Küsimusele millal ja kust saadi tehiskulda? antud autori poolt An@stasia Lifestyle D/s...® parim vastus on Selgub, et alkeemikute igavene unistus mitteväärismetallide kullaks muutmisest on üsna teostatav. Tõsi, sellega saab hakkama ainult tuumakeemia. On teada, et tuumareaktoris muudetakse mõned elemendid teisteks, näiteks uraan - plutooniumiks, väävel - klooriks, raud - nikliks. Selles saab ka kunstkulda "meisterdada". Sellise sünteetilise "väärismetalli" hankisid juba 1947. aastal Ameerika füüsikud, mille tõestuseks on praegu kõik 35 mikrogrammi 100 mg elavhõbedast kaevandatud kulda näha Chicago teadus- ja tööstusmuuseumis.
Kõige soodsam viis kunstkulla valmistamiseks on naaberelementide (elavhõbe ja plaatina) teatud isotoopide radioaktiivne lagunemine. Kuigi plaatina kullaks muutmine on väga kahjumlik, kuna viimane on kullast kallim. Kuld-197 (kulla ainus stabiilne isotoop) saab beetakiirgust kiirgavast elavhõbedast-197. Kõik need on äärmiselt kulukad ja aeganõudvad protsessid, mille tulemusel saadakse väga väike kogus "väärismetalli", mis tuleb veel eraldada nukliidide ja reageerimata isotoopide segust. Sünteetilise kulla hind kujuneb seetõttu muinasjutuliselt kõrgeks ning seetõttu pole võimalik selle tootmisega end rikastada. Teised tuumareaktsioonid viivad kulla ebastabiilsete isotoopide moodustumiseni, mille eluiga on piiratud vaid mõne päevaga, pärast mida muutub looduslikust väliselt eristamatu radioaktiivne kuld sõna otseses mõttes meie silme all elavhõbedalomtiks.
1935. aastal õnnestus Ameerika füüsikul Arthur Dempsteril määrata looduslikus uraanis sisalduvad isotoobid massispektrograafiliselt. Dempster uuris katsete käigus ka kulla isotoopkoostist ja leidis vaid ühe isotoobi – kuld-197. Kuld-199 olemasolule ei viidatud. Mõned teadlased pakkusid välja, et seal peab olema kulla raske isotoop, sest kulla suhteliseks aatommassiks määrati sel ajal 197,2. Kuld on aga monoisotoopne element. Seetõttu peavad need, kes soovivad seda ihaldatud väärismetalli kunstlikult hankida, suunama kõik jõupingutused ainsa stabiilse isotoobi - kuld-197 - sünteesile.
Uudised edukatest katsetest tehiskulla valmistamisel on finants- ja valitsemisringkondades alati muret tekitanud. Nii oli see Rooma valitsejate ajal, nii on see ka praegu. Seetõttu pole üllatav, et professor Dempsteri grupi kuiv raport Chicago riikliku labori uurimistööst on viimasel ajal kapitalistlikus finantsmaailmas elevust tekitanud: kulda saab kätte tuumareaktoris olevast elavhõbedast! See on viimane ja kõige veenvam alkeemilise transformatsiooni juhtum.
See algas juba 1940. aastal, kui mõnes tuumafüüsika laboris hakati pommitama tsüklotroni abil saadud kiirete neutronitega, kullaga külgnevaid elemente - elavhõbedat ja plaatinat. 1941. aasta aprillis Nashville'is toimunud Ameerika füüsikute kohtumisel teatasid A. Sherr ja K. T. Bainbridge Harvardi ülikoolist selliste katsete edukatest tulemustest. Nad saatsid kiirendatud deuteronid liitiumi sihtmärgile ja said kiirete neutronite voo, mida kasutati elavhõbeda tuumade pommitamiseks. Tuumatransformatsiooni tulemusena saadi kulda!
