Nem minden arany…

Gyanús ékszerek

Szinte alig akad olyan ember, akin ne látnánk gyûrût, nyakláncot vagy fülbevalót. Az ékszerek viselése nagyon régi szokás. Az elsõ példányok csontokból, kagylókból készültek. Az évezredek során az ékszerek a társadalmi rangot is jelezték. Számos kultúrában a halottakat ékszereikkel temették el.

A mai ékszereket két csoportra osztják. Az egyikbe azok a míves darabok tartoznak, amelyeket jó minõségû aranyból, ezüstbõl és platinából készítenek az ötvösök, a másikba a bizsut sorolják, amelyet csaknem minden anyagból gyártanak. Az arany- és ezüstékszerek is tartalmaznak azonban egyéb fémeket.

 

Érzékenység

Ez a többi fém – a bõrrel érintkezve – kellemetlen tüneteket okozhat. Ilyen fém például a nikkel, a bizsuk és a világos színû fémötvözet, a „fehérarany” egyik komponense. (A nyelvújítás idején Schuster János ingerlanynak nevezte a nikkelt…)

Európa nõi lakosságának mintegy 20 százaléka vált érzékennyé a nikkelre – elsõsorban az olcsó fülbevalók viselése nyomán. Ha ezeknek a nõknek a bõre hosszabb ideig érintkezik a nikkellel (nemcsak az ékszerben, hanem például a gombokban lévõ fémmel), allergiás tünetek jelentkeznek. Az érzékenységet az okozza, hogy a nikkel behatol a bõrbe, és reagál a szervezet egyik fehérjéjével, a szervezet pedig a fém-fehérje komplexre reagál.

Az ékszerek nikkeltartalma akkora aggodalmat keltett, hogy az Európai Unióban törvénnyel akarják tiltani az olyan ékszerek árusítását, amelyek nikkelkibocsátása érzékennyé teheti a szervezetet. De hogyan határozható meg ez a nikkelmennyiség?

 

Nikkel vagy sem?

A nikkel kimutatására kétféle módszert használnak.
A bárhol elvégezhetõ vizsgálat abból áll, hogy a fém felületét dimetil-glioximmal és koncentrált ammóniával kezelik. A nikkelre a vörös nikkel–dimetil-glioxim komplex utal.

1. ábra

A mûszeres vizsgálat során az oldatok nikkelkoncentrációját atomabszorpciós spektrofotometriával határozzák meg. Az oldatot finom köddé porlasztják és lángba vezetik, majd ismert hullámhosszú sugárzást bocsátanak át rajta. Nikkel esetében 232 nm-es ultraibolya fényt használnak, mert a nikkelatomok ezt a fényt nyelik el. Az elnyelt sugárzás mennyiségébõl kiszámítható, mennyi nikkel van az oldatban.

 

Nikkelkibocsátás

A törvényes szabályozás kidolgozása érdekében a vegyészeknek olyan körülményeket kell teremteniük a nikkel számára, mintha a bõrrel érintkezne, és meg kell határozniuk, mennyi nikkel kerül ilyenkor ki az ékszerbõl. De mi helyettesítheti a verejtéket? A savakat és a vizet is célszerû kipróbálni. A sav biztosan jobban oldja az ékszer felületét a víznél, de mivel a verejték csak kissé savas (pH=6), a savval túlbecsülnék a nikkelkibocsátást. A víz tehát jobban megfelel a vizsgálatokhoz. Az sem mindegy, hogy milyen koncentrációjú és töltésû ionok vannak a vízben. A kutatók tehát „mesterséges verejtéket” használnak.

A nikkelkibocsátást több európai laboratóriumban is tanulmányozzák. Két módszert használnak. A gyors rutinvizsgálat során fémlapokat kezelnek az 1. ábrán is szereplõ reagensek különbözõ arányú keverékeivel. Ha vörös szín jelenik meg, a lap felületén nikkel is van. A nikkel mennyiségének meghatározása érdekében a lemezeket egy hétig mesterséges verejtékben tartják a bõr hõmérsékletén (30 oC-on). Az oldatok nikkelkoncentrációját ezután atomabszorpciós spektrofotometriával mérik.

