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Edelmetalle

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Edelmetalle

Gold: chemisches Zeichen Au → lateinischer Name Aurum, spezifisches Gewicht 19,3 (Dichte g/cm3 bei 20Grad Celsius), Feingold Schmelzpunkt ca. 1063 Grad Celsius, in homogenen Mineralsäuren unlöslich, Gold ist in Cyanidlösungen und in Königswasser → 2/3 konzentrierte Salzsäure und 1/3 Salpetersäure, löslich Verwendet wird es als Kapitalanlage, im Münzwesen, in der Schmuckindustrie sowie in der Elektro- und Dentaltechnik. Die extreme Dehnbarkeit dieses Edelmetalls ist rekordverdächtig. Beispielsweise kann Gold zu einem Goldblatt von 1/10.000 mm Stärke verarbeitet (gehämmert) werden oder eine Unze Gold (31,1 g) kann (ohne zu reisen) zu einem Faden von 56 Kilometer Länge gezogen werden. Sämtliches Gold der Erde würde einen Würfel mit ca. 18 Metern Kantenlänge ergeben.

Silber: chemisches Zeichen Ag → lateinischer Name Argentum, spezifisches Gewicht 10,5. Der Feinsilber Schmelzpunkt liegt genau bei 960,8 Grad Celsius. Seine Verwendung ist sehr vielseitig: Kapitalanlage, Münzwesen, Schmuck, Solar-, Wärmetechnik (bester Wärmeleiter), in der Fotoindustrie, Raumfahrt, etc.pp.

Platin (metalle): chemisches Zeichen Pt → spanisch und bedeutet schlechtes Silber, spezifisches Gewicht 21,45. Der Schmelzpunkt liegt bei 1769 Grad Celsius. Platin wird von Säuren nicht angegriffen. Durch den hohen Schmelzpunkt wird Platin in der Katalysatortechnik eingesetzt, aber auch hier wieder als Schmuck und im Münzwesen (meist Russland, der australische Maple Leaf und der australische Koala), und als Legierungsbestandteil im Dentalbereich → Säurebeständigkeit.

Palladium: chemisches Zeichen Pd → gehört auch zu den Platinmetallen, sein spezifisches Gewicht liegt bei 11,97 und sein Schmelzpunkt ist für die relativ geringe Dichte auch recht hoch, bei 1552 Grad Celsius. Palladium wird oft in Weissgold-Legierungen verwendet. Etwa. 6% Palladium genügt, um Gold seine typisch gelbe Farbe zu nehmen. Weitere Verwedung findet Palladium in der Katalysator Technik, im Münzwesen (meist Russland à Ballerina, dem australischen Maple Leaf und dem australischen Emu), in der Dental- und Schmuckindustrie.

Rhodium: chemisches Zeichen Rh → griechisch, spezifisches Gewicht 12,5 mit einem sehr hoher Schmelzpunkt von 1960 Grad Celsius, ist Säuren gegenüber sehr beständig, wird auch nicht von Königswasser angegriffen, typisches Metall um Silber einen Anlaufschutz zu geben → Überzugsmetall (Oberflächenveredelung). Weitere Verwendung findet Rhodium auch in der Katalysatortechnik sowie als Laboratoriumsgeräte, Thermoelemente z.B. in der Glasschmelze.

Ruthenium: chemisches Zeichen Ru → lateinischer Name Russlands Ruthenia, spezifisches Gewicht 12,43. Ruthenium ist säureunlöslich, findet daher auch wieder Verwendung bei Laboratoriumsgeräten. Der Schmelzpunkt liegt bei 2310 Grad Celsius.

Iridium: chemisches Zeichen Ir → spezifisches Gewicht 22,4 mit einem Schmelzpunkt von 2443 Grad Celsius. Iridium ist sehr hart und gegen die meisten Chemikalien beständig, wird in Zündkerzen von Flugzeugmotoren verwendet und als Auflage auf Schreibfederspitzen.

Osmium: chemisches Zeichen Os → spezifisches Gewicht von 22,48 und somit ist Osmium der schwerste Stoff auf der Erde. Der Schmelzpunkt ist mit 3050 Grad Celsius sehr hoch und daher ist es auch einer der am schwersten zu schmelzenden Stoffe.

