Gold

Frühgeschichte, europäisches Altertum und Mittelalter, präkolumbische Kulturen

Die Goldgewinnung ist seit der frühen Kupferzeit nachgewiesen. Die leichte Legierbarkeit mit vielen Metallen, die moderate Schmelztemperatur und die günstigen Eigenschaften der Legierungen machten Gold als Werkstoff sehr attraktiv. Die Goldgewinnung und -reinigung erfolgte durch Goldwäscherei, Amalgamation und Kupellation (Oxidieren unedlerer Metalle mit Blei, auch Läuterung genannt) oder in Kombination der Verfahren.

Die ältesten bislang bekannten Goldartefakte der Menschheit stammen ebenfalls aus der Kupferzeit. Im Gräberfeld von Warna (Bulgarien) sind insgesamt etwa 3.000 goldene Objekte als Grabbeigaben niedergelegt worden. Sie werden zwischen 4600 und 4300 v. Chr. datiert. Aus der nur wenig späteren (ca. 4400–4200 v. Chr.) Wadi/Nahal Qana-Höhle (Palästina) stammen 8 massive Elektron-Ringe mit 70 % Goldanteil (bis 165 Gramm Gewicht). Mehr als 7.000 Goldobjekte sind aus dem 4. Jahrtausend v. Chr. aus Gräbern der osteuropäischen Maikop-Kultur bekannt. Der früheste Nachweis in Mitteleuropa liegt mit den beiden Goldscheiben im Depotfund von Stollhof (Niederösterreich) vor und stammt ebenfalls aus dem 4. Jahrtausend v. Chr. Seit dieser Zeit wurde Gold vereinzelt in Form von Schmuckgegenständen aus Südosteuropa importiert.

In Mittel- und Nordeuropa traten goldene Gegenstände vermehrt erst im dritten Jahrtausend v. Chr. als Grabbeigaben auf, vor allem in der endneolithischen Glockenbecherkultur. Beispiele sind die Ohrringe und die Haarspange beim Bogenschützen von Amesbury oder die 2013 gefundenen Goldringe eines Glockenbecher-Grabes aus Wustermark, Landkreis Havelland. Berühmte Beispiele aus der nachfolgenden Bronzezeit sind die Goldauflagen der Himmelsscheibe von Nebra (Frühbronzezeit) und die vier spätbronzezeitlichen Goldhüte.

Die alten Ägypter beuteten Vorkommen in Oberägypten und Nubien aus. So ist auf dem Turiner Papyrus auch die Lage einer Goldmine verzeichnet. Die Römer nutzten Fundstätten in Kleinasien, Spanien (Las Médulas), Rumänien und Germanien.

Die Sage von der Fahrt der Argonauten zum Goldenen Vlies nach Kolchis wurde anscheinend von den Seereisen griechischer Goldsucher angeregt.

In der Tora wird vom Goldenen Kalb erzählt, das sich die Israeliten als Götzenbild herstellten, während Moses die Zehn Gebote empfing, und vom Goldland Ophir. Das Neue Testament erwähnt Gold (neben Weihrauch und Myrrhe) als eines der Huldigungsgeschenke der Weisen aus dem Morgenland für den neugeborenen Jesus (Matthäus 2,11 EU).

In Südamerika und Mesoamerika wurde schon sehr früh Gold verarbeitet. So beherrschten beispielsweise die Mochica in Peru bereits Anfang des ersten Jahrtausends die Legierungsbildung (Tumbago) sowie die Vergoldung und stellten Gegenstände für rituelle Zwecke aus mehreren Kilogramm Gold her.

Im europäischen Mittelalter wurde Gold durch Goldwäscherei (aus dem Rhein, aus Schwarzwald- und aus Alpenflüssen) oder im Bergbau gewonnen (in Westfalen [„Eisenberg“ bei Korbach], am hessischen Goldberg [Kassel], in Tirol [Tassul im Nons-Tal], im Fichtelgebirge [Goldkronach], in Schlesien [Reichenstein, Goldberg], im Harz [Goslar], in Böhmen [Kuttenberg], im Salzburgischen, in Niederungarn [Kremnitz] und im Siebenbürger Erzgebirge). Trotzdem war die Goldgewinnung in Europa unergiebig, Gold stammte zum großen Teil aus älteren Münzen.

Spätmittelalterliche und frühneuzeitliche Autoren, insbesondere auf dem Gebiet der Alchemie, nahmen eine Entstehung des Goldes durch Vermischung von „sauberem“ Schwefel und Quecksilber an. In der Heilkunde fand gefeiltes Gold unter anderem als Arzneimittel gegen die Epilepsie Verwendung.

Neuzeit ab der Entdeckung Amerikas

Die Gier nach Gold wurde mit der Vormachtstellung der europäischen Seemächte Spanien, Portugal, England und Italien zu einem maßgeblichen Grund für Kriege und Eroberungszüge der Neuzeit. Das gilt für Westafrika (Timbuktu), dessen Gold über arabische Zwischenhändler nach Europa kam. Besonders der Goldreichtum der indigenen Völker in Mittel- und Südamerika lockte nach der Entdeckung Amerikas im Jahre 1492 europäische und insbesondere spanische Eroberer (Conquistadores) an, die Gold in Galeonen nach Europa brachten. Spanien wurde so eine Zeit lang zur reichsten Nation Europas; die indigenen Kulturen wurden durch die Eroberer oder durch eingeschleppte Krankheiten zerstört.

Immer wieder lockten Goldfunde große Scharen von Abenteurern an. Im 19. Jahrhundert kam es auf verschiedenen Kontinenten zu Goldrausch genannten Massenbewegungen von Goldsuchern in die Gebiete großer Goldvorkommen. Beispiele hierfür sind der kalifornische Goldrausch im Jahre 1849 und der Goldrausch des Jahres 1897 am Klondike River in Alaska. Auch in Australien (Bathurst, Temora, Teetulpa und Coolgardie) und Südafrika (Witwatersrand) kam es zum Goldrausch.

Der schwankende Goldpreis führt oft zu bedeutenden sozialen Veränderungen: So führte ein fallender Goldpreis in Südafrika zu einer starken Verarmung des von der Goldförderung lebenden Bevölkerungsteils. Im brasilianischen Amazonasraum ist der informelle Goldabbau durch Garimpeiros oft mit schwerwiegenden sozialen und ökologischen Folgen verbunden.

Ursprung des irdischen Goldes

Die meisten Elemente bis zum Eisen, aber schwerer als Wasserstoff, sind in vergangenen Sternen unter Energieabgabe durch Kernfusionen entstanden (siehe auch Nukleosynthese). Das auf der Erde vorkommende Gold ist – wie alle Elemente, die schwerer sind als Eisen – durch Supernova-Kernkollaps unter Energieaufnahme entstanden.

1994 durchgeführte Computersimulationen sagten voraus, dass bei einer Kollision von zwei Neutronensternen aus dem dabei in den Weltraum herausgeschleuderten Material und den nachfolgenden Reaktionskaskaden neben anderen schweren Elementen rund 30 Erdmassen Gold entstehen. Am 17. August 2017 erfassten die LIGO-Detektoren Gravitationswellen, die als Kollision von zwei Neutronensternen in einer Entfernung von 130 Millionen Lichtjahren gedeutet wurden. Die Reaktionen der herausgeschleuderten Materie konnten daraufhin mit optischen Teleskopen beobachtet werden. Die gemessenen Spektrallinien bestätigten die Voraussage, dass bei diesem Ereignis große Mengen an Gold und anderen schweren Elementen entstanden.

Solange die frühe Erde noch keine feste Kruste hatte, ist alles Gold aufgrund seiner hohen Dichte ins Erdinnere gewandert. Wir finden nur noch Gold, das nach der Krustenbildung auf die Erde gelangt ist oder durch vulkanische Prozesse wieder an ihre Oberfläche kam.

