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Gold 11:20 min

Textversion des Videos

Transkript Gold

Guten Tag und herzlich Willkommen. Dieses Video heißt "Gold". Also Vorkenntnisse solltet ihr die Naturwissenschaften bis zum zehnten Schuljahr gut beherrschen. Im Video möchte ich auch näher bekannt machen mit dem chemischen Element Gold und seiner Verwendung. Der Film besteht aus zehn Abschnitten. Erstens: Eine lange Geschichte. Zweitens: Stellung im Periodensystem der Elemente. Drittens: Eigenschaften. Viertens: Ein schönes Kind, ein schwerer Junge und ein zartes Baby. Fünftens: Die größten Goldnuggets. Sechsten: Herstellung. Siebtens: Reinheit. Achtens: Goldlegierungen. Neuntens: Förderländer und Goldverteilung. Und Zehntens: Verwendung. Erstens: Eine lange Geschichte. Gold ist ein Metall des Altertums. Bereits im alten Ägypten vor 7000 Jahren war es bekannt. In den Bergen Nubiens zwischen Nil und Rotem Meer befanden sich die Lagerstätten. In der Zeit zwischen 4200 vor der Zeitrechnung und 50 wurden im alten Ägypten etwa 3200 Tonnen Gold gefördert. Auch in Mesopotamien war Gold bekannt. Ein archäologischer Nachweis der Verwendung in der Stadt Ur geht auf das Jahr 3500 vor der Zeitrechnung zurück. In Israel im zehnten Jahrhundert vor der Zeitrechnung lebte der Sagenumwobene König Salomon. Er errichtete einen berühmten Tempel. Nach den Überlieferungen soll er dafür 1086 Talente Gold verwendet haben. Das sind 33 Tonnen. Sein Geldzuwachs vermehrte sich jährlich um zwölf Tonnen. Zweitens: Stellung im Periodensystem der Elemente. Im Periodensystem der Elemente hat Gold einen Platz in der ersten Nebengruppe. Als Nebengruppenelement ist Gold ein Metall. Das chemische Symbol für Gold ist "Au". Die Oxidationszahlen in den Verbindungen sind plus drei und seltener plus eins. Drittens: Eigenschaften. Gold ist ein strohgelbes Metall. Gold ist weich. Nach Mohs hat es eine Härte zwischen zwei und drei. Gold hat eine hohe Dichte. 19,3 Gramm pro Kubikzentimeter. Seine Dichte ist klar höher als die Dichten von Quecksilber, Silber, Kupfer und Eisen. Mit 1064 Grad Celsius schmilzt es niedriger als Kupfer, aber höher als Silber. Gold ist gut verformbar und legierbar. Zum Beispiel mit Kupfer. Gold reagiert weder mit Säuren noch mit Basen. Von Brom und Jod wird es chemisch angegriffen. Sauerstoff allein und Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre können ihm nichts anhaben. Interessant ist die Reaktion mit Salpetersäure und Königswasser. Wir wollen einmal das Verhalten von Kupfer, Silber und Gold miteinander vergleichen. Wie verhalten sich diese drei Metalle bei der Einwirkung von Salpetersäure? HNO3. Und dem Königswasser. Einem Gemisch von Salpetersäure, HNO3, und Salzsäure, HCL. Konzentrierte Salpetersäure reagiert sowohl mit Kupfer als mit Silber. Mit Gold findet keine Reaktion statt. Königswasser reagiert mit Kupfer. Silber bildet eine Schutzschicht von Silberchlorid an der Oberfläche aus und reagiert dann nicht weiter. Gold wird durch Königswasser zersetzt. Viertens: Ein schönes Kind, ein schwerer Junge und ein zartes Baby. Ja, das alles ist Gold. Gold ist als erstes ein schönes Kind. Gold ist vor allem ein ästhetisch schönes Metall. Gold ist aber auch ein schwerer Junge. Es hat die hohe Dichte von 19,3 Gramm pro Kubikzentimeter. Stellen wir uns einmal vor, wir würden diesen Rucksack mit Gold auffüllen. In guter Näherung ist er ein Quader und ich vermesse ihn nun. Ich erhalte für Länge, Breite und Höhe: 4dm, 3,5dm und 2dm. Aus Länge, Breite und Höhe bestimme ich das Volumen. Das Volumen multipliziere ich mit der Dichte. Der Rucksack fasst somit 540 Kilogramm Gold. Na, dann wünsche ich nur: Erfolgreicher Bankraub! Und schließlich ist Gold auch ein zartes Baby. Das Metall ist weich und verformbar. Aus einem einzigen Gramm, das ist so groß, wie ein Pfefferkorn, kann man 300 Meter Draht ziehen. Fünftens: Die größten Goldnuggets. Nach der Überlieferung wurde im elften Jahrhundert in Südafghanistan der größte Goldnugget der menschlichen Geschichte entdeckt. Er hatte einen Durchmesser von mehr als einem halben Meter. Und wog folglich etwa 2,5 Tonnen. Über seinen Verbleib weiß die Geschichte nichts zu berichten. 