Student World

pravidelné páteční „přetištění“ staršího článku

Jak získat čisté zlato

Obvykle se uvádí, že zlato se v přírodě vyskytuje hlavně v čisté formě. To je pravda v tom smyslu, že převládá samotný kov nad jeho sloučeninami, nicméně zlato se často nachází i ve formě slitin – hlavně se stříbrem (elektrum), ale i s mědí.
Snaha získávat z těchto kovů čisté zlato nebo alespoň odhadnout, kolik zlata v něm je, se objevovala ze dvou důvodů:
– u některých předmětů typu šperků bylo žádoucí, aby jejich vzhled byl co „nejzlatější“
– množství zlata hrálo významnou roli v mincovnictví; cílem mohlo být razit mince z pokud možno čistého zlata, nebo alespoň dosáhnout předem určeného složení
– některé technologické postupy vyžadují relativně čisté zlato, které lze například rozklepat do tenčí fólie než jeho slitiny

V. Karpenko uvádí, že ze starověku se do dnešních dob mnohdy dochovaly předměty (prsteny apod.), u nichž byl obsah zlata v povrchové vrstvě vyšší než v kovu jako celku. Někdy to může být dáno tím, že méně ušlechtilé kovy na povrchu mezitím stačily ve zvýšené míře zreagovat. Jindy je ale evidentní, že k obohacení povrchu o zlato došlo už v době výroby, rozdíl ve složení je příliš velký, nemění se plynule apod.
Způsob úpravy povrchu zlaté slitiny je znám už ze starého Egypta. Předmět se při tomto postupu pekl se směsí soli, vody a dalších látek, například s cihlovým prachem. V době ražení mincí se tato technologie rozšířila i na přečišťování zlata v celém jeho objemu. Tak např. mince lýdského krále Kroisa (6. stol. př. n. l.) obsahovaly na rozdíl od starších lýdských mincí 99 % zlata.
Popsaný způsob čištění zlata se označuje jako cementování. Pokud bylo třeba přečistit zlato v celém objemu, tepelné úpravě a související chemické reakci se nejčastěji původní slitina vystavovala v podobě dotenka rozklepaných plíšků. Pokud se zlato nacházelo ve formě prachu nebo dostatečně malých zrníček, dal se k čištění použít rovnou tento prach. Postup se prováděl tak dlouho, dokud jednotlivé cykly vedly k výraznějšímu úbytku hmotnosti (tj. zbylý kov se mezi jednotlivými cykly „pečení“ převažoval).
Chemická podstata reakce spočívá v působení chlóru (který za vysoké teploty nakonec vznikne oxidoredukčními reakcemi železitých solí, např. z cihlového prachu). Vzniklý chlór pak za vysoké teploty v přítomnosti vodní páry reaguje se všemi kovy směsi s výjimkou zlata. Vznikem čistého zlata ovšem práce nekončí; pokud se např. oddělovalo zlato od stříbra, bylo třeba ještě ze vzniklého odpadu „recyklovat“ stříbro (kupelací – viz dále); další kovy byly už ve starověku levné natolik, aby se s nimi řemeslníci vesměs neobtěžovali.

Jak získat čisté stříbro

Stříbro se v přírodě často vyskytuje spolu s rudami olova. Z této kovové směsi se dá stříbro oddělit tzv. kupelací – do taveniny se vhání vzduch, přičemž dochází k oxidaci olova. Lehčí struska obsahující kromě jiných nečistot i oxidy olova se drží na hladině taveniny. Tato struska se buď odstraňovala z povrchu taveniny, nebo se na (na rozdíl od roztaveného stříbra) vsakovala do povrchu nádoby. Podle latinského názvu tohoto tavícího kelímku (kupela) se označuje i celá metoda.
Existuje názor, že celá metoda byla ve starověku původně objevena při glazování keramiky olověnou rudou, která měla zbarvit povrch nádoby – a jako zbytek tohoto postupu zůstalo jednou k hrnčířově překvapení stříbro. Kupelace ovšem měla i stinné stránky – mohlo při ní totiž dojít k otravě parami olova.
Zlato od stříbra tímto způsobem oddělit nelze. Pokud nicméně zlato obsahovalo jinou příměs, šlo k rozdělení použít i kupelaci. Slitina zlata, stříbra a třetího méně ušlechtilého kovu se dala rozdělit kombinací cementování a kupelace.
I tato metoda byla známa už ve starověkém Blízkém východě.