Das Vorhandensein von schweren Metallen wie Gold in der Erdkruste und im Erdmantel stellt ein geologisches Rätsel dar. Theoretisch sollten diese Metalle aufgrund ihrer hohen Dichte und Affinität zu Eisen während der Frühzeit der Erde in den Erdkern abgesunken sein. Neue Forschungen bieten jedoch plausible Erklärungen für dieses Phänomen. Eine der Theorien besagt, dass schwere Metalle wie Gold und Platin durch Einschläge von großen Planetenresten und Asteroiden auf die Erde gelangt sein könnten. Diese Einschläge fanden vor etwa 3,8 bis 3,6 Milliarden Jahren statt. Die Metallkerne dieser Himmelskörper könnten genügend Gold und andere schwere Metalle enthalten haben, um die irdischen Vorkommen anzureichern. Anhand geophysikalischer Modelle, die die Vorgänge beim Einschlag eines großen Asteroiden rekonstruieren, geht man davon aus, dass sich an der Einschlagsstelle ein lokaler Magmaozean bildet, unter dem eine dünne, halbgeschmolzene Übergangsschicht liegt. Diese Schicht dient als temporäre Falle für die Metalle aus dem Impaktor und verhindert ihr Absinken in den Erdkern. Die Metalle bleiben nicht dauerhaft in der Übergangsschicht gefangen. Durch Mantelkonvektion, einem langsamen zirkulären Fluss des Erdmantels, werden sie über Milliarden von Jahren wieder an die Oberfläche transportiert. Dieser Prozess ermöglicht es den schweren Metallen, im Erdmantel und in der Erdkruste erhalten zu bleiben, anstatt in den Erdkern abzusinken.

Primäre Lagerstätten (Berggold)

Die folgenden Abschnitte führen einige der wichtigsten Typen primärer Goldlagerstätten auf:

Sekundäre Lagerstätte (Waschgold/Seifengold)

Fast alle europäischen Flüsse führen Spuren von Gold mit sich. Dieses Gold war zuvor in Form zumeist kleiner, dünner Blättchen in Gestein eingelagert. Durch Verwitterungsprozesse des umgebenden Gesteins wird es freigesetzt und gelangt so ins Flusswasser und wird als Fluss-Seife abgelagert.

Auf den Geröllbänken des Hoch- und Oberrheines wie bei Istein finden sich davon geringe Mengen, insbesondere Flitter. Diese, als Rheingold bezeichneten Sekundärablagerungen, wurden in den vergangenen Jahrhunderten mit mäßigem Ertrag ausgewaschen (siehe dazu Flussgolddukaten). Der einzige offizielle Goldproduzent Deutschlands, ein seit 2008 zur Holcim-Gruppe gehörendes Kieswerk bei Rheinzabern, nutzt ebenfalls diese Vorkommen. Die so gewonnenen Mengen Gold sind jedoch nur gering und bewegten sich in den letzten Jahren im Bereich von 10–15 kg pro Jahr.

Förderung weltweit

Die Weltjahresförderung betrug 2008 noch 2.260 Tonnen, 2011 bereits 2.700 Tonnen, seit dem Jahr 2015 werden jedes Jahr bereits mehr als 3.000 Tonnen Gold abgebaut, etwa hundertmal mehr als im 19. Jahrhundert. Aktuell wird in zwei Jahren mehr Gold gefördert, als in den tausend Jahren des Mittelalters zusammen dokumentiert ist.

Das meiste Gold wurde lange Zeit in Südafrika gefördert, dessen Fördermengen jedoch bereits seit den 1970er Jahren sinken. Im Jahr 2007 förderte Australien die größte Menge. Seit 2008 stammt die größte Fördermenge aus der Volksrepublik China, gefolgt von Australien. Ebenfalls seit 2008 fördern die USA mehr Gold als Südafrika, seit 2010 liegt die Fördermenge der Russischen Föderation über der von Südafrika. 2019 und 2020 waren China, Australien und Russland die führenden Goldabbauländer und produzierten jeweils über 300 t Gold. Zusätzlich zur Förderung spielt bei Gold aber auch das Recycling eine relevante Rolle. So wurden 2020 alleine in den USA 92 t Gold aus Metallschrott gewonnen.

Fördermengen und Reserven

Land	Fördermenge (in t)					bekannte Reserven 2022
	2007	2011	2014	2019	2020
China Volksrepublik Volksrepublik China	275	355	450	380	365	2.000
Australien Australien	246	270	270	325	328	11.000
Russland Russland	157	200	245	305	305	6.800
Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	238	237	211	200	193	3.000
Kanada Kanada	101	110	160	175	170	2.200
Sudafrika Südafrika	252	190	150	105	96	5.000
Peru Peru	170	150	150	128	87	2.000
Usbekistan Usbekistan	85	90	102	93	101	1.800
Mexiko Mexiko	39	85	92	111	102	1.400
Ghana Ghana	84	100	90	142	125	1.000
Brasilien Brasilien	40	55	70	90	78	2.400
Indonesien Indonesien	118	100	65	139	86	2.600
Papua-Neuguinea Papua-Neuguinea	65	70	60	74	54	1.100
Chile Chile	42	45	50			n.bek.
Argentinien Argentinien				60	59	1.600
Burkina Faso Burkina Faso					58	n.bek.
Kolumbien Kolumbien					48	n.bek.
Kasachstan Kasachstan				107	63	1.000
Sudan Sudan				90	90	n.bek.
Tansania Tansania					47	n.bek.
Mali Mali				61		800
Vereinte Nationen Andere Länder	471	630	695	716	572	9.200
Summe (gerundet)	2.380	2.700	2.860	3.300	3.030	54.000

Weltweit existieren nur einige große Goldförderunternehmen, deren Aktien an den Börsen gehandelt werden. Dazu gehören etwa Agnico Eagle Mines, AngloGold Ashanti, Barrick Gold, Freeport-McMoRan Copper & Gold, Gold Fields Ltd., Goldcorp, Kinross Gold, Newmont Mining und Yamana Gold.

Goldbestand weltweit

In der gesamten Geschichte der Menschheit wurden bis Ende 2017 schätzungsweise 190.000 Tonnen gefördert. Dies entspricht einem Würfel mit 21 Metern Kantenlänge (rund 8800 Kubikmetern) reinem Gold, und rund 24,3 g (also etwas mehr als ein Kubikzentimeter) pro Kopf der Weltbevölkerung. Etwa 34.000 Tonnen (Stand 2019) befinden sich im Besitz von Zentralbanken, siehe auch Goldreserve.

Vorkommen in Europa

Die Förderung von Gold in Europa – am meisten in Finnland und Schweden – ist im internationalen Vergleich unbedeutend. Die rumänischen Golderzvorkommen sind wohl die größten in Europa. In Bulgarien finden in den stillgelegten Goldminen Zlata (aktiver Bergbau: 1939–1973) und Krushov Dol (aktiv: 1965–1974) wieder Erkundungen statt. In Barsele (in der Gemeinde Storuman) in Schweden wurde ein Vorkommen erkundet.

Unterscheidungskriterien

Im Gegensatz zu den meisten anderen Metallen kommt das chemisch inerte Gold meist gediegen vor und muss nicht durch Reduktion aus Erzen gewonnen werden, wie beispielsweise Eisen. Es wird zunächst nur mechanisch aus dem umgebenden Gestein gelöst. Da Gold chemisch wenig reaktiv ist und somit nur schwierig in lösliche Verbindungen überführt werden kann, werden spezielle Verfahren zur Goldgewinnung angewendet. Dabei ist die Gewinnung von Gold entweder in industriell betriebenen, großen Minen oder im sogenannten Kleinbergbau möglich. Böden, in denen Gold enthalten ist, werden vor der Gewinnung zunächst gerodet.

Ohne Lupe direkt sichtbares Gold, sogenanntes „Freigold“ in Form von Nuggets oder Goldstaub, ist eine Rarität. Das größte bekannte Goldnugget wurde im September 2018 von Henry Dole in Australien gefunden, mit rund 2400 Unzen (74 kg) Goldanteil. Der zweitgrößte Goldnugget, „Welcome Stranger“ genannt, wurde 1869 in Australien gefunden und wog 2284 Feinunzen (rund 71 kg). Das meiste Gold in den Vorkommen liegt in kleinsten Partikelchen im umgebenden Gestein fein verteilt vor und entgeht somit den Versuchen, es mit einfachen Verfahren manuell zu sammeln.

Um Gold abzubauen, kommen häufig hochgiftige Chemikalien wie Arsen, Quecksilber und Zyanid zum Einsatz.