1145 wurde in Böhmen, im heutigen Tschechien, ein großer Kristall gefunden. Es handelte sich um ein Stück Quarz von etwa zwei Tonnen. Darin waren etwa 170 Kilogramm Gold eingeschlossen. 1872 wurde in Australien ebenfalls ein Quarzkristall gefunden. Er wog etwa 280 Kilogramm und enthielt ungefähr 100 Kilogramm Gold. Und schließlich 1901 der Fund in Japan. Der Goldnugget wog 71 Kilogramm und ging in die Geschichte als "Der Japaner" ein. Sechstens: Herstellung. Gold ist ein Edelmetall. Es kommt rein oder als Stoffgemisch vor. Man findet es zu großen Mengen in den Weltmeeren. Die Gewinnung aus dem Wasser ist jedoch unwirtschaftlich. Man könnte Gold auch durch Kernfusion herstellen. Doch auch das ist unwirtschaftlich. Daher wird Gold wie seit alters her zu Lande aus Goldminen gewonnen. Zuerst erfolgt eine mechanische Zerkleinerung, an die sich ein chemischer Aufschluss anschließt. Ein wichtiges Beispiel dafür ist die Cyanidlaugerei. Das Stoffgemisch mit Gold wird mit Wasser, Sauerstoff und Natriumcyanid versetzt. Es entstehen ein Goldkomplex und Natriumhydroxyd. Der Goldkomplex wird mit Zink versetzt. Das Zink ersetzt das Gold im Komplex und Gold wird frei. Das überschüssige Zink bringt man mit einer Säure in Lösung. Das so erhaltene Gold, bezeichnet man als Rohgold. Es wird mit Königswasser in Lösung gebracht. Man erhält Gold drei Chlorid. Durch elektrochemische Raffination wird nun Gold an der Katode abgeschieden. Man erhält Feingold mit einer Reinheit von 99,9 Prozent. Siebtens: Reinheit. Wir wollen hier nicht von Schmutz, sondern von legiertem Gold sprechen. Man sagt auch 24 Karat, dann ist das Gold rein. Wir wollen einmal die Reinheitsangaben in Karat, Promille und die Feingoldbezeichnung gegenüberstellen. 24 Karat entsprechen 999 Promille und einem Feingoldanteil von 999. Also ein bisschen ist noch an Fremdstoff da drin. 22 Karat ergeben entsprechend 916 2/3 und 916. 20 Karat 833 1/3 und 833. 18 Karat ergeben jeweils 750. 14 Karat findet man häufig in Schmuck. 583 1/3 und 585. Und schließlich die Werte für 10 Karat, 9 Karat und 8 Karat. 8 karätiges Gold wird ebenfalls häufig für Schmuck verwendet. Achtens: Goldlegierungen. Gold ist mit verschiedenen Metallen legierbar. Achtung, ich werde jetzt mit den Farben übertreiben, es sind immer nur leichte Töne. Rotgold erhält man durch Kupfer. Gelbgold ergibt sich durch Silber. Palladium entfärbt das Gold, man erhält Weißgold. Grüngold erhält man durch Kadmium. Und schließlich Blaugold durch Eisen. Neuntens: Förderländer und Verteilung. Die Goldförderung nahm in den letzten Jahrzehnten stark zu. Jährlich werden etwa 2500 Tonnen gefördert. Die Gesamtmenge allen geförderten Goldes ist größer als 150000 Tonnen. Wie verteilt sich der gesamte Goldbestand. 51 Prozent entfallen auf Schmuck. 18 Prozent auf die Zentralbanken und Währungsinstitutionen. 16 Prozent auf Privatbesitz. Und zwölf Prozent auf Kunstgegenstände. Betrachten wir die Fördermengen und Reserven der größten Goldförderer in Tonnen. 2007 förderte Südafrika 252 Tonnen und hatte 31000 Reserven. Bei den Vereinigten Staaten betrugen die Werte 238 und 5500. Australien 246 und 6000. Die Russische Föderation förderte 157 Tonnen und besaß 7000 Tonnen Reserven. Zehntens: Verwendung. Ein großer Teil des Goldes wird für Schmuck verwendet. Gold ist auch sehr dekorativ. Zahngold gibt es in der Medizin. Gold verwendet man als Währung und Währungsdeckung. Ganz wichtig die Verwendung in der Elektronik für nichtrostende Kontakte. Die Optik nutzt aus, dass Gold infrarotes Licht reflektiert. Und schließlich das Gold im hochprozentigen Goldwasser. Gold heißt nämlich auch E175. Es ist ein Lebensmittelzusatzstoff. Mit dieser kuriosen Verwendung möcht ich mich von euch verabschieden. Alles Gute! Auf Wiedersehen!