A bõrgyógyászok eközben önkéntes jelentkezõkkel végeznek vizsgálatokat. Különbözõ összetételû lemezeket helyeznek az érzékennyé vált nõk bõrére, és feljegyzik, hogy melyek váltanak ki allergiás reakciókat.

A kísérletek még tartanak, az eddigi adatok alapján megszabott határérték 0,5 mgcm–2hét–1nikkelkibocsátás.

Hogyan ellenõrizhetjük az ékszereinket?

Ha valaki meg szeretné vizsgálni a kedvenc (olcsó) fülbevalóját, a következõ anyagokkal kezdheti el a próbát:

etanolban oldott dimetil-glioxim (1 százalékos oldat)
pálcára csavart vatta
ammóniaoldat (10 százalékos)

Ejtsünk egy csepp ammónia- és egy csepp dimetil-glioxim-oldatot az ékszerre, és dörzsöljük 30 másodpercig a vattával. A vörös szín elárulja, hogy az ékszerbõl kioldható a nikkel (vannak olyan nikkeltartalmú fémek, például a rozsdamentes acél, amelyek nem adják le a nikkelt). Azok az aranyozott ékszerek, amelyeket nem használtak, negatív eredményt adhatnak. Ha nem sajnáljuk a fülbevalót, kaparjuk le a feületét, mossuk át acetonnal, és ismételjük meg a kísérletet – lehet, hogy az alapfémben több nikkel van.

Ha nikkelt mutattunk ki, végezzünk „vakpróbát” is olyan felülettel – például üvegtányérral –, amely biztosan nem bocsát ki nikkelt: így megbizonyosodhatunk arról, hogy a nikkel valóban az ékszerbõl, és nem a szennyezett reagensekbõl származott.

Az ékszer néhány másik féme szintén reagálhat a dimetil-glioximmal, és zavarhatja a kísérletet. A vas és a króm bróm barna komplexet képez, ami elfedheti a nikkelvegyület vörös színét. Amikor a nikkelt oldatban határozzák meg, ezt a hatást úgy küszöbölik ki, hogy a dimetil-glioxim reagens elõtt 20 százalékos citromsavat és borkõsavat adnak az oldathoz, mert ezek az anyagok színtelen komplexet képeznek a vassal és a krómmal.

Vicki Barwick és Valerie Singleton

InfoChem

Ha érdekli, hogy hány karátos aranyból készült az ékszere, vagy hogy mennyi az értéke, nézzen be egyik zálogházunkba és kollegánk szóban díjmentesen felbecsüli Önnek.

Ki ne hinné szívesen, hogy az ajándékba kapott nyaklánc „valódi arany” – annak ellenére, hogy zöldre festi a nyakat. De mit szól ehhez a vegyész?

Elõször is azt érdemes tisztáznunk, hogy mi a „valódi arany”. A nyaklánc nem lehet „tiszta” arany – hiszen a 100%-os vagy 24 karátos arany túl puha az ékszerekhez. Az ötvösök rendszerint 14 és 18 karátos arannyal dolgoznak; ezekben 14/24, illetve 18/24 tömegrész arany van. (A karátot kb. 1300 óta használják. Az Egyesült Államokban 10 karátos lehet a legkisebb aranytartalmú ékszer, de fél karát hibát is megengednek, ezért elõfordulhat, hogy a 10 karátos tárgy csak 9,5 karátos, és 39,6 tömegszázalék aranyat tartalmaz. Angliában legalább 9, Franciaországban legalább 18 karátos aranyékszert szabad csak árulni.) Az ötvözet összetételét nem jelzi a „karát” megjelölés. A különbözõ színû aranytárgyak más-más ötvözõanyagokat tartalmaznak. Rendszerint a következõ fémekkel érik el az eltérõ színeket (az enyhén zöldes „zöldarany” ötvözetet ritkán használják):

sárga

Au, Cu, Ag, Zn

fehér

Au, Cu, Ni, Zn

vörös

Au, Cu

zöld

Au, Ag

 

Az aranyötvözeteket „savpróbával” tesztelik. A 9–10 karátnál kevesebb aranyat tartalmazó fémek a salétromsav hatására gyorsan megzöldülnek. Királyvízzel (kb. azonos mennyiségû salétromsavat és sósavat tartalmazó keverékkel) vizsgálhatók a 18 karátosnál értéktelenebb ötvözetek: a savcseppel érintkezõ fém azonnal halványsárgára változik, mert a színes ötvözõanyagok kioldódnak. A vizsgálatot sokszor „próbakõvel” végzik: a kemény fekete kõvel egy kevés fémet dörzsölnek le a kõ felületére és a tesztet itt végzik el, az ékszert pedig ismét hibátlanra csiszolják.