In der Praxis werden meist mehrere Verfahren miteinander kombiniert, um die gewünschte hohe Ausbeute zu erhalten. Durch Fortschritte in den Gewinnungsmethoden, Vernachlässigung der Abfallproblematik und bei hohem Marktpreis lohnt sich sogar der Abbau von Erz, das nur ein Gramm Gold pro Tonne enthält. Alte Abraumhalden ehemaliger Goldvorkommen werden deshalb mittels verbesserter Technik nochmals aufgearbeitet.

Gold fällt als Nebenprodukt bei der Raffination anderer Metalle an und wird in großem Umfang wiedergewonnen. Mehr als zehn Prozent des weltweit abgebauten Goldes wird im Kleinbergbau gewonnen. Es wurde geschätzt, dass 20 % bis 30 % des weltweit geförderten Goldes durch nicht industrielles Schürfen, also von Goldsuchern gewonnen wird.

Insbesondere illegal, im Kleinbergbau abgebautes Gold sollte als Konfliktrohstoff betrachtet werden, der eine negative Auswirkung auf die dort lebende Bevölkerung hat und zum sogenannten Ressourcenfluch führt. In Brasilien sind beispielsweise viele Speisefische im Amazonas extrem mit Quecksilber und anderen Schwermetallen belastet, was auf den illegalen Goldabbau in der Amazonasregion zurückzuführen ist. Da die Hauptproteinquelle der dort lebenden Menschen Fisch ist, sind gesundheitliche Probleme die Folge.

Goldwaschen

Das sogenannte Goldwaschen als einfachstes Verfahren zur Goldgewinnung nutzt die hohe Dichte des Metalls. Dabei wird goldhaltiger Sand mit Wasser aufgeschlämmt. Da Gold schwerer ist als der umgebende Sand, setzt es sich schneller am Boden ab und kann abgetrennt werden. Gold aus Flussablagerungen wird so gewonnen. Hobby-Goldsucher wenden meist dieses Verfahren an. Dessen Nachteil besteht jedoch in der geringen Ausbeute bei großem Zeitaufwand des Suchenden. Der Vorteil dieser Methode ist die zuverlässige Ausbeute an groben Goldteilchen, die bei der Cyanidlaugung nicht vollständig erfasst werden. Es lässt durch das Einbringen von Fellen in die abströmende Flüssigkeit verbessern, in dem sich kleinste Goldpartikelchen in den Fellhaaren verfangen und die Ausbeute erhöhen.

Goldwaschen wird mitunter teilmechanisiert an Land durchgeführt oder mit Schwimmbaggern mit integrierter Wäsche direkt im Fluss. Minentechnisch gewonnenes Erz wird zuvor mechanisch auf geeignete Korngrößen zerkleinert und das zermahlene Gestein in ähnlicher Weise bearbeitet.

Dieses Verfahren geht der nachfolgend beschriebenen weiteren Ausnutzung der goldführenden Sande und Schlämme voraus.

Amalgamverfahren

Beim Amalgamverfahren wird die Legierungsbildung zwischen Gold und Quecksilber zu Amalgam genutzt. Zur Goldgewinnung und -reinigung werden goldhaltige Sande und Schlämme intensiv mit Quecksilber vermischt. Das Gold, aber auch eventuell andere vorhandene gediegene Metalle wie Silber lösen sich dabei im Quecksilber. Goldamalgam hat eine silberne Farbe; je nachdem, wie viel Quecksilber im Überschuss vorliegt, ist es flüssig bis pastös teigig und der Schmelzpunkt der Legierung ist geringer als der von Gold. Amalgam und Quecksilber sammeln sich wegen der hohen Dichte am Gefäßgrund, das Quecksilber fließt dann ab. Durch Erhitzen des verbleibenden Amalgams (wie bei Feuervergoldung detailliert beschrieben) verdampft das Quecksilber und zurück bleibt kompaktes Rohgold.

Die entstehenden Quecksilberdämpfe stellen eine gesundheitliche Gefahr dar (siehe Quecksilbervergiftung), wenn sie nicht durch eine geschlossene Destillationsanlage oder Absaugung und Abfilterung mit Aktivkohle aufgefangen werden. Private Goldschürfer erhitzen das Amalgam oft in offenen Blechgefäßen mithilfe von Lötlampen und sonstigen Gasbrennern. Das Quecksilber (Siedepunkt 357 °C) dampft dabei in die Umgebungsluft ab und kondensiert umgehend. Dadurch werden Böden, Flüsse und Menschen in der Umgebung mit Quecksilber belastet. Durch das Minamata-Übereinkommen sollen Alternativen zum Amalgamverfahren gefördert werden.

Das Amalgamverfahren wurde bereits in der Antike angewendet.

Cyanidlaugung

Bei größeren Vorkommen, die eine industrielle Erschließung erlauben, wird seit Ende des 19. Jahrhunderts die Cyanidlaugung angewendet. Vor dem Hintergrund, dass sich Gold in sauerstoffhaltiger Natriumcyanid-Lösung (Natriumsalz der Blausäure HCN) als Komplexverbindung löst, werden die metallhaltigen Sande staubfein gemahlen, aufgeschichtet und im Rieselverfahren mit der Extraktionslösung unter freiem Luftzutritt versetzt. Die kleinsten Metallteilchen werden hierbei zuerst aufgelöst, weil sie die relativ größte Reaktionsoberfläche haben.

${displaystyle {ce {2Au + H2O + 1/2O2 + 4NaCN -> 2Na[Au(CN)2] + 2NaOH}}}$

Das Edelmetall findet sich chemisch gebunden im hochgiftigen Sickerwasser. Nach Filtration und Ausfällung mit Zinkstaub wird es als brauner Schlamm erhalten, aus dem nach Waschen und Trocknen durch Reduktion Rohgold wird.

${displaystyle {ce {2Na[Au(CN)2] + Zn -> Na2[Zn(CN)4] + 2Au}}}$

Hier schließt sich die Reinigung des Rohgoldes an. Raffiniert zu Feingold ist es dann standardisiert und marktreif. Die Cyanidlaugen werden in Kreislaufprozessen wiederverwendet. Dennoch entweichen Blausäure und ihre Salze (Cyanide) in die Umwelt, teilweise in größeren Mengen, etwa bei Unglücken, Fehlfunktionen der Anlage oder bei Überschwemmungen. Alle diese Stoffe sind hochgiftig, allerdings leicht zersetzbar. Im Stoffkreislauf der Natur werden sie relativ schnell oxidativ abgebaut oder durch Hydrolyse zersetzt.

Diese Art der Goldgewinnung hinterlässt enorme Abraumhalden und Stäube mit Cyanidspuren. Weitere Umweltschäden entstehen dadurch, dass Schlamm in Ländern mit geringer Umweltüberwachung unkontrolliert in Flüsse abgeleitet wird oder Schlammabsetzbecken bersten, wie im Jahr 2000 im rumänischen Baia-Mare.

Boraxverfahren

Ein umweltfreundlicheres Verfahren stellt die Goldextraktion und -reinigung mithilfe von Borax (Natriumborat) dar. Der Zusatz von Borax als schlackenbildendes Flussmittel beim Schmelzen von verunreinigtem Gold setzt Schmelzpunkt und Viskosität der Schmelze aus Oxiden und Silikaten der Begleitstoffe (nicht des Goldes, wie es oft fälschlicherweise angegeben wird) herab. Dadurch kann das Schmelzen mit einfacheren, kostengünstigen Brennern erfolgen (mit Zusatz von Holzkohle und extra Luftzufuhr unter Verwendung eines Haartrockners und eines Verlängerungsrohrs bis in die Esse oder eines Blasebalgs), wobei die Ausbeute der Extraktion erhöht wird. Das Gold (oder bei Anwesenheit von Silber eine Gold-Silber-Legierung) setzt sich dabei am Boden der Schmelzpfanne ab, die Oxide schwimmen auf. Gelegentlich werden andere Flussmittel zugesetzt (beispielsweise Calciumfluorid, Natriumcarbonat, Natriumnitrat oder Mangandioxid). Würden alle Goldschürfer auf der Welt dieses Verfahren anwenden, könnte die Emission von rund 1000 Tonnen Quecksilber pro Jahr vermieden werden, das sind etwa 30 % der weltweiten Quecksilber-Emissionen.