Kolm uut isotoopi massinumbritega 198, 199 ja 200. Need isotoobid ei olnud aga nii stabiilsed kui looduslik isotoop kuld-197. Beetakiirgust kiirgades muutusid need mõne tunni või päeva pärast taas stabiilseteks elavhõbeda isotoopideks massinumbritega 198, 199 ja 200. Seetõttu polnud tänapäevastel alkeemia järgijatel põhjust rõõmustada. Kuld, mis muutub tagasi elavhõbedaks, on väärtusetu: see on petlik kuld. Teadlased rõõmustasid aga elementide eduka ümberkujundamise üle. Nad said laiendada oma teadmisi kulla tehisisotoopide kohta.
...Selles kulla kohta käivas artiklis paljastatakse selle omadused ligikaudu samal viisil, nagu inimkond need aja jooksul ära tundis.
Kuld - kaunistus ja päikesejumala sümbol
Esimene kohalik kuld
tõenäoliselt leitud veest
Inimesed tutvusid esmakordselt kullaga selle algsel kujul. Väga haruldane, kollane, läikiv ja tuhmumatu "kivi", mis löögil ei lõhene, vaid muudab ainult kuju, omandas algselt primitiivses ühiskonnas tohutu sümboolse, peaaegu jumaliku väärtuse.
Päikese erekollase sära tõttu muutub kuld päikesejumala sümbol. Kulla omadus aja jooksul mitte tuhmuda (mitte oksüdeeruda) tegi selle igavese elu sümbol.
Kuld on metallide kuningas, jõukuse ja võimu sümbol
Kulla kogunemisega ja hõimude sotsiaalse kihistumisega said selle omanikud ühel või teisel viisil juhiks - kullast saab võimu sümbol. Ja võimu sümbolid tuleb uhkeldada, pealegi väga oma parimal kujul! - Kulda oli vaja töödelda. Just siin õppisid inimesed selle selliseid omadusi nagu vormitavus ja plastilisus. Kullast saab pidulike ehete valmistamise materjal.
Samal ajal hakati kulda kasutama ka kaubavahetuses – kullal oli ka väga kõrge vahetusväärtus. Kulla vahetusväärtuse kasvades suurenes ka seda kaevandavate inimeste arv.
Tõenäoliselt oli see kuld, mis tõi inimkonna kiviajast välja pronksiaega. Nii nagu kaasaegne keemia ja keemiatööstus sündisid keskajal alkeemikute katsetest luua filosoofikivi, nii sulatati eelajaloolisel ajal esimene vask kivist kulla väljavõtmise katsetest. Järk-järgult õppisid inimesed ekstraheerima tervet rühma madala sulamistemperatuuriga metalle. Metallid ilmusid inimkonna igapäevaellu ja kuld pandi nende etteotsa, kui väärismetall!
Omariikluse tulekuga ja kulla vahetusväärtuse kasvuga taandub selle jumalik sümboolika tagaplaanile – kullast saab sümbol võim, võim ja rikkus.
Möödusid sajandeid, mõned lagunesid ja nende asemele tekkisid teised iidsed riigid. Vahetuse hõlbustamiseks hakati kulda kasutama kaalu ja kujuga identsete metallitükkide kujul - need olid esimesed kuldmündid. Seoses müntidega hakati seostama kõige vahetatava väärtust – ilmus raha ja kullast sai nende väärtuse peamine mõõdupuu.
Inimesed on õppinud valmistama erinevaid kullasulameid. Tekkis võltsingute probleem. Pidage meeles kuningas Hieroni Archimedesele seatud ülesannet krooni kullasisalduse kohta. Selle probleemi lahendamise tulemusena avastati Archimedese seadus. Kuld on endiselt progressi vedaja!
Kuid see stimulatsioon ei vii alati sirge teeni. Hilisantiikaja ajastul olid metafüüsilise filosoofilise koolkonna Aleksandria järgijad tõsiselt hämmingus küsimuse üle: "Kui iga aine ja selle omadused on määratud kombinatsiooniga teatud proportsioonis selle moodustavatest põhielementidest - tuli, maa, vesi, õhk ja eeter (või Ptolemaiose järgi kvintessents), siis on võimalik, et üks aine võib muutuda teiseks, muutes selles esmaste elementide sisaldust. Nad mitte ainult ei loonud uut filosoofilist liikumist - "hermetism" (ühe asutaja - Hermes Trismegistose nimel) püüdis seda praktikas rakendada.
