỏng của mô được quan sát bởi kính hiển vi electron, các đoạn immunogold xuất hiện với mật độ cực lớn bao quanh các điểm ở vị trí của kháng thể. Vàng keo cũng là hình thức vàng được sử dụng như sơn vàng trong ngành gốm sứ trước khi nung.
Vàng, hay các hợp kim của vàng và palladium, được áp dụng làm lớp dẫn cho các mẫu sinh học và các vật liệu phi dẫn khác như plastics và kính để được quan sát trong một kính hiển vi electron quét.
Trong chụp ảnh, các chất liệu màu bằng vàng được dùng để chuyển đổi màu của các điểm trắng và đen trên giấy ảnh thành màu xám và xanh, hay để tăng sự ổn định của chúng. Được dùng trong in tông nâu đỏ, chất màu vàng tạo ra các tông đỏ. Kodak đã công bố các công thức cho nhiều kiểu tông màu từ vàng, sử dụng vàng như chloride