Kako nastane zlato? Izvor in proces

Naravno zlato je nastalo pred rojstvom sončnega sistema. didyk / Getty Images

zlato je kemični element enostavno prepoznati po rumeni kovinski barvi. Dragocen je zaradi svoje redkosti, odpornosti proti koroziji, električne prevodnosti, gnetljivosti, duktilnosti in lepote. Če vprašate ljudi, od kod prihaja zlato, bo večina rekla, da ga pridobivate iz rudnika, ponve za kosmiče v potoku ali pridobivate iz morske vode. Vendar pa je pravi izvor elementa pred nastankom Zemlje.

Ključni zaključki: Kako nastane zlato?

• Znanstveniki verjamejo, da je vse zlato na Zemlji nastalo v trkih supernov in nevtronskih zvezd, ki so se zgodili pred nastankom sončnega sistema. V teh dogodkih je zlato nastalo med r-procesom.
• Zlato se je med nastankom planeta potopilo v Zemljino jedro. Dostopen je le še danes zaradi asteroidnega bombardiranja.
• Teoretično je mogoče zlato tvoriti z jedrskimi procesi fuzije, cepitve in radioaktivnega razpada. Za znanstvenike je najlažje preobraziti zlato z bombardiranjem težjega elementa živega srebra in proizvodnjo zlata z razpadom.
• Zlata ni mogoče pridobiti s kemijo ali alkimijo. Kemijske reakcije ne morejo spremeniti števila protonov v atomu. Protonsko število ali atomsko število določa identiteto elementa.

Naravna formacija zlata

Medtem jedrska fuzija znotraj Sonca tvori veliko elementov, Sonce ne more sintetizirati zlata. Znatna energija, ki je potrebna za proizvodnjo zlata, se pojavi samo, ko zvezde eksplodirajo v a supernova ali kdaj trčijo nevtronske zvezde . V teh ekstremnih pogojih nastanejo težki elementi s postopkom hitrega zajemanja nevtronov ali r-postopkom.

Supernova ima dovolj energije in nevtronov za sintezo zlata. gremlin / Getty Images

Kje se nahaja zlato?

Vse zlato, najdeno na Zemlji, izvira iz ostankov mrtvih zvezd. Ko je Zemlja nastala, so težki elementi, kot npr železo in zlato je potonilo proti jedru planeta. Če se ne bi zgodil noben drug dogodek, v zemeljski skorji ne bi bilo zlata. Toda pred približno 4 milijardami let so Zemljo bombardirali trki asteroidov. Ti udarci so premešali globlje plasti planeta in v njih vnesli nekaj zlata plašč in skorjo.

Nekaj ​​zlata je mogoče najti v kamnitih rudah. Pojavi se kot kosmiči, kot čisti domači element , in s srebrom v naravni zlitini elektrum . Erozija osvobodi zlato drugih mineralov. Ker je zlato težko, potone in se kopiči v strugah potokov, naplavinah in oceanu.

Potresi igrajo pomembno vlogo, saj premikajoča se prelomnica hitro razbremeni z minerali bogato vodo. Ko voda izhlapi, žile kremena in odlaganje zlata na skalnih površinah. Podoben proces se dogaja v vulkanih.

Koliko zlata je na svetu?

Količina zlata, pridobljenega iz Zemlje, je majhen delček njene skupne mase. Leta 2016 je Geološka služba Združenih držav (USGS) ocenila, da je bilo od zore civilizacije proizvedenih 5.726.000.000 trojskih unč ali 196.320 ameriških ton. Približno 85 % tega zlata ostane v obtoku. Ker je zlato zelo gosto (19,32 grama na kubični centimeter), ne zavzame veliko prostora za svojo maso. Pravzaprav bi, če bi stopili vse do zdaj izkopano zlato, dobili kocko s premerom približno 60 čevljev!

Kljub temu zlato predstavlja nekaj delcev na milijardo mase zemeljske skorje. Čeprav ekonomsko ni izvedljivo pridobiti veliko zlata, je v zgornjem kilometru zemeljskega površja približno 1 milijon ton zlata. Obilje zlata v plašču in jedru ni znano, vendar močno presega količino v skorji.

Sintetiziranje elementa zlata

Poskusi po alkimisti spremeniti svinec (ali druge elemente) v zlato, niso bile uspešne, ker nobena kemična reakcija ne more spremeniti enega elementa v drugega. Kemijske reakcije vključujejo prenos elektronov med elementi, ki lahko proizvedejo različne ione elementa, vendar je število protonov v jedru atoma tisto, kar definira njegov element. Vsi atomi zlata vsebujejo 79 protonov, zato je atomsko število zlata 79.

Živo srebro je mogoče pretvoriti v zlato tako, da postane nestabilno in tako razpade. JacobH / Getty Images

Izdelava zlata ni tako preprosta kot neposredno dodajanje ali odvzemanje protonov drugim elementom. Najpogostejši način spreminjanja enega elementa v drugega ( transmutacija ) je dodati nevtroni na drug element. Nevtroni spremenijo izotop elementa, zaradi česar lahko atomi postanejo dovolj nestabilni, da razpadejo z radioaktivnim razpadom.

Japonski fizik Hantaro Nagaoka je leta 1924 prvi sintetiziral zlato z obstreljevanjem živega srebra z nevtroni. Čeprav je pretvorba živega srebra v zlato najlažja, je zlato mogoče izdelati iz drugih elementov – celo iz svinca! Sovjetski znanstveniki so leta 1972 pomotoma spremenili svinčeno zaščito jedrskega reaktorja v zlato in Glenn Seabord je preobrazil sled zlato iz svinca leta 1980.

Eksplozije termonuklearnega orožja povzročijo zajem nevtronov, podobno kot r-proces v zvezdah. Čeprav taki dogodki niso praktičen način za sintezo zlata, so jedrska testiranja privedla do odkritja težkih elementov einsteinija (atomsko število 99) in fermija (atomsko število 100).

Viri

• McHugh, J. B. (1988). „Koncentracija zlata v naravnih vodah“. Journal of Geochemical Exploration . 30 (1–3): 85–94. doi: 10.1016/0375-6742(88)90051-9
• Miethe, A. (1924). ' Razpad atoma živega srebra '. Naravne znanosti . 12 (29): 597–598. doi:10.1007/BF01505547
• Seeger, Philip A.; Fowler, William A.; Clayton, Donald D. (1965). 'Nukleosinteza težkih elementov z zajemom 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, Matija; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). ' Izotopska sestava volframa zemeljskega plašča pred končnim bombardiranjem '. Narava . 477 (7363): 195–8. doi:10.1038/nature10399