Esmane ülesanne, mis võimukandjate seas poolehoidu leidis, oli loomulikult mitteväärismetallide kullaks muutmine. Irooniline, et just sel ajastul oli Aleksandria kuulus oma rikkuse ja kullavarude poolest! Pärast seda, kui roomlased hävitasid osa Aleksandria raamatukogu laoruumidest, tekkis legend, et mitteväärismetallide kullaks muutmise ülesanne lahendati, kuid lahendus ise läks kaduma. Ainus, mis on sellest ajastust usaldusväärselt säilinud, on aleksandrialaste kasutusele võetud kulla tähistus: ☉ - Päikese märk ja et nad pidasid tuld kulla põhiolemuseks ja omistasid sellele läbiva suhte esiteks tulised sodiaagimärgid - see ja seejärel märgid Jäär ja Ambur . Väärib märkimist, et juba neil päevil uskus enamik hermeetikuid elavhõbe sobivaim metall kulla saamiseks
Ja legend mitteväärismetallide kullaks muutmise võimalusest osutus nii visaks, et Egiptuse vallutanud araablased taaselustasid sellise transformatsiooni meetodi otsimise ja lõid alkeemia, rikastades teadmisi uute metallide ja vedelike puhastamise meetoditega. , samuti uute legendide ja müütide loomine (filosoofi kivi). Kuid alkeemia müstifikatsiooni rekordiomanikeks olid eurooplased, kellele see tuli ristisõdade tulemusena araablastelt, kuid praktiliste teadmiste omandamise osas said nad palju rohkem tulemusi (näiteks said nad "aqua regia"). - vesinikkloriid- ja lämmastikhapete segu, milles isegi kuld lahustub) Just Euroopa alkeemiast sündis kaasaegne keemia. Vaatamata väärarusaamadele on alkeemikute peamiseks eeliseks see, et nad avastasid paljud kulla kui keemilise elemendi omadused.
Ka inimeste sümboolne ettekujutus kullast muutus ajastuteti. Monoteistlike religioonide tulekuga hakkab kulla vaimne sümboolika taaselustama. Kristlaste jaoks sümboliseerib kuld jumalik valgus, päike ja Kristus(Maagide kingitused), hinge õilsus, vaimu ja usu puhtus.
Kuld tänapäeva maailmas
Kaasaegne arusaam kulla omadustest kui väärismetall, keemiline element ja reservmaksevahendid hakkasid kujunema üheksateistkümnenda sajandi lõpus – kahekümnenda sajandi alguses.
Meie kaasmaalase D.I. Keemiliste elementide perioodilise seaduse Mendelejev kukutas kulla metallide kuninga troonilt - nüüd hakkas see perioodilisuse tabelis plaatina ja elavhõbeda vahel hõivama 79. kohta.
19. sajandi lõpuks olid majanduslikult arenenud riikide valitsused õppinud hoidma stabiilset “paberraha” (pangatähed: pangatähed, krediit- ja riigikassatähed jne) ringlust – kulda ei kasutatud enam masstootmiseks. pangatähed. Kogu kaevandatud kuld jagunes kahte voolu - riigi raha reservkogumiteks (kulda kasutati siis veel rahvusvahelisteks makseteks) ja tööstuse, peamiselt juveelitoodete vajadusteks. Selline olukord on säilinud tänapäevani, ainult selle vahega, et praegu on kullavool tööstuse vajadusteks kordades suurem kui reservide kogunemine. Kuld on endiselt peamine metall, mida kasutatakse ehted leidnud laialdast rakendust elektroonikas.