Gewinnung aus Anodenschlamm

Gold wird häufig aus Anodenschlämmen gewonnen, die bei der Raffination anderer Metalle, vor allem von Kupfer, zurückbleiben. Während der Elektrolyse von Kupfer entsteht Anodenschlamm mit beispielsweise 45 bis 50 % Silbergehalt. Das Silber wird nun aufgereinigt und seinerseits zu Elektrolyse-Anoden gegossen und bei dessen Raffination fällt im sich unter der Anode ansammelnden Schlamm Gold und andere Edelmetalle wie Platin und Palladium an. Kupfererze enthalten oft so viel Edelmetalle, dass Kupferhersteller damit bedeutende Nebenerlöse erzielen.

Wiedergewinnung aus Reststoffen (Recycling)

Eine wichtige Quelle des Edelmetalls ist die Aufbereitung von Dental- und Schmuckverarbeitungsabfällen sowie von alten edelmetallhaltigen Materialien, wie selektierter Elektronikschrott und Galvanikschlämme. Die Wiederaufbereitung stellte 2016 rund 30 % des gesamten Goldangebots.

In städtischem Klärschlamm ist Gold in Spuren enthalten, die von der Nutzung, der Verarbeitung und dem Verschleiß von Goldlegierungen (Abrieb von Zahnfüllungen, Schmuckkettenglieder, Verlust und so weiter) stammen. Eine Untersuchung verschiedener Proben aus Arizona ergab neben verschiedenen anderen Edelmetallen einen Gehalt von durchschnittlich 0,3 Gramm Gold pro Tonne Klärschlamm. 2017 konnten in einer Schlackensortieranlage in der Schweiz 65 Kilogramm Gold im Wert von 2,1 Millionen Franken gewonnen werden.

Im September 2013 berieten Österreichs Krematorienbetreiber, wie rechtlich korrekt mit dem Gold verbrannter Verstorbener umzugehen wäre, das bislang verklumpt mit Knochenasche in der Urne den Hinterbliebenen ausgefolgt wird.

Versuche zur Goldgewinnung aus dem Meer

Fritz Haber versuchte in den 1920er Jahren, Gold aus dem Meerwasser zu gewinnen, womit die deutschen Reparationen bezahlt werden sollten. Es wurde damals angenommen, dass Meerwasser zwischen 3 und 10 Milligramm Gold pro Tonne enthält. Der durchschnittliche Gehalt war aber mit 4,4 Mikrogramm Gold pro Tonne Meerwasser etwa um den Faktor 1000 niedriger und für eine wirtschaftliche Verwertung deutlich zu gering. Durch moderne Messmethoden wurde festgestellt, dass der Atlantik und der nordöstliche Pazifik 50–150 Femtomol (fmol) Gold pro Liter Wasser beinhaltet. Das entspricht 0,010–0,030 µg/m³. Im Tiefenwasser des Mittelmeeres lassen sich eher höhere Werte von 100–150 fmol Gold pro Liter Meerwasser messen. Insgesamt ergibt das 15.000 Tonnen Gold in den Weltmeeren.

Goldsynthese

Die Hoffnung, Gold künstlich herstellen zu können, wurde von vielen Kulturen über Jahrhunderte gehegt. Dabei entstand unter anderem die Sage vom sogenannten Stein der Weisen, der Gold aus unedlen Metallen entstehen lassen sollte. Die Alchemie wurde gelegentlich als „künstliche Darstellung von Silber und Gold“ oder schlicht als „Goldmacherei“ aufgefasst.

Beispielsweise wird in zwei ostmitteldeutschen Handschriften des 15. Jahrhunderts ein Nikolaus von Paris genannt, nach dessen alchemistischem Traktat Von silber unde von golde Gold hergestellt werden könne, indem Silber und „rotes Eisen“ mit Salmiak versetzt werden, diese Mischung eine Woche in heißem Pferdemist belassen wird, danach gefiltert und auf die Hälfte eingedampft wird und mit der dadurch entstandenen Substanz Silber in 12-karätiges Gold transmutiert werden könne. Wenn dann ein Teil dieses Goldes mit vier Teilen natürlichem Gold gemischt wird, solle 20-karätiges Gold entstehen.

Tatsächlich entsteht Gold allein bei verschiedenen kerntechnischen Prozessen (Kernfusion beziehungsweise Kernfission) in winzigen Mengen.

Dem amerikanischen Wissenschaftler Glenn Seaborg, nach dem eines von nur zwei jemals von IUPAC nach einer zum Zeitpunkt der Benennung lebenden Menschen benanntes Element benannt wurde, gelang in den 1980er Jahren die Herstellung von Gold aus anderen Elementen mittels Teilchenbeschleuniger. Allerdings überstieg der Preis der dafür benötigten Energie den Wert des erzeugten Goldes um Größenordnungen.

Da Gold lediglich ein stabiles Isotop hat, kämen für allfällige Transmutationsreaktionen nur wenige Nuklide infrage. Der unmittelbare „linke Nachbar“ des Goldes im Periodensystem der Elemente – Platin – ist je nach Situation auf dem Platinmarkt gelegentlich etwas teurer oder etwas billiger als Gold, weswegen eine Transmutation von Platin zu Gold wenig attraktiv erscheint. Möglich wäre sie dennoch – durch Neutroneneinfang in ¹⁹⁶Pt (gut ein Viertel der Platinatome sind ¹⁹⁶Pt) wird ¹⁹⁷Pt gebildet. ¹⁹⁷Pt ist ein verhältnismäßig kurzlebiger Betastrahler, welcher mit einer Halbwertszeit von 19,8915 Stunden zu Gold zerfällt.

Anders verhält es sich beim „rechten Nachbar“ des Goldes, dem Quecksilber. Quecksilber ist um Größenordnungen billiger als Gold und gilt aufgrund seiner chemischen Giftigkeit in vielen Kontexten als unerwünscht. Möglich wäre ein Neutroneneinfang in ¹⁹⁶Hg mit anschließendem Betazerfall des resultierenden ¹⁹⁷Hg (Halbwertszeit: 64,14 Stunden) zu Gold. Problematisch hierbei ist der niedrige Gehalt an ¹⁹⁶Hg in Quecksilber, welcher mit 0,15 % noch niedriger ist als jener von ²³⁵U in Uran vor der Urananreicherung und sogar den verbleibenden Gehalt von ²³⁵U in üblichem abgereichertem Uran unterschreitet. Eine andere Möglichkeit wäre die Photodesintegration von ¹⁹⁸Hg mit wiederum anschließendem Zerfall von ¹⁹⁷Hg. Hierbei muss ein Gammaquant von rund 10 Megaelektronenvolt (höchster Wirkungsquerschnitt rund 500–600 Millibarn bei 14 MeV) auf einen ¹⁹⁸Hg-Kern treffen, wobei ein Neutron frei wird. Es handelt sich also um eine (γ,n)-Reaktion. Obwohl ¹⁹⁸Hg mit über 10 % Anteil an Quecksilber deutlich einfacher verfügbar ist als ¹⁹⁶Hg, ist die hohe benötigte Energiemenge ein praktisches Hindernis. Makroskopisch gesehen entsprechen 10 Megaelektronvolt pro Atom rund 96,5 Gigajoule pro Mol. Bei einer molaren Masse von Gold von etwa 197 Gramm wären also pro Gramm rund 490 Megajoule nötig, was etwa 136 Kilowattstunden entspricht. Pro Feinunze entsprechend rund 4,2 Megawattstunden. All diese Zahlen verstehen sich jeweils ohne Berücksichtigung etwaiger Verluste im Verfahren durch Ineffizienz oder Interaktionen zwischen Gammaquanten und Atomkernen, welche nicht zur (γ,n)-Reaktion führen. Angesichts gängiger Energiepreise für 4,2 MWh Strom weit oberhalb des Preises einer Feinunze Gold ist dieses Verfahren auch bei – praktisch unmöglicher – perfekter Effizienz nicht wirtschaftlich.