Vorkommen der Edelmetalle

Gold ist nicht wirklich mal selten und überall auf der Welt vorhanden. Ob im Meer, auf den Kontinenten oder sogar in uns selbst. Die Form und die Konzentration des Goldes sind hingegen recht ungleich verteilt. Gold kommt mit einer Konzentration von 0,005g/t in der 15 km starken Erdkruste vor. Das sind in etwa 30 Milliarden (!) Tonnen Gold. Ein wirtschaftlicher Abbau, so könnte man meinen, rentiert sich jedoch nicht. Nach Schätzungen wird davon ausgegangen, dass das ganze weltweit geförderte Gold bis heute ( und das sind ungefähr 95.000 Tonnen) noch zu über 90% vorhanden ist. Das Edelmetall kommt weniger oft in Reinform, z.B. als Goldklumpen (engl.: Nugget) vor, sondern meist in Form von Legierungen. Die Wichtigsten sind die so genannten "Buntmetalle",  wie z.B. Kupfer und Nickel.

Silber kommt in der Natur gediegen vor, d.h. als reines chemisches Element in der Natur. Körner und drahtig verästeltes Geflecht in hydrothermal gebildeten Erzgängen sind dabei die häufigste Form. Bedeutendste Silbervorkommen findet man in Nordamerika (USA, Mexiko und Kanada) aber auch in Südamerika (Peru und Bolivien). Zusätzlich zu den Silbererzen werden noch silberhaltige Erze abgebaut, die oft nur geringe Mengen Silber (0,01–1 %) enthalten. Dies sind oftmals Bleiglanz (PbS) und Kupferkies (CuFeS2). Silber wird meist als Nebenprodukt bei der Kupfer- oder Bleiherstellung gewonnen. Das seltene Element Silber kommt mit etwa 0,079 ppm (entsprechend 0,0000079 Prozent) in der Erdkruste vor. Silber hat damit in der Erdkruste einen etwa 17-mal höheren Anteil als Gold. Dieser Umstand erklärt auch das historische Gold-Silber-Verhältnis von durchschnittlich 1: 17.

Platin wird mit einem Vorkommen von  5-10-7% an der obersten (16 km) dicken Erdkruste geschätzt. In der Häufigkeitsliste der Elemente findet es an der 76. Stelle seinen Platz, nahe bei Palladium und Gold. Platin findet man häufig zusammen mit anderen Platinmetallen. Diese kommen entweder als Mineral oder gediegen (als reines chemisches Element in der Natur) vor. Platinmetalle-Vorkommen differenziert man in primäre und sekundäre Lagerstätten. Erstere (sog. Bergplatin) finden man im Ural (ein 12 kg Platinbrocken wurde 1843 gefunden), Südafrika (mit 93% der gesicherten Weltreserven), Kanada und den USA. In Russland oder Kolumbien werden die sekundären Platinseifen (durch Verwitterung entstanden) gefördert.

Palladium oder palladiumhaltige Legierungen in Fluss-Seifen lassen sich in Nord- und Südamerika, Australien, Äthiopien und im Ural finden. Größtenteils ausgebeutet worden sind diese jedoch schon seit Jahrzehnten. Oft wird Palladium aus Nickel- und Kupfererzen gewonnen. Prognostizierte 40% entstammen aus der russischen Förderung. Durch recyceln von Abgaskatalysatoren und abgebrannten Brennelementen, wird der Anteil von Palladium künftig anwachsen.

Rhodium ist in Süd- und Nordamerika, im Ural-Gebirge, Südafrika und in den sulfidischen Kupfer-Nickelerzen des Sudbury-Komplexes in Ontario zu finden. Oftmals wird es als Ammoniumhexachlororhodat (NH4)3RhCl6 abgebaut und durch Wasserstoff bei äußerst hohen Temperaturen zum Metall verringert. Die Jahresproduktion liegt weltweit bei schätzungsweise 25 Tonnen. Durch einen sehr geringen Anteil in abgebrannten Brennelementen kann Rhodium auch aus diesen gewonnen werden. Das Rhodium, das aus abgebrannten Brennelementen gewonnen wurde, enthält jedoch radioaktive Isotope mit einer Halbwertszeit von bis zu 45 Tagen und muss dementsprechend lange gelagert werden, bis die Radioaktivität abgeklungen ist.

Ruthenium ein Edelmetall das selten ist. Der Anteil an der obersten Erdkruste wird auf ca.5-10-6 % geschätzt, das liegt auf der Vorkommensliste der Elemente nahe dem Osmium. Als Begleiter des Platins kommt Ruthenium in sehr wenig Mengen vor. Im seltenen Mineral Laurit ist es auch anzutreffen. Durch die Gewinnung von Platinmetallen wird Ruthenium durch Oxidation mit Chlor und Destillation des RuO4 erhalten.