Gold Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Gold kannst du es wiederholen und üben.

  • Entscheide, wo sich das Element Gold im PSE befindet.

    Tipps

    Gold ist ein Metall.

    Es gehört zu den Nebengruppenelementen.

    Es steht in der ersten Nebengruppe.

    Lösung

    Das Element Gold gehört zu den Nebengruppenelementen. Es steht im Periodensystem an 79. Stelle und in der 1. Hauptgruppe zwischen Platin und Quecksilber. Gold ist ein glänzendes Übergangsmetall, welches das Formelzeichen Au hat. Dieses leitet sich vom lateinischen Wort aurum ab. Neben Kupfer ist es eines der wenigen farbigen Metalle.

  • Nenne die Eigenschaften von Gold.

    Tipps

    Schmelztemperaturen: Cu>Au>Ag

    Gold ist in der Masse sehr schwer. Woran könnte das liegen?

    Gold wird z.B. bei der Schmuckherstellung eingesetzt.

    Lösung

    Gold wird oft als schönes Kind, schwerer Junge oder zartes Baby bezeichnet. Diese Bezeichnung beruhen auf den besonderes Eigenschaften von Gold.

    Aufgrund seiner gelb-glänzenden Farbe ist es sehr ästhetisch. Gold hat eine sehr hoch Dichte von 19,3 $\frac{g}{cm^3}$. Deshalb ist Gold schon in kleinen Mengen sehr schwer.

    Auf der anderen Seite ist Gold sehr weich und kann leicht verformt werden, weshalb es oftmals mit anderen Metallen legiert wird, um es beständiger zu machen.

  • Bestimme die Verwendung von Gold.

    Tipps

    Achte auf die Eigenschaften des Goldes.

    Überlege, wo du Gold im Alltag findest.

    Lösung

    Wofür ein Stoff verwendet wird, beruht meist auf den Eigenschaften, die dieser Stoff zu bieten hat. Aufgrund seiner gelb-glänzenden Oberfläche wird Gold in der Schmuckindustrie und bei Dekorationen eingesetzt. Jedoch ist Gold allein viel zu weich für Schmuck. Deshalb wird es z.B. mit Kupfer zu Rotgold oder mit Paladium zu Weißgold legiert. Dadurch ändern sich die Eigenschaften des Goldes und es ist beständiger. Gold rostet zudem nicht und wird deshalb meist in der Elektrotechnik eingesetzt. Gold ist weiterhin sehr wertvoll, weil die Aufarbeitung schwierig und teuer ist und weil es Gold nur in begrenzten Mengen auf der Welt gibt. Deshalb wird Gold auch als Handelswährung eingesetzt.