In einem Kernreaktor werden starke Gammastrahlen frei, welche teilweise auch die Größenordnung 10 MeV erreichen. Prinzipiell wäre es also denkbar als Koppelprodukt Gold aus Quecksilber zu „brüten“. Obwohl Quecksilber als Kühlmittel für Kernreaktoren denkbar wäre und in der Vergangenheit zum Beispiel bei Clementine praktisch erprobt worden ist, ist heute das Interesse an derartigen Reaktoren deutlich geringer als jenes an anderen flüssigmetall- oder flüssigsalzgekühlten Konzepten. Zu nennen sind hier Natrium, NaK und Blei-Bismut sowie verschiedene Fluorid- und Chloridsalze. Ein Problem jeglicher mit einem – zumal flüssigen – Neutronengift, wie es ¹⁹⁶Hg ist, gekühlten Reaktoren ist der positive Dampfblasenkoeffizient, welcher allgemein als unerwünscht gilt, und in einigen Jurisdiktionen einer Betriebsgenehmigung explizit entgegensteht.

Ungeachtet all dessen ist die Zerstörung von Gold derzeit häufiger als seine nukleare Erzeugung, denn Gold-198, ein radioaktives Isotop des Goldes, welches üblicherweise durch Neutroneneinfang in ¹⁹⁷Au erzeugt wird, ist ein relativ häufig verwendetes Radiopharmakon. Bei seinem Zerfall entsteht Quecksilber, sodass Menschen sogar – wenn auch in geringem Maßstab – die Gesamtmenge irdischen Goldes leicht verringert haben.

Umweltauswirkungen

Da Gold in heutigen Minen fast nur noch in Spuren enthalten ist, fallen alleine zur Produktion eines einzigen Goldrings 20 Tonnen Schutt an, was zu einer beträchtlichen Zerstörung ganzer Landschaften führt. Beträchtliche Mengen von hochgiftigem Quecksilber, schon bei der Goldgewinnung mit ausgeschwemmt oder beim Verdampfen wissentlich in die Umwelt freigesetzt, vergiften zudem große Gebiete und Flussläufe dauerhaft. Da Goldgewinnung oft improvisatorische Züge trägt und fernab von effektiver behördlicher Überwachung stattfindet, werden Umweltaspekte häufig untergeordnet behandelt oder ignoriert.

Die negativen Umweltauswirkungen führen häufig zu Konflikten zwischen den Goldschürfern und der einheimischen Bevölkerung. Es gibt jedoch erste Projekte ökologischen Goldabbaus, wie das Oro Verde in Kolumbien. Für Barren, deren Gold aus dieser Mine stammt, wurde im Februar 2011 erstmals das Fair-Trade-Siegel vergeben. Europas erste Lieferanten für Faires Gold waren in Frankreich und Großbritannien, seit einiger Zeit ist es auch in Österreich erhältlich.

Außerdem treten Goldvorkommen häufig zusammen mit radioaktiven Materialien wie Uran auf, was nicht nur die Risiken beim Abbau, sondern auch die Belastung für Luft und Boden und die Gewässerverschmutzung erhöht. Durch die Nahrungskette erreicht diese Schadstofflast schließlich auch die Menschen vor Ort.

Physikalische Eigenschaften

Gold besteht aus nur einem stabilen Isotop, gehört damit zu den 22 Reinelementen und lässt sich leicht mit vielen Metallen legieren. Das Schwermetall ist unlegiert weich wie Zinn mit einer Mohshärte von 2,5 bis 3 (VHN₁₀ = 30–34; silberhaltig 44–58).

Gold lässt sich aufgrund seiner enormen Duktilität und Dehnbarkeit zu hauchdünnem Blattgold schlagen und zu besonders dünnen Folien von etwa 2000 Atomlagen und 100 Nanometern Stärke auswalzen. Dies entspricht nur ca. 1/10 der Wellenlänge des roten Lichtes und ergibt eine durchscheinende Folie, die im Durchlicht blaugrün erscheint. Ernest Rutherford verwendete Goldfolie für seinen Streuversuch. Aus einem Gramm Gold kann ein 24 km langer Faden gezogen werden.

Gold kristallisiert ausschließlich in einem kubisch flächenzentrierten Raumgitter und weist damit eine kubisch dichteste Kugelpackung mit der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225 auf. Der Gitterparameter beträgt bei reinem Gold 0,4078 nm (entspricht 4,078 Å) bei 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle.

Bei Versuchen in der Hochdruckforschung konnte allerdings nachgewiesen werden, dass Gold bei sehr schnell erfolgender Kompression eine andere Struktur annimmt und sogar flüssig wird. Während der Hochdruckversuche wurden kleine Goldproben mithilfe von Laserschocks innerhalb von Nanosekunden extrem stark zusammengepresst. Ab 220 Gigapascal wandelt sich dabei die kubisch flächenzentrierte Struktur in die weniger kompakte kubisch-raumzentrierte Struktur. Bei weiterer Erhöhung des Drucks auf 330 Gigapascal beginnt das Gold zu schmelzen. Der Theorie des Forschungsleiters Richard Briggs vom Lawrence Livermore National Laboratory zufolge soll Gold einen Tripelpunkt oberhalb von etwa 220 Gigapascal haben, bei dem die flächenzentrierte, raumzentrierte und flüssige Phase nebeneinander existieren können.

Reines Gold hat eine metallisch-sattgelbe Farbe, die entsprechend als „goldgelb“ bekannt ist und eine ebensolche Strichfarbe. In feiner Verteilung ist es je nach Korngröße gelblich, ockerbraun bis purpurviolett und wird dann als Goldpurpur bezeichnet. Mit zunehmender Temperatur verliert Feingold an Farbintensität und ist hellgelb glühend, bevor es schmilzt. Das geschmolzene Metall ist zitronengelb, leicht grünlich und erhält seine intensive gelborange Farbe erst wieder, wenn es vollständig abgekühlt ist. Vor dem Lötrohr ist Gold leicht schmelzbar zu einer vollkommenen Kugel.

Beimengungen von Kupfer lassen es rosa oder rötlich erscheinen, senken die Schmelztemperatur und steigern zugleich Härte, Festigkeit und Polierbarkeit beträchtlich. Steigende Silberanteile verändern die Farbe des reinen Goldes über hellgelb nach hellgrün und schließlich zu weiß; Schmelztemperatur und Härte verändern sich dabei nur sehr wenig. Die meisten Metalle, so auch die bekannten Platinmetalle, Quecksilber und die Eisenmetalle, führen als Beimischungen dagegen in steigenden Anteilen zu einer Entfärbung in Form einer eher schmutziggelbgrauen bis grauweißen Legierung. So variiert die Farbe von palladiumhaltigem Gold (Porpezit) zwischen lohfarben und hellbraun.

Einige der ungewöhnlichen Eigenschaften wie die goldgelbe Farbe und hohe Duktilität werden aktuell mit dem Einfluss von relativistischen Effekten auf die Elektronenorbitale erklärt. So entsteht die gelbliche Farbe durch Absorption im Frequenzbereich der Komplementärfarbe Blau. Ursache dafür ist die auf Grund relativistischer Effekte vergleichsweise kleine Bandlücke zwischen dem 6s- und den 5d-Orbitalen. Während energiereiche blaue Photonen absorbiert werden und zu Elektronenübergängen führen, werden die anderen, weniger energiereichen Photonen (grün, gelb, rot) aus dem Spektrum sichtbaren Lichts reflektiert, wodurch die gelbe Färbung entsteht.

In der Oberflächenchemie werden verschiedene Flächen von Au-Einkristallen u. a. in der Rastertunnelmikroskopie eingesetzt (siehe Abbildung).

Die spezifische Verdampfungsenthalpie ΔH_v von Gold ist mit 1,70 kJ/g wesentlich geringer als beispielsweise diejenige von Wasser (mit 2,26 kJ/g) oder Eisen (6,26 kJ/g, alle für die Siedetemperatur bestimmt). Bei überhitzten Goldschmelzen können daher (wie auch bei anderen Schmelzemanipulationen etwa in der Stahlindustrie) beträchtliche Rauch- und Verdampfungsverluste auftreten, sofern der Schmelzvorgang ohne Abdichtung oder Absaugung und Abscheidung in Aktivkohle erfolgt.