A fémek oxidálhatóságát, a színes sók kialakulásának lehetõségét fõként a standard elektródpotenciál alapján ítélhetjük meg. Az aranyötvözetek legfontosabb elemeinek adatai a következõk:

Au3+ + 3e– —> Au

E0 = 1,42 V

Ag+ + e– —> Ag

E0 = 0,80 V

Cu2+ + 2e– —> Cu

E0 = 0,34 V

Ni2+ + 2e– —> Ni

E0 = –0,23 V

Zn2+ + 2e– —> Zn

E0 = –0,76 V

 

Az értékek jelzik, hogy az arany miért „nemesfém”: az oxidálásához szükséges potenciál megközelíti a vizes oldatban elérhetõ maximumot. Ha az arany, illetve a réz oxidációjának standard elektródpotenciálját (–1,42, illetve –0,34 V) összevetjük a salétromsav redukciójának standard elektródpotenciáljával (0,96 V), látjuk, hogy a salétromsav nem oxidálja az aranyat, míg a rezet könnyen oxidálja. Az oxidáció lehetõségének latolgatásakor azonban azt is figyelembe kell venni például, hogy a fémion koordinációs vegyület képzõdése közben stabilizálódhat az oldatban; az aranyat oldó királyvízben a sósav komplexképzõ:

 

Au + 4Cl– + NO3– + 4H3O+ = AuCl4– + NO + 6H2O

Mivel az

AuCl4– + 3e– —> Au + 4Cl–

 

reakcióhoz tartozó standard elektródpotenciál 1,00 V, az arany oldódása a királyvízben termodinamikailag kedvezõ. A közönséges (vagy szulfidokkal szennyezett) levegõ elhomályosíthatja az ezüst, a réz vagy a nikkel felszínét, de az arany a levegõ, és külön-külön a koncentrált salétromsav vagy a koncentrált sósav hatására sem változik. A verejtékben lévõ kloridion meggyorsíthatja az aranyat ötvözõ fémek oxidációját, de az arany, ezüst és réz más fémekkel képzett ötvözetei kevésbé reaktívak, mintha az ötvözetek ideális oldatok lennének.

 

Amikor a „valódi arany” allergiás reakciót vált ki, mindig az egyik ötvözõfém a bûnös, többnyire a nikkel. Néhányan rendkívül érzékenyek erre a fémre. Az érzékenység rendszerint akkor derül ki, ha aranyozott fülbevalót kezdenek viselni. Mivel az aranyréteg nagyon vékony, és általában nikkelrétegre kerül, nem meglepõ, hogy a fülbevaló viselõje az arany kopása nyomán hosszú ideig érintkezhet a nikkellel is. A szervezet azonban egy korábbi érintkezés során „megtanulhatja”, miként reagáljon ezekre az ionokra.

Hogy a nyakat zöldre festõ lánc arany-e? A 14 vagy 18 karátos arany legfeljebb csak annak a bõrét színezi, aki királyvizet izzad. Az aranyozott ajándék inkább okozhat csalódást, ám Agricola arra emlékeztet, hogy ez nem az elemek hibája: „ha a férfiak arannyal, ezüsttel, drágakõvel hatalmukba kerítik az asszonyokat, sokakat becstelenségre késztetnek, megvesztegetik a bírákat, és számtalan erkölcstelenséget követnek el, nem a fémeket kell okolni, hanem a férfiak lángra gyújtott, gonosz szenvedélyét”.

 

Harold Harris

 

A Journal of Chemical Education 1999. februári számában megjelent cikk alapján