Iridium Vorkommen liegen in Südafrika, Nord- und Südamerika, Borneo, im Ural-Gebirge, Japan und Tasmanien. Es ist seltener als Platin oder Gold! Biologisch tritt es in Form von kleinen Körnern aber auch in Gefolge des Platins auf. Iridium und andere Elemente der Platingruppe kommen in Flusssanden und bei der Verhüttung von Nickelerzen vor.

Osmium hat ein Anteil von 1-10-6% an der Erdkruste und ist deshalb auch sehr selten. Die Bedeutendste Vorkommen in Kanada, Russland und Südafrika sind die platinmetallreichen Nickelerze. Sekundäre Lagerstätten liegen auf Borneo, in Kolumbien, am Fuß des Urals und in Äthiopien.

Gewinnung von Edelmetallen

Die Goldwäsche ist das älteste Verfahren der Goldgewinnung. Zerkleinerte Gesteine und Goldhaltige Sande werden mit Wasser gemischt und solange bewegt bis sich die speziell schwereren Goldelemente von dem restlichen Sand und Schlamm trennt. Im Zeitalter der Antike wurden Felle oder Tücher verwendet, die jedoch durch die heute bekannten Goldwäscher-Pfannen getauscht wurden. Diese Art der Gewinnung war jedoch nicht wirkungsvoll, da über die Hälfte des gelben Metalls in der ausgewaschenen Masse zurück blieb.

Erst nach der Entwicklung chemischer Verfahren konnte der Erlös erhöht werden. Die Besonderheit des Amalgamationsverfahrens beruht auf der Löslichkeit von Gold (lat. Aurum) durch Quecksilber, die zusammen eine Legierung eingehen. Nach dem Entfernen des Amalgams wird die Metalllegierung auf 360°C erwärmt, wodurch das Quecksilber verdunstet und das Gold übrig bleibt. Diese Strategie wurde bereits bei den Römern angewandt. Cyanidlaugerei ist eine weitere Methode, bei der mit Natriumcyanids und Sauerstoff Edelmetalle gelöst werden.

Dieses Verfahren kommt u.a. zum Einsatz, wenn der Goldgehalt des Erzes für die Amalgamationsmetohde nicht mehr ausreicht. Das gewonnene Rohgold hat bereits einen Feingehalt von ca. 900 ‰ und liegt damit deutlich höher als bei der zuletzt beschriebenen Methode. Wird ein noch höherer Feingehalt gewünscht, kommt die Elektrolyse und die Chlorgasraffination zum Einsatz. Seit 1921 wird die Chlorgasraffination zur Raffination des südafrikanischen Goldes genutzt.

Da Gold sich im Gegenteil zu seinen Begleitmetallen als besonders resistent gegenüber Chlorgas erweist, konnte diese Methode perfektioniert werden. Durch eine Ton-Röhre in der Rohgoldschmelze wird Chlorgas hinzu geführt, das die Begleitmetalle in Chlorid bindet und als Dampf entweichen lässt. Einzig Silberchlorid wird am Ende des Verfahrens zur weiteren Verarbeitung vom flüssigen Aurum abgeschöpft. Das Gold wird im Anschluss in Barren gegossen, deren Feingehalt mind. 995/1000 beträgt.

Reines Gold (auch als Feingold bezeichnet) mit einem Feingehalt von 999,9‰, kann nur mittels der elektrolytischen Goldscheidung hergestellt werden. Zur Anwendung kommt diese Methode in Scheideanstalten.

Scheidung = Abtrennen der Nichtmetalle → Abtrennen der Unedelmetalle → Trennen der Edelmetalle

Geschichte zu den Edelmetallen

Wenn man das Rad der Zeit zurückdreht, kann man Gold und Silber als die ersten metallischen Werkstoffe des Menschen bezeichnen. Dies belegen Funde von bearbeitetem Gold aus der Steinzeit. Es ist anzunehmen, dass seit dieser Zeit Gold als Symbol für Reichtum, Macht, Glück und Magie steht.

Die Ägypter kannten schon vor dem Jahr 3000 v. Chr. das Gold als NUB, sie beschafften es aus den Goldländern Afrikas, Nubien und Äthiopien. In ihren Texten werden das Schmelzen von Gold mit dem Blasrohr und das Feuersetzen beschrieben, ein Verfahren, mit dem sie aus dem Gold führenden Gestein das Metall ausbringen konnten. Etwa ab 2700 v. Chr. dienten Goldbarren und Ringe von vereinheitlichtem Gewicht als Geld. Auch die Bewohner außerägyptischer Länder kannten das Gold, dies bewiesen Funde im unteren Euphratgebiet (altsumerische und chaldäische Kultur), in Kreta und in Ophir (Südostafrika).