Chemische Eigenschaften

Gold wird von gewöhnlichen (Mineral-)Säuren nicht angegriffen. Lediglich einige stark oxidierende Säuren wie Königswasser (einem Gemisch aus Salzsäure und Salpetersäure) oder Selensäure lösen Gold. In Königswasser bildet sich Tetrachloridogoldsäure:

${displaystyle {ce {2Au + 9HCl + 5HNO3 -> 2HAuCl4 + 4NO2 + 6H2O + NOCl}}}$

Die Halogene Chlor, Brom und Iod vermögen Gold zu lösen, letzteres sogar in alkoholischer Lösung. In wässrigen Cyanidlösungen ist Gold leicht unter Oxidation durch Sauerstoff als Kaliumdicyanidoaurat(I) löslich. In heißen, sauren hydrothermalen Lösungen ist Gold relativ gut physikalisch löslich. Demzufolge wird es oft in Quarzgesteinen mit vorgefunden. Es wurde beobachtet, dass einige Huminsäuren in der Lage sind, Gold anzulösen.

Schmuck, Dekoration und Lebensmittelzusatzstoff

Der größte Teil des gewonnenen Goldes wird in der Schmuckindustrie verwendet. Goldschmiede verarbeiten Gold und andere Edelmetalle zu Ringen, Ketten, Armbändern und anderem Schmuck. Der Edelmetallgehalt wird durch die Repunze beglaubigt. Einige Orden sind aus Gold gefertigt (Kutusoworden). Indien und China sind die beiden größten Märkte für Goldschmuck, zusammen sorgen sie für über 50 % der Nachfrage nach Gold in diesem Bereich.

Goldfolie, auch Blattgold genannt, gibt nichtmetallischen Gegenständen, wie Bilderrahmen, Büchern (Goldschnitt), Mobiliar, Figuren, Architekturelementen, Stuck und Ikonen das Aussehen von echtem Gold. Seit der Antike wird Blattgold von Goldschlägern aus hochgoldhaltigen Legierungen hergestellt. Dabei wird Gold dünner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes gewalzt und geschlagen. Im Auflicht glänzt die Folie goldgelb, im Gegenlicht scheint die Lichtquelle grünlich-blau durch und bildet das Schlagmuster des Metalls ab. Der Vergolder präpariert die Unterlage zunächst mit einem Klebemittel und legt anschließend die Goldfolie auf. Mit 1 Gramm Blattgold kann ein halber Quadratmeter Fläche überzogen werden.

Dekorativ findet Gold vielfältige Anwendungen, zum Beispiel in galvanischen Beschichtungen von Metallen und Kunststoffen. Auf Porzellanglasuren, Zahnersatzkeramiken und Glas lassen sich Goldpigmente einbrennen. Historisch war die Feuervergoldung von Metallen mit Hilfe der Gold-Quecksilber-Legierungen, sogenannter Amalgame, nachweislich schon in der Antike die einzig brauchbare Methode, um dauerhafte Vergoldungen auf Silber, Bronze oder unedlen Metallen herzustellen. Mit der Entwicklung galvanischer Vergoldungsbäder im späten 19. Jahrhundert und 20. Jahrhundert wurde dieser Bereich in den Möglichkeiten qualitativ erweitert und ersetzt.

Goldpigmente wurden historisch in der Glasherstellung seit dem 16. Jahrhundert eingesetzt (Goldrubinglas), werden allerdings weitgehend durch preiswertere Verfahren ersetzt.

Im Speisenbereich wird Gold als Lebensmittelzusatzstoff E 175 verwendet. In Form von Blattgold und Blattgoldflocken dient es zum Vergolden von Speisen, zum Beispiel für Überzüge von Süßwaren und zur Verzierung von Pralinen. In Getränken wird es für Danziger Goldwasser und Schwabacher Goldwasser verwendet. Metallisches Gold gilt als ungiftig, reichert sich im Körper nicht an und wird mit dem Rest der verdauten Nahrung wieder ausgeschieden.

Wertanlage und Währung

Gold dient in Form von Goldmünzen und Barrengold als Wertanlage und als internationales Zahlungsmittel. Gold wird von vielen Zentralbanken der Welt als Währungsreserve eingelagert, obwohl die Währungen nicht mehr durch Goldreserven gedeckt sind.

Elektronik

Die Elektronikindustrie verwendet Gold u. a. aufgrund der guten Verarbeitbarkeit und hervorragenden Kontaktgabe (hohe Korrosionsbeständigkeit, leichte Lötbarkeit):

• Bonden:
  • Bonddrähte (Verbindungsdrähtchen zwischen den Chips und den Anschlüssen Integrierter Schaltkreise) sowie Bondinseln und Leiterstrukturen werden teilweise aus reinem Gold gefertigt: ein Gramm lässt sich zu einem Bonddraht von mehr als drei Kilometern Länge ziehen. Aus Kostengründen werden zunehmend Bonddrähte aus Aluminium oder Kupfer eingesetzt.
  • Die Montage (Chipbonden) von mikroelektronischen und Laserdioden-Chips erfolgt auf vergoldeten Flächen
• Leiterplatten (ihre Kupferleiterbahnen und Kontaktierungsstellen) mit Direkt-Steckverbindern werden häufig vergoldet
• Schaltkontakte für Signalschalter und Relais
• Vergolden von Steckverbindern und Kontaktflächen („Hauchvergolden“ oder bis 1 µm Schichtdicke)

Medizin

Wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und ästhetischen Qualitäten wird es in der Zahnprothetik als Füll- oder Ersatzmaterial für defekte oder fehlende Zähne eingesetzt. Dabei kommen Legierungen zum Einsatz, da reines Gold zu weich wäre. Diese bestehen meist zu rund 80 % aus Gold und zu 20 % aus Beimetallen wie Platin. Die Popularität von Goldzähnen hat in westlichen Ländern zugunsten unauffälligerer Kunststoffimplantate abgenommen, während sie in vielen anderen Teilen der Erde nach wie vor häufig verwendet werden.

Einige Goldsalze werden (intramuskulär verabreicht) heilend zur Rheumatherapie eingesetzt, etwa Aurothioglucose (Aureotan) als langsamwirkendes Langzeittherapeutikum. Die Goldsalze Natriumaurothiomalat und Auranofin werden als Basismedikamente gegen rheumatoide Arthritis (chronische Polyarthritis) angewendet. Goldtherapien erreichen ihre volle Wirkung erst nach mehreren Monaten und sind mit Nebenwirkungen verbunden. Es kann zu allergischen Reaktionen und bei unsachgemäßer Anwendung zu einer Schädigung von Leber, Blut und Nieren kommen. Etwa 50 % der Therapien mit Goldsalzen werden aufgrund der unerwünschten Wirkungen abgebrochen. In neuerer Zeit verdrängen preisgünstigere Medikamente mit besserem Nebenwirkungsprofil die Behandlung mit goldhaltigen Therapeutika.

1913 ließ der Arzneimittelhersteller Madaus das homöopathische Präparat Essentia Aurea: Goldtropfen patentieren, das unter der Marke „Herzgold“ verkauft und gegen Herz- und allgemeine Schwächezustände angewandt wurde.

Seit dem Mittelalter waren, zuerst bei den Arabern, wohl auch vergoldete Pillen in Gebrauch. Meist wurden unter „Goldenen Pillen“ (pillae aureae, pillulae aureae, güldîn körnlîn) jedoch aus verschiedenen Zutaten hergestellte Pillen bezeichnet, die im salernitanischen Antidotarium Nicolai aufgeführt und als „wertvoll wie Gold“ angeboten wurden. In der 1485 veröffentlichten Kompilation Gart der Gesundheit nennt sich deren Verfasser, Johann Wonnecke von Kaub, „im Zusammenhang mit einem Goldtrank, den er selbst schon oft verordnet hatte“.

Um 1935 wurden Versuche unternommen, die vor Einführung der Antibioka wenig erfolgreiche Syphilis-Therapie durch Anwendung von Goldpräparaten zu verbessern.

Mitte der 1970er Jahre entwickelte der amerikanische Tierarzt Terry Durkes die Goldimplantation zur Schmerztherapie arthrotischer Gelenke bei Hunden und Pferden, die seit 1996 auch in der Humanmedizin als alternativmedizinisches Verfahren angewandt wird. Ein wissenschaftlicher Wirkungsnachweis liegt nicht vor, das Verfahren ist in keiner Leitlinie genannt.