Kvartace

Ve středověké Evropě se objevila ještě třetí obdobná metoda, tzv. kvartace. Zlato se při této metodě tavilo s nadbytkem stříbra. Výsledek se poté vystavil kyselině dusičné (známá až od 14. století), se kterou za horka zreagovalo všechno kromě zlata. Nadbytek stříbra (nebo jiného kovu) bylo potřeba přidat z toho důvodu, aby po provedení této metody zůstalo zlata tak málo, aby „nedrželo pohromadě“, tj. kyselina pronikla celým objemem a zreagovala opravdu se vším (tj. na počátku bylo třeba připravit směs/slitinu tak, aby v ní zlata bylo jen málo; zlatá mince s trochu příměsi takto posuzovat nešla). Co zbylo na konci, bylo už každopádně jen zlato.
Stříbro použité ve velkém množství při kvartaci bylo ovšem recyklováno jen se ztrátami, postup byl proto finančně náročný. Nepoužíval se ani tak k oddělení směsi, ale k relativně přesnému stanovené množství zlata ve zkoumaném vzorku.

Stanovení složení, boj s padělateli

Pro stanovení složení kovu šlo v zásadě použít i cementování a kupelaci (nebo kombinaci obou metod). Tyto metody jsou ovšem kromě své náročnosti také destruktivní. Jak jinak se bojovalo proti padělkům?
Známá je historka Archiméda s vážením koruny syrakuského vladaře. Ať už jde o pravdivý příběh nebo legendu, takový postup však byla použitelný jen pro větší předměty, nikoliv pro mince. Zde by byl problém s přesným stanovením objemu vytlačené vody, do hry by vstupovalo povrchové napětí vody atd.
Jakmile byly k dispozici dostatečně přesné dvouramenné váhy, objevil se proto jiný způsob. Zlatý předmět byl na vahách vyvážen zlatem o známém složení (čistotě) a následně se váhy ponořily do vody. Ze změny vyvážení se pak dalo určit, zda je zlato ryzejší než použitý „standard“: zlato má vyšší hustotu, vztlak odpovídá objemu, tj. méně ryzí kov byl ve vodě lehčí.
Pokud navíc bylo známo, jaký kov je ke zlatu přimíchán (nebo jaký v příměsi alespoň převládá), šla z rozdílu vah ve vodě a ze známého složení referenční slitiny vypočítat i přibližná ryzost zkoumaného zlata.
Poměrně jednoduchou, levnou a rychlou analytickou metodou bylo tření zkoumaného předmětu o kámen a porovnání takto vzniklé barvy, intenzity její žlutosti, se známou „škálou“. Tato metoda byla ovšem nepřesná, barva závisela nejenom na množství drahého kovu, ale i na povaze příměsi. Navíc vypovídala pouze o povrchovém složení.

Triky padělatelů

Již z antiky známe padělání mincí i tak, že se původní neušlechtilý kov pokryl vrstvou stříbra. Jako základ se nejčastěji používalo olovo, stříbro se vylučovalo na jeho povrch z roztoku postupy v podstatě elektrochemickými (o starověké elektrochemii viz např. starší článek). Při tom však padělatelé narazili na zajímavý problém – stříbro se vylučuje příliš rychle, v hrudkách, nevytvoří požadovanou lesklou hladkou vrstvu. V této podobě bylo, když nic jiného, vyloučeno na závěr padělat ražbu.
Padělatelé proto vymysleli následující postup: olovo pokryli nejprve tenkou vrstvou mědi a až na ní pak nechali vyloučit stříbro. Rozdíl v ušlechtilosti kovů pak není tak velký a reakce probíhá patřičně spořádaně/pomalu. Z antického období se opravdu dochovaly takovéhle třívrstvé padělky svědčící o tehdejších značně pokročilých znalostech chemie kovů.
(Poznámka: měď je o něco lehčí než stříbro, olovo maličko těžší; pouze postříbřená měděná mince by mohla být podezřelá kvůli váze.)

Hustoty kovů
za normální teploty (kg na metr krychlový)

Zlato 19 320
Stříbro 10 500
Měď 8 960
Olovo 11 340
Jak vidno, metody analýzy slitin založené na hustotě se dají nejlépe použít pro stanovení množství zlata.

Zdroj: Vladimír Karpenko: Alchymie. Nauka mezi snem z skutečností, Academia, Praha 2007 a další

autor Pavel Houser