Seit der Bronzezeit wird Gold auch in Spanien, Frankreich und in den Alpen gewonnen. Die Phönizier und die Römer haben dieses Erbe übernommen. Man konnte Silber und Gold nicht scheiden, sondern verwandte silberhaltiges Gold, soweit es legiert gewonnen wurde. Im frühen Mittelalter entwickelte sich ein weiteres Goldbergbaugebiet in den europäischen Mittelgebirgen. Mit der Entdeckung Amerikas im Mittelalter weitete sich die Goldgewinnung dann erneut aus. Erst seit der Mitte des 19. Jahrhunderts erbringen die reichen, dem großtechnischen Abbau zugänglichen Goldvorkommen von Afrika und Amerika so große Goldmengen, wie sie die Industrie der Gegenwart benötigt.

Silber ist in Ägypten und im Euphratraum schon vor 3000 v. Chr. in Verwendung. Um 1600 v. Chr. gewannen die Phönizier Silber aus spanischen Gruben, ab etwa 600 v. Chr. die Athener Silber aus ihren Bergwerken in Laurion. In Mitteleuropa beginnt man im Elsass, Lahn- und Siegerland nach Silber zu schürfen. Im frühen Mittelalter lieferten der Harz und Sachsen, Böhmen, Ungarn, Tirol und Steiermark bedeutende Mengen an Silber. Die Entdeckung und Ausbeutung der amerikanischen (Mexiko, Peru) vom 16. Jahrhundert an führten zu einem Überangebot und Preisverfall.

Seit dem 19. Jahrhundert fällt die Hauptmenge des Silbers als Nebenprodukt bei der Gewinnung und Raffination von Kupfer, Blei oder Zink an. In dieser Zeit war das Silberangebot meist größer als der Bedarf und sein Preis daher niedrig. Die nächsten Jahre haben hier einen Umschwung herbeigeführt. Steigende Verwendung in der Elektrotechnik, in der Besteck und Silberwaren Industrie, im Münzwesen und in der Fotografie ließen den jährlichen Silberbedarf über die Jahresgewinnung ansteigen. Demzufolge stieg der Silberpreis von 1950 bis in die 80ziger Jahre stetig an um dann auf das heutige Niveau zu fallen. Wie wird es weiter gehen?

Platin war den Mayas in Mittelamerika schon vor dem 15. Jahrhundert bekannt. Sie tränkten Presslinge aus Platinkörnern mit geschmolzenem Gold und gestalteten Schmuck. Die europäischen Konolisatoren konnten zwar Gold oder Silber gebrauchen, nicht aber das edle, schwere, unschmelzbare, wie Silber aussehende Platin (platina = spanisch = Silberlein). Im 18. Jahrhundert wurden die russischen Platinlagerstätten entdeckt und abgebaut. Ungefähr seit 1800 werden Platin Halbzeuge und Fertigteile durch Sintern und ab ca. 1850 durch Schmelzen und Verformen hergestellt.

Platinbegleitmetalle (Palladium, Rhodium, Iridium, Ruthenium, Osmium) sind im 19. Jahr-hundert im Zuge der Entwicklung der chemischen Analyseverfahren entdeckt und beschrieben worden. Erst seit 1930 werden die reichen Platin Lagerstätten in Südafrika abgebaut. Etwa zur gleichen Zeit fand man in den Nickelerzen in Kanada Palladium und Rhodium. Die Platin-Beimetalle sind Begleiter des Platins in fast allen seinen Fundstätten→ Osmium vorwiegend in Tasmanien.

Parallel mit der bergmännischen Gewinnung der Rohedelmetalle entwickelten sich die Anfänge einer Scheideindustrie, die das Rohmetall raffinierte. Gleichzeitig bemühte man sich, auch arme Abfälle anzureichern und das darin enthaltene Edelmetall zu extrahieren. Neben der Gold Silber Scheidung seit 1433 mit Salpetersäure, wurde 1802 die Schwefelsäure Scheidung und 1884 die elektrolytische Aufarbeitung als Meilenstein aufgegriffen. Seit etwa 1500 kennt man die Feuerprobe von Agricola.

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