Optik

Gold reflektiert Infrarot sehr gut (98 % bei Wellenlängen > 700 nm). Deshalb und wegen dessen Korrosionsbeständigkeit werden reflektierende Beschichtungen auf Gläsern, Strahlteilern und Spiegeln – auch Laserspiegel für Laser im mittleren Infrarot – sowie auf Hitzeschutzvisieren (Feuerwehr, Gießereien usw.) aus Goldschichten hergestellt (Sputtern, Bedampfen, ohne oder mit Schutzschicht).

Gold ist ein Dotand von Germanium (Germanium-Gold, kurz Ge:Au) – einem Halbleiter zum Nachweis von Infrarot von 1 bis etwa 8 µm Wellenlänge bei Kühlung auf 77 K nach dem Prinzip der Photoleitung.

Die Spiegelsegmente des am 25. Dezember 2021 gestarteten Weltraumteleskops James-Webb sind mit Gold bedampft, um Infrarot möglichst gut zu reflektieren.

Nanopartikel

Nanoskopisch vorliegende metallische Goldpartikel, also solche mit einer Größe im Nanometer-Maßstab, sind in jüngster Zeit Schwerpunkt intensiver Forschung geworden, weil ihre Verwendung als heterogene Katalysatoren in organisch-chemischen Reaktionen neue, lösungsmittelfreie Verfahren zulässt. Dies ist Teil eines Prozesses der Umgestaltung der chemischen Produktionsweisen in Richtung einer grünen Chemie. Weiterhin werden Gold-Nanopartikel als inertes Trägermaterial mit verschiedenen Molekülen beschichtet, etwa zur Verwendung in einer Genkanone.

In diesem Zusammenhang wurde entdeckt, dass Gold-Nanopartikel nach Adsorption chiraler Substanzen selbst chirale Strukturen aufweisen können. Die Chiralität dieser Partikel kann durch die Enantiomere der Adsorbentien gesteuert werden, bleibt jedoch erhalten, wenn in achiraler (racemischer) Umgebung verfahren wird.

Feingehalt

Die Reinheit von Gold wird historisch in Karat (abgekürzt kt) angegeben. 24 Karat entsprechen purem Gold (Feingold). Mit Einführung des metrischen Systems wurde die Umstellung auf Promille-Angaben vorgenommen. So bedeutet der Stempeleindruck „750“ in Goldware, dass das Metall von 1000 Gewichtsanteilen 750 Anteile (d. h. ¾) reines Gold enthält, entsprechend 18 Karat („585“ entspricht 14 Karat, „375“ entspricht 9 Karat und „333“ entspricht 8 Karat). Bullionmünzen haben entweder 916,6 Promille (American Eagle, Britannia (bis 2012), Krugerrand) oder 999,9 Promille Gold (American Buffalo, Britannia (seit 2013), Maple Leaf, Nugget, Wiener Philharmoniker). Die Reinheit kann mit einer Dezimalzahl angegeben werden, zum Beispiel als 0,999 oder 1,000 (Feingold).

Hochwertiger Schmuck wird international üblicherweise aus Goldlegierungen mit einem Feingehalt von 750 oder höher angefertigt. Dabei ist die Wahl des verwendeten Feingehaltes von regionalen und kulturellen Vorlieben beeinflusst. So werden auf dem amerikanischen Kontinent vor allem Legierungen mit 585 ‰ Goldanteil verwendet, während im Nahen Osten sattgelber Goldschmuck ab Feingehalten von etwa 20 bis 22 kt (833–916 ‰) aufwärts besonders geschätzt wird. In Südostasien und im chinesisch, thailändisch und malaiisch beeinflussten Kulturkreis geht dies traditionell sogar bis hin zum Schmuck aus reinem Feingold, der in der dortigen Kultur als besonders hochwertig betrachtet wird.

Die Anteile an eventuell enthaltenen anderen Edelmetallen (Silber, Palladium, Platin, Rhodium, Iridium u. a.) wird bei der Stempelung nicht berücksichtigt.

Die verwirrende Vielfalt der Goldmünzen und die großen Unterschiede im Feingehaltan Gold wurde erst im 19. Jahrhundert eingeschränkt, als gesetzliche Regelungen für das Münzwesen eingeführt wurden, die den Nennwert der Goldmünzen, ihr Gewicht und ihren Goldgehalt festlegten.

Goldimitate

Vor allem aufgrund des hohen Preises von Gold wurden Legierungen aus unedlen Metallen entwickelt, die als Goldimitat benutzt werden oder als Unterlage bei der Herstellung von Doublé Verwendung finden. Dies sind in den meisten Fällen ungenormte Kupferlegierungen mit den verschiedensten Zusätzen. Eine Legierung aus mindestens 50 % Kupfer und Zink als Hauptlegierungsanteil (bis über 44 %) ist als Messing bekannt. Die Zugabe von Blei (bis zu 3 %) erhöht die Zerspanbarkeit des Messings. Wichtige Messingsorten sind Tombak (über 67 % Kupfer) und Sondermessing (enthält weitere Metalle).

Eine solche Legierung muss mit Lack vor Oxidation geschützt werden, um ihr goldglänzendes Aussehen zu behalten.

Die Plasmabeschichtung mit Titannitrid führt zu sehr harten goldglänzenden Oberflächen, die neben technischen Anwendungen auch als Goldersatz dienen.

In antiken römischen Goldschmieden wurde auch Musivgold (chemisch ein Zinnsulfid) als Goldimitat eingesetzt.

Prüfmethoden

Die Prüfung von Gold auf dessen Echtheit und Reinheit und somit die Wertbestimmung erfolgt durch verschiedene Methoden:

• Wiegen nach Archimedischem Prinzip: Feststellung des spezifischen Gewichts durch die Messung von verdrängtem Wasser und Vergleich mit offiziellen Listen. Eine einfache Methode mit einer Feinwaage, die aber bei vergoldetem Wolfram versagt.
• Strichprobe und Säuretest: Probierstriche werden mit Probiersäuren (meist Salpetersäure) in unterschiedlicher Konzentration betupft. Mit dieser Methode behelfen sich Goldschmiede, Münzsammler zur annähernden Bestimmung des Feingehaltes im Alltag. Beim Säuretest muss ein Teil des Prüflings abgerieben werden, so wird ein Materialverlust in Kauf genommen.
• Röntgenfluoreszenzspektrometer: Abtastung mit Röntgenstrahlen im Labor und Auswertung mit einem Computerprogramm. Sehr exakte Bestimmung des Feingehalts von Edelmetallen ohne Materialverlust, jedoch muss die notwendige Ausstattung vorhanden sein.
• Leitfähigkeitsanalyse mit der Wirbelstromprüfung: Mit Hilfe einer Spule wird ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, welches Wirbelströme im Material induziert. Ein Sensor misst die elektrische Leitfähigkeit im Inneren des Metalles, welche mit dem Sollwert abgeglichen wird. Dies ist eine zerstörungsfreie Methode, um auch Münzen oder kleine Barren überprüfen zu können.
• Magnetwaage: Gold wird als diamagnetisches Material von einem externen Magnetfeld abgestoßen. Diese Kräfte lassen sich am besten mit einer Magnetwaage messen, wodurch man z. B. Gold von Wolfram-Imitaten unterscheiden kann, die sich paramagnetisch verhalten und damit in das Magnetfeld hineingezogen werden.

Allgemeines

Wegen seiner Weichheit wird Gold in elementarer, unlegierter Form kaum verwendet. Für die meisten Einsatzzwecke muss Gold legiert werden, um seine mechanischen (Härte), thermischen, physikalischen (Leitfähigkeit, Farbe) und strukturellen Eigenschaften entsprechend den speziellen Anforderungen anzupassen. Legieren bedeutet in diesem Zusammenhang letztlich ein „Verdünnen“ des reinen Goldes mit anderen Elementen, wobei seine Eigenschaften wie Farbe, Dichte, mechanische Festigkeit, Polierfähigkeit und weitere Eigenschaften aber auch sein Preis verändert werden. Die praktischen Verwendungsmöglichkeiten von Goldlegierungen und Feingold werden hauptsächlich durch ihre Farbe, Härte, Korrosionsfestigkeit und ihren Schmelzpunkt bestimmt, wobei die Härte auch durch Wärmebehandlung gesteuert werden kann. So spielt der Schmelzpunkt bei der Herstellung und Verarbeitung eine wichtige Rolle und die Farbe aus optischen Gründen beim Einsatz zu Schmuckzwecken. Weiterhin ist bei den gewünschten Eigenschaften zu unterscheiden, ob die Legierungen als Gussmaterial verarbeitet werden sollen oder wie herkömmlich als Knetlegierungen, also schmiedbar, zur Kaltverformung geeignet sein müssen. Erstere beinhalten Kornfeinungszusätze im Zehntelpromillebereich, die beim langsamen Erstarren der Schmelze in der Gussform das Kristallwachstum günstig beeinflussen.