  • Erkläre, warum Metalle glänzen.

    Tipps

    Überlege, wie ein Metallgitter aussieht.

    Was muss gegeben sein, damit etwas glänzt?

    Lösung

    Wenn man an Metalle denkt, fällt einem meist zuerst ein, dass sie glänzen. Egal ob Silber, Gold oder Aluminium: Hält man sie ins Licht, beginnen sie zu glänzen. Woran liegt das?

    Die Antwort liegt in den freien Elektronen. Im Metallgitter befinden sich freie Elektronen. Trifft nun eine Lichtwelle auf die Oberfläche des Metalls, dann entsteht ein schwingendes Feld, welches die freien Elektronen zum Mitschwingen zwingt. Diese schwingenden Elektronen erzeugen dabei eine gegenläufige Lichtwelle. Das Licht, das auf die Oberfläche trifft, wird also dementsprechend reflektiert und das bezeichnen wir dann als Glanz.

  • Erkläre die chemischen Reaktionen bei der Gewinnung von Gold.

    Tipps

    In der Chemie bezeichnet man die Überführung eines schwerlöslichen Stoffes in einer säure- oder wasserlösliche Verbindung als Aufschluss.

    Überlege, welches Gemisch als Königswasser bezeichnet wird.

    Lösung

    Gold könnte man aus den Weltmeeren oder durch Kernfusion gewinnen. Beide Verfahren sind aber sehr aufwendig und teuer. Deshalb gewinnt man Gold generell aus den Goldminen.

    Dort werden sie als Golderze abgebaut. Gold kommt aber nicht immer gediegen vor, sondern auch gebunden in Erzen. Nach dem Abbau wird das Gold zunächst zerkleinert.

    Im Anschluss erfolgt ein chemischer Aufschluss, d.h., dass Gold in Lösung gebracht wird. Dazu nutzt man das Prinzip der Cyanidlaugerei. Die Cyanidliganden komplexieren das Metall-Ion und machen es so löslich. Im zweiten Schritt wird der Komplex dann mit Zink umgesetzt. Das Zink verdrängt das Gold aus dem Komplex und man erhält zunächst das sogenannte Rohgold.

    Das Rohgold wird erneut in Lösung gebracht. Dazu wird Königswasser verwendet. Das ist eine Mischung aus Salpetersäure und Salzsäure. Diese Lösung wird anschließend elektrochemisch gereinigt. In der kathodischen Raffination wird das Gold(III)-Kation zu elementarem Gold reduziert. So entsteht Feingold.

  • Ermittle die Masse an Gold, die sich bei maximaler Beladung im Pappkarton befindet.

    Tipps

    Berechne das Volumen: Höhe $\cdot$ Breite $\cdot$ Tiefe.

    Vergiss nicht, die Grammzahl in Kilogramm umzurechnen.

    Lösung

    Gold ist zwar weich, besitzt aber einer sehr große Dichte von $19,3 \frac{g}{cm^3}$. Mit dieser Angabe kann man berechnen, wie schwer ein Karton voll mit Gold wäre. Dazu nutzt man folgende Formel:

    $m = V \cdot \rho $

    Das Volumen wird aus der Höhe, der Breite und der Tiefe des Kartons berechnet. In diesem rechnet man: $V = 40cm \cdot 60cm \cdot 30cm$ und erhält ein Volumen von $72.000~cm^3$. Das Volumen und die Dichte werden in die obige Gleichung eingesetzt:

    $m = 72.000 cm^3 + 19,3 g/cm^3$

    $m = 1.389.600 g$

    Die Grammzahl wird in Kilogramm umgerechnet. Dazu teilt man die Grammzahl durch $1.000$ und man erhält eine Masse von $1389,6 kg$ Gold.