Zlato je kemični element zlahka prepoznavna po rumeni kovinski barvi. Dragocen je zaradi svoje redkosti, odpornosti proti koroziji, električne prevodnosti, preoblikovanja, duktilnosti in lepote. Če vprašate ljudi, od kod prihaja zlato, bo večina rekla, da ga dobite iz rudnika, ponev za kosmiče v potoku ali ga izvlečete iz morske vode. Vendar je resnični izvor elementa pred nastankom Zemlje.
Ključni odvzemi: Kako nastane zlato?
- Znanstveniki verjamejo, da je vse zlato na Zemlji nastalo v trkih supernov in nevtronskih zvezd, ki so se zgodili pred nastankom osončja. V teh dogodkih je zlato nastalo med r-procesom.
- Zlato se je v času nastanka planeta potonilo v jedro Zemlje. Danes je dostopen le zaradi bombardiranja asteroidov.
- Teoretično je zlato mogoče tvoriti z jedrskimi procesi fuzije, fisije in radioaktivnega razpada. Znanstveniki najlažje transmutirajo zlato z bombardiranjem težjega živega srebra in pridobivanjem zlata z razpadom.
- Zlato ni mogoče pridobiti s kemijo ali alkimijo. Kemijske reakcije ne morejo spremeniti števila protonov znotraj atoma. Število protonov ali atomsko število določa identiteto elementa.
Oblikovanje naravnega zlata
Medtem jedrska fuzija znotraj Sonca ima veliko elementov, Sonce ne more sintetizirati zlata. Precejšnja energija, potrebna za izdelavo zlata, se pojavi šele, ko zvezde eksplodirajo v supernova ali kdaj nevtronske zvezde trčijo. V teh ekstremnih razmerah se težki elementi tvorijo s hitrim procesom zajema nevtronov ali r-procesom.
Kje se zlato pojavlja?
Vse zlato, ki so ga našli na Zemlji, je prišlo iz naplavin mrtvih zvezd. Z oblikovanjem Zemlje so bili težki elementi, kot so železo in zlato je potonilo proti jedru planeta. Če se ne bi zgodil noben drug dogodek, zlata ne bi bilo v Zemljini skorji. Toda pred približno 4 milijardami let so Zemljo bombardirali asteroidni trki. Ti vplivi so razburili globlje plasti planeta in prisilili nekaj zlata v plašč in skorjo.
Nekaj zlata je mogoče najti v kamnitih rudah. Pojavijo se tako kot kosmiči čisti naravni element, in s srebrom v naravni zlitini elektrum. Erozija osvobaja zlato drugih mineralov. Ker je zlato težko, se potopi in kopiči v strugah, aluvialnih nahajališčih in oceanu.
Potresi igrajo pomembno vlogo, saj premikajoča se napaka hitro razgradi vodo, bogato z minerali. Ko voda izpari, žile kremena in zlato na kamnitih površinah. Podoben postopek se dogaja znotraj vulkanov.
Koliko zlata je na svetu?
Količina zlata, pridobljenega z Zemlje, je majhen del njegove skupne mase. Leta 2016 je ameriški geološki zavod (USGS) ocenil, da je bilo od zore civilizacije proizvedenih 5.726.000.000 unč troy ali 196.320 ameriških ton. Približno 85% tega zlata ostane v obtoku. Ker je zlato tako gosto (19,32 grama na kubični centimeter), za njegovo maso ne zavzame veliko prostora. V bistvu, če bi stopili vse do zdaj pridobljeno zlato, bi se kockali približno 60 čevljev!
Kljub temu zlato predstavlja nekaj delov na milijardo mase zemeljske skorje. Čeprav ni ekonomsko izvedljivo pridobivati veliko zlata, je na zgornjem kilometru Zemljine površine približno milijon ton zlata. Obilje zlata v plašču in jedru ni znano, vendar močno presega količino v skorji.
Sintetizacija zlata elementa
Poskusi alkimisti pretvorba svinca (ali drugih elementov) v zlato ni bila uspešna, ker nobena kemična reakcija ne more spremeniti enega elementa v drugega. Kemične reakcije vključujejo prenos elektronov med elementi, ki lahko proizvajajo različne ione elementa, vendar je število protonov v jedru atoma tisto, kar določa njegov element. Vsi atomi zlata vsebujejo 79 protonov, zato je atomsko število zlata 79.
Izdelava zlata ni tako enostavna kot neposredno dodajanje ali odštevanje protonov iz drugih elementov. Najpogostejša metoda spreminjanja enega elementa v drugega (transmutacija) je dodati nevtroni na drug element. Nevtroni spremenijo izotop elementa, kar lahko naredi atome dovolj nestabilne, da se razpadejo z radioaktivnim razpadom.
Japonski fizik Hantaro Nagaoka je prvič sintetiziral zlato z bombardiranjem živega srebra z nevtroni leta 1924. Medtem ko je živo srebro v zlato najlažje, zlato lahko pridobimo iz drugih elementov - tudi svinca! Sovjetski znanstveniki so leta 1972 po naključju spremenili svinčeno zaščito jedrskega reaktorja v zlato in Glenn Seabord je spremenil sled zlato iz svinca leta 1980.
Eksplozije s termonuklearnim orožjem povzročajo zajetje nevtronov, podobne r-procesu v zvezdah. Čeprav takšni dogodki niso praktičen način za sintezo zlata, so jedrska testiranja pripeljala do odkritja težkih elementov einsteinium (atomska številka 99) in fermija (atomska številka 100).
Viri
- McHugh, J. B. (1988). "Koncentracija zlata v naravnih vodah". Časopis za geokemijsko raziskovanje. 30 (1–3): 85–94. doi:10.1016/0375-6742(88)90051-9
- Miethe, A (1924). "Der Zerfall des Quecksilberatoms". Die Naturwissenschaften. 12 (29): 597–598. doi: 10.1007 / BF01505547
- Seeger, Philip A.; Fowler, William A.; Clayton, Donald D. (1965). "Nukleosinteza težkih elementov z zajetjem nevtronov". The Astrophysical Journal Supplement Series. 11: 121. doi:10.1086/190111
- Sherr, R.; Bainbridge, K. T. & Anderson, H. H. (1941). "Transmutacija živega srebra s hitrimi nevtroni". Fizični pregled. 60 (7): 473–479. doi:10.1103 / PhysRev.60.473
- Willbold, Matthias; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). "Volframova izotopska sestava Zemljinega plašča pred končnim bombardiranjem". Narava. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / narava10399