Da Gold mit vielen Metallen und Metalloiden Legierungen und intermetallische Verbindungen bildet, ist eine Vielzahl von diesen für unterschiedliche Einsatzzwecke bekannt. Die wichtigsten Goldlegierungen setzen sich neben Gold aus Elementen der gleichen Gruppe des Periodensystems (Silber, Kupfer) und aus den benachbarten Gruppen (Nickel, Palladium, Platin, seltener Zink, Cadmium, Quecksilber) zusammen.

Klassische Goldlegierungen für Schmuck gehören dem Dreistoffsystem Gold-Silber-Kupfer an. Das Farbspektrum derartiger Goldlegierungen reicht von sattgelb über hellgrün und lachsrosa bis hin zu silberweiß. Diese Legierungen sind leicht herstellbar und gut zu verarbeiten. Je nach Art und Menge der zugesetzten Metalle verändert die Goldlegierungen ihre Eigenschaften in bestimmter Weise. Ist eine satte Eigenfarbe erwünscht, sind bei sehr edlen Goldlegierungen mindestens drei Viertel Massenteile Gold erforderlich. Höchste Festigkeit und Härte werden bei den eher blasseren Goldlegierungen mit einem Feingehalt um 585 erreicht, weshalb dieses empirisch gefundene Legierungsverhältnis seit langem verwendet wurde. Legierungen mit einem deutlich geringeren Feingehalt als diese sind hingegen bei unedlen Beimischungen durch langfristige Korrosionseffekte bedroht.

Je nach Anforderung werden durch Zusatz weiterer Metalle die Legierungseigenschaften wie erwünscht beeinflusst. So kann durch Zugabe kleiner Mengen von Iridium, Ruthenium, Rhenium, Zirkonium, Barium, Tantal, Niob (0,01–0,1 %) oder Kombinationen von Co/Ba, Co/Mo, Ni/Mo eine wirksame Kornfeinung erreicht werden, was aus Gründen der höheren Festigkeit und Formbarkeit erforderlich ist, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Dies ist insbesondere in der Schmuck- und Zahnmedizin hilfreich. Kleinere Zusätze von Zink, Indium, Zinn, Cadmium oder Gallium wiederum senken die Schmelztemperaturen und die Oberflächenspannung der Metallschmelze bei nur geringfügiger Änderung der Farbe der Legierung. Dies ist eine Eigenschaft, die der Verwendung als Lotlegierungen für andere Goldwerkstoffe entgegenkommt. Mikrolegierungszusätze von Seltenen Erden, Leichtmetallen, Alkali- oder Erdalkalimetallen werden zu Erhöhung die Härte von Schmucklegierungen aus 24-karätigem Gold sowie für Bonddrähte in der Elektronik verwendet. Andere Zusätze wie Platin, Palladium, Nickel oder höhere Kupferanteile die Härte der Metalllegierung nur moderat, verändern aber die Farbe. Generell bewirken geringe Zusätze von bis zu 0,5 Gewichtsprozent einer Vielzahl von konventionellen unedlen Metallen zu Gold und Goldlegierungen keine signifikante Änderung der Härte. Eine Änderung der Härte durch Legierungszusätze erfolgt dabei grundsätzlich entweder durch Mischkristallbildung (wodurch elastische Wechselwirkungen zwischen Versetzungen und gelösten Atomen entstehen), in Ausscheidungshärtung unter Ausnutzung von Mischungslücken oder durch Dispersionshärtung. Zusätze wie Blei (bleihaltiges Lötzinn), Bismut, Phosphor, Schwefel und Leichtmetalle wie Aluminium (Kontakt von Golddrähten mit Aluminiumpads beim Bonden) machen Goldlegierungen spröde, sodass diese nicht mehr verformbar sind. Zusätze von etwas Silicium unterdrücken die Oberflächenoxidation beim Erhitzen in der Luft, verschlechtern aber die Kaltbearbeitungsfähigkeit und Lötbarkeit.

Die meisten handelsüblichen Dental- und Schmuckgoldlegierungen weisen häufig eine komplexe Kombination von fünf oder mehr Legierungselementen auf.

Edelmetallanteile und Eigenschaften

Die Eigenschaften – insbesondere das „Edle“ der Goldlegierungen – werden durch das Verhältnis von Edelmetallatomen zur Gesamtanzahl der Atome in der Legierung bestimmt. Dazu gehören Korrosionsfestigkeit und Farbwirkung. Zum Beispiel Gold mit der Atommasse 197 und Kupferatome mit 63,5 (nur rund ein Drittel) bilden eine Legierung mit dem Atomverhältnis 1:1. Der Massenanteil von umgerechnet 756 Teilen Feingold – üblich sind jedoch nur 750 – suggeriert einen hohen Edelmetallgehalt, obwohl dieser über den Anteil der Goldatome (die Stückzahl) nur 50 % beträgt.

Somit sind bei den üblicherweise verwendeten 750er-Goldlegierungen weniger als die Hälfte der Atome Gold. Ein extremes Beispiel ist eine 333er-Goldlegierung, denn hier käme ein Goldatom auf 6 Kupferatome. Teilweise werden aber bis zu 9 andere Metalle verwendet. Dies erklärt die manchmal sehr unedlen Eigenschaften dieses Materials, wie hohe Anlaufneigung und geringe Farbtiefe. Viele Goldschmiede und Länder, wie die Schweiz, lehnen es daher ab, diese Legierung noch als „Gold“ aufzufassen.

Goldlegierungen haben in den meisten Fällen eine kubisch-flächenzentrierte, hexagonal dicht gepackte oder kubisch-körperzentrierte Kristallstruktur, aber es gibt daneben auch eine große Vielzahl weierer Strukturtypen, insbesondere bei den intermetallischen Verbindungen. Die am häufigsten zur Legierung von Gold verwendeten Elemente (Ag, Cu, Ni, Pd und Pt) kristallisieren wie dieses mit kubisch-flächenzentrierten Einheitszellen und der Koordinationszahl 12. Daher bilden sie mit Gold leicht kontinuierliche Mischkristalle, zumal ihre metallischen Atomradien in bestimmten Fällen sehr ähnlich sind. Die Legierung mit Elementen mit anderen Gitterstrukturen oder größeren Unterschieden in den Atomradien wie den hexagonal kristallisierenden Metallen Zink, Cadmium oder Quecksilber führt zur Bildung zu komplexeren Kristallstrukturen.

Farbgoldlegierungen

Die Zahlangabe 750/ooo – egal ob bei Weißgold, Rotgold oder Gelbgold – besagt immer, dass dieselbe Menge Feingold in der jeweiligen Legierung enthalten ist. Kupfer, Silber oder Palladium und andere Legierbestandteile können jedoch – je nach der gewünschten Farbe der Goldlegierung – in ihrer mengenmäßigen Zusammensetzung wechseln. Tönung und Farbintensität können theoretisch stufenlos und beliebig gewählt werden.

Titan-Gold-Legierung

Eine aushärtbare Titan-Gold-Legierung mit 99 % Gold und 1 % Titan wird in der Elektronikindustrie, für Trauringe und in der Medizintechnik eingesetzt. Der hohe Edelmetallanteil in Verbindung mit hoher Festigkeit machen den Werkstoff interessant. Die gelbe Farbe ist vergleichbar mit der von 750 Gelbgold, jedoch „grauer“. Durch den Titanzusatz ist die Legierung beim Schmelzen sehr empfindlich und reagiert mit Sauerstoff und Stickstoff.