злато е химичен елемент лесно разпознаваем по своя жълт метален цвят. Ценен е поради своята рядкост, устойчивост на корозия, електрическа проводимост, ковкост, пластичност и красота. Ако попитате хората откъде идва златото, повечето ще кажат, че го добивате от мина, тиган за люспи в поток или го извличате от морска вода. Истинският произход на стихията обаче предхожда образуването на Земята.
Ключови заведения: Как се образува златото?
- Учените смятат, че цялото злато на Земята се е образувало при сблъсъци на свръхнови и неутронни звезди, възникнали преди формирането на Слънчевата система. При тези събития златото се образува по време на r-процеса.
- Златото потъна в ядрото на Земята по време на формирането на планетата. Той е достъпен само днес заради бомбардировките с астероиди.
- Теоретично е възможно образуването на злато чрез ядрените процеси на синтез, делене и радиоактивен разпад. За учените е най-лесно да трансмутират златото, като бомбардират живак с по-тежките елементи и произвеждат злато чрез разпад.
- Златото не може да се произвежда чрез химия или алхимия. Химичните реакции не могат да променят броя на протоните в атома. Протонното число или атомното число определя идентичността на елемента.
Образуване на естествено злато
Докато ядрен синтез вътре в Слънцето има много елементи, Слънцето не може да синтезира злато. Значителната енергия, необходима за направата на злато, възниква само когато звездите избухнат в a свръхнова или кога неутронните звезди се сблъскват. При тези екстремни условия тежки елементи се образуват чрез бързия процес на улавяне на неутрони или r-процес.
Къде се среща златото?
Цялото злато, намерено на Земята, идва от отломките на мъртви звезди. С формирането на Земята тежки елементи като желязо а златото потъна към ядрото на планетата. Ако не се беше случило друго събитие, нямаше да има злато в земната кора. Но преди около 4 милиарда години Земята беше бомбардирана от астероидни удари. Тези въздействия разбъркаха по-дълбоките слоеве на планетата и принудиха малко злато мантия и кора.
В златни руди може да се намери малко злато. Това се случва като люспи, както на чист естествен елемент, и със сребро в естествената сплав електрон. Ерозията освобождава златото от други минерали. Тъй като златото е тежко, то потъва и се натрупва в потоци, алувиални отлагания и в океана.
Земетресенията играят важна роля, тъй като изместващият се разлом бързо декомпресира богата на минерали вода. Когато водата се изпари, вени от кварц и златно находище върху скални повърхности. Подобен процес протича във вулканите.
Колко злато има в света?
Количеството злато, извлечено от Земята, е малка част от общата му маса. През 2016 г. Геоложкото проучване на САЩ (USGS) изчислява 5,726 000 000 трой унции или 196 312 тона в САЩ са произведени от зората на цивилизацията. Около 85% от това злато остава в обращение. Тъй като златото е толкова гъсто (19,32 грама на кубичен сантиметър), то не заема много място за неговата маса. Всъщност, ако стопиш цялото злато, добито до момента, ще се навиеш с кубче на около 60 фута!
Независимо от това златото представлява няколко части на милиард от масата на земната кора. Въпреки че не е икономически изгодно да се добива много злато, в горния километър от земната повърхност има около 1 милион тона злато. Изобилието на злато в мантията и сърцевината е неизвестно, но значително надвишава количеството в кората.
Синтезиране на златото на елемента
Опити от алхимици превръщането на олово (или други елементи) в злато бяха неуспешни, тъй като никоя химическа реакция не може да промени един елемент в друг. Химичните реакции включват пренос на електрони между елементите, които могат да произвеждат различни йони на елемент, но броят на протоните в ядрото на атома е това, което определя неговия елемент. Всички атоми на златото съдържат 79 протона, така че атомното число на златото е 79.
Правенето на злато не е толкова просто, колкото директно добавяне или изваждане на протони от други елементи. Най-често срещаният метод за промяна на един елемент в друг (преобразуване) е да добавите неутрони към друг елемент. Неутроните променят изотопа на даден елемент, като потенциално правят атомите достатъчно нестабилни, за да се разпаднат чрез радиоактивен разпад.
Японският физик Хантаро Нагаока за първи път синтезира злато чрез бомбардиране на живак с неутрони през 1924г. Докато преобразуването на живак в злато е най-лесно, златото може да бъде направено от други елементи - дори олово! Съветските учени случайно превърнаха оловното екраниране на ядрен реактор в злато през 1972 г. и Глен Сийбърд преобрази следа от злато от олово през 1980г.
Експлозиите с термоядрено оръжие произвеждат улавяне на неутрони, подобни на r-процеса в звездите. Въпреки че подобни събития не са практичен начин за синтезиране на злато, ядрените изпитания доведоха до откриването на тежките елементи einsteinium (атомно число 99) и ферий (атомно число 100).
Източници
- McHugh, Дж. Б. (1988). „Концентрация на злато в естествени води“. Списание за геохимични изследвания. 30 (1–3): 85–94. DOI:10.1016/0375-6742(88)90051-9
- Мите, А. (1924). "Der Zerfall des Quecksilberatoms". Die Naturwissenschaften. 12 (29): 597–598. doi: 10.1007 / BF01505547
- Зеегер, Филип А.; Фаулър, Уилям А.; Клейтън, Доналд Д. (1965). „Нуклеосинтеза на тежки елементи чрез улавяне на неутрон“. Астрофизичната серия Допълнения серия. 11: 121. DOI:10.1086/190111
- Sherr, R.; Бейнбридж, К. T. & Anderson, H. H. (1941). „Трансмутация на живак с бързи неутрони“. Физически преглед. 60 (7): 473–479. DOI:10,1103 / PhysRev.60.473
- Уилболд, Матиас; Елиът, Тим; Moorbath, Stephen (2011). "Волфрамовият изотопен състав на земната мантия преди крайната бомбардировка". природа. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / природа10399