Złoto jest pierwiastek chemiczny łatwo rozpoznać po żółtym metalicznym kolorze. Jest cenny ze względu na rzadkość, odporność na korozję, przewodność elektryczną, ciągliwość, ciągliwość i piękno. Jeśli zapytasz ludzi, skąd pochodzi złoto, większość powie, że pozyskujesz je z kopalni, przesypujesz płatki w strumieniu lub wydobywacie z wody morskiej. Jednak prawdziwe pochodzenie tego pierwiastka poprzedza powstanie Ziemi.
Najważniejsze informacje: jak powstaje złoto?
- Naukowcy uważają, że całe złoto na Ziemi powstało w zderzeniach supernowych i gwiazd neutronowych, które miały miejsce przed powstaniem układu słonecznego. W tych przypadkach złoto powstało podczas procesu r.
- Złoto zatonąło w jądrze Ziemi podczas formowania się planety. Jest dostępny tylko dzisiaj z powodu bombardowania asteroidami.
- Teoretycznie możliwe jest formowanie złota w procesach syntezy jądrowej, rozszczepienia i rozpadu radioaktywnego. Naukowcom najłatwiej jest transmutować złoto, bombardując cięższą pierwiastek rtęcią i wytwarzając złoto poprzez rozpad.
- Złota nie można wytwarzać za pomocą chemii ani alchemii. Reakcje chemiczne nie mogą zmienić liczby protonów w atomie. Liczba protonowa lub liczba atomowa określa tożsamość elementu.
Naturalna formacja złota
Podczas fuzja nuklearna wewnątrz Słońca tworzy wiele elementów, Słońce nie może syntetyzować złota. Znaczna energia wymagana do wytworzenia złota występuje tylko wtedy, gdy gwiazdy eksplodują w a supernowa albo kiedy gwiazdy neutronowe zderzają się. W tych ekstremalnych warunkach ciężkie pierwiastki tworzą się w procesie szybkiego wychwytu neutronów lub procesu r.
Gdzie występuje złoto?
Całe złoto znalezione na Ziemi pochodziło z gruzów martwych gwiazd. Podczas formowania się Ziemi ciężkie pierwiastki, takie jak żelazo a złoto zatonąło w kierunku jądra planety. Gdyby nie wydarzyło się żadne inne zdarzenie, skorupa ziemska nie miałaby złota. Ale około 4 miliardy lat temu Ziemia została zbombardowana przez uderzenia asteroid. Uderzenia te poruszyły głębsze warstwy planety i zmusiły do tego trochę złota płaszcz i skorupa.
Część złota można znaleźć w rudach skalnych. Występują jako płatki, jak czysty element natywnyoraz ze srebrem w naturalnym stopie elektron. Erozja uwalnia złoto od innych minerałów. Ponieważ złoto jest ciężkie, tonie i gromadzi się w korytach strumieni, złożach aluwialnych i oceanie.
Ważną rolę odgrywają trzęsienia ziemi, ponieważ przesunięcie uskoków szybko dekompresuje wodę bogatą w minerały. Kiedy woda paruje, żyły kwarcu i złocenie złota na powierzchniach skalnych. Podobny proces zachodzi w wulkanach.
Ile złota jest na świecie?
Ilość złota wydobytego z Ziemi stanowi niewielki ułamek jego całkowitej masy. W 2016 r. W United States Geological Survey (USGS) oszacowano, że od zarania cywilizacji wyprodukowano 5 726 000 000 uncji troy lub 196 320 ton amerykańskich. Około 85% tego złota pozostaje w obiegu. Ponieważ złoto jest tak gęste (19,32 gramów na centymetr sześcienny), jego masa nie zajmuje dużo miejsca. W rzeczywistości, jeśli stopiłeś całe wydobyte do tej pory złoto, skończyłbyś z sześcianem o średnicy około 60 stóp!
Niemniej jednak złoto stanowi kilka części na miliard masy skorupy ziemskiej. Chociaż wydobycie dużej ilości złota nie jest ekonomicznie wykonalne, na górnym kilometrze powierzchni Ziemi znajduje się około 1 miliona ton złota. Obfitość złota w płaszczu i rdzeniu nie jest znana, ale znacznie przekracza ilość w skorupie.
Syntezowanie elementu Gold
Próby autorstwa alchemicy przekształcenie ołowiu (lub innych pierwiastków) w złoto zakończyło się niepowodzeniem, ponieważ żadna reakcja chemiczna nie może zmienić jednego pierwiastka w drugi. Reakcje chemiczne obejmują przenoszenie elektronów między pierwiastkami, które mogą wytwarzać różne jony pierwiastka, ale liczba protonów w jądrze atomu określa jego pierwiastek. Wszystkie atomy złota zawierają 79 protonów, więc liczba atomowa złota wynosi 79.
Wytwarzanie złota nie jest tak proste, jak bezpośrednie dodawanie lub odejmowanie protonów od innych pierwiastków. Najczęstsza metoda zmiany jednego elementu na inny (transmutacja) należy dodać neutrony do innego elementu. Neutrony zmieniają izotop pierwiastka, potencjalnie czyniąc atomy niestabilnymi na tyle, aby rozpadły się na skutek rozpadu promieniotwórczego.
Japoński fizyk Hantaro Nagaoka po raz pierwszy zsyntetyzował złoto, bombardując rtęć neutronami w 1924 r. Podczas gdy przekształcenie rtęci w złoto jest najłatwiejsze, złoto można wytwarzać z innych elementów - nawet ołowiu! Radzieccy naukowcy przypadkowo zamienili osłonę ołowianą reaktora jądrowego w złoto w 1972 r., A Glenn Seabord transmutował ślad złoto z ołowiu w 1980 roku.
Eksplozje broni termojądrowej powodują wychwyty neutronów podobne do procesu rw gwiazdach. Chociaż takie zdarzenia nie są praktycznym sposobem syntezy złota, badania jądrowe doprowadziły do odkrycia ciężkich pierwiastków: einsteinium (liczba atomowa 99) i ferm (liczba atomowa 100).
Źródła
- McHugh, J. B. (1988). „Stężenie złota w naturalnych wodach”. Journal of Geochemical Exploration. 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). „Nukleosynteza ciężkich pierwiastków metodą przechwytywania neutronów”. Astrophysical Journal Supplement Series. 11: 121. doi:10.1086/190111
- Sherr, R.; Bainbridge, K. T. I Anderson, H. H. (1941). „Transmutacja rtęci przez szybkie neutrony”. Przegląd fizyczny. 60 (7): 473–479. doi:10.1103 / PhysRev.60.473
- Willbold, Matthias; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). "Kompozycja izotopowa wolframu płaszcza Ziemi przed końcowym bombardowaniem". Natura. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / nature10399