1947. aastal täitus kõigi aegade ja rahvaste alkeemikute unistus – oligi elavhõbedast saadud tehiskuld, kiiritades seda tuumareaktoris aeglaste neutronitega. Kuid paraku purunevad unistused reaalsuseks – sellise kulla puhastamine kaasnevast radioaktiivsest saastumisest on kordades kallim kui kulla kaevandamine looduslikes leiukohtades!
Pole ime, et nad ütlevad: "Uus on väga hästi unustatud vana!". AT viimastel aegadel Moesse on tulnud veel üks sünnikuupäevaga seostatav inimese omadus – tema sodiaagimärk. See tunduks lihtsalt mäng... Kuid isegi värbamisagentuurid hakkasid seda omadust kandidaatide esialgseks valikuks kasutama. Fakt on see, et 60–70% põhjapoolkeral sündinud inimestest vastavad suures osas nende märgi temperamendi näitajatele.
Juveelitööstus pakub nüüd suures valikus kuldehteid nii hinna kui ka esteetiliste omaduste poolest. Kingituse valimine armastatud inimene, või enda jaoks ehteid valides mõtlevad paljud tahes-tahtmata ehete ja selle tulevase omaniku sodiaagimärgi sobivusele. Seega võin kristluse järgijaid rahustada – kuld sobib neile kõigile, olenemata sodiaagimärgist.
Eriti neil, kes on sündinud sodiaagi veemärkide (skorpion, neitsi, kala) all ja usuvad kindlalt oma saatuslikkusse, tasub öelda, et parem on kulda täiendada (kui kuld ei ole kõrgeima tasemega, siis te ei pea muretsema – juveliirid on juba hoolitsetud). Üldiselt peate sellistel juhtudel järgima oma sisemise usu postulaate - kui inimene usub, et Kuldne sõrmus see aitab teda, nii see on!
Aga tagasi kuldse sümboolika juurde:
- Mis te arvate, millised sümboolsed kuldehted on maailmas levinumad?
- Õigesti! Abielusõrmused.
Abiellumise ajal üksteisele sõrmuste kinkimise traditsioon, nagu truuduse sümbolid, tunnete puhtus ja armastuse igavik, on nüüd levinud üle kogu maailma.
Veel üheks näiteks kullaga seotud moodsast assotsiatiivsest sümboolikast on templite ja kunstiteoste kullamine. - "Elu on lühike, aga kunst igavesti". Kilatornide kullatud sära tõusva päikese kiirtes, kilomeetrite kaugusel, meenutab tahes-tahtmata jumalik Valgus.
Nüüd on juba raske leida inimest, kes ei oleks kulla vaba või tahtmatu omanik. Isegi kui te ei kanna kuldehteid, on teil tõenäoliselt kaasas kullatükk ... teie käes mobiiltelefon!
Sõna "kuld" - tähendused, päritolulugu
Sõna "kuld" võib tähendada mitte ainult väärismetalli, vaid ka sellega seotud sümboleid ja omadusi.
Näiteks öeldakse töötaja väärtuse rõhutamiseks “Mitte töötaja, vaid kuld!” või erakordset õnne rõhutades: “Ämm on lihtsalt kuld!”. Kirjanduses ja luules kasutatakse üsna sageli allegooriliselt väärismetalli visuaalset tajumist: “Põldude kuld, heinamaa türkiis”.
Kuid sõnast "kuld" tuletatud omadussõnal "kuldne" hakkas olema palju rohkem semantilisi toone. Sõnade “kuld” ja “kuld” põhjal on rahva seas loodud väga palju lööklauseid ja ütlusi: kuldsed käed, kuldsed sõnad, kuldne pulm, kuldne sügis- kõike ei saa loetleda, seetõttu peaksite ütluste põhjal piirduma ainult ühega: "Sõna on, vaikus on kuld."
Sõna "kuld" ajaloolised juured ulatuvad palju sügavamale kui kirjutamise ilmumise aeg. Ja nüüd on võimatu sõna päritolu täpselt kindlaks teha.
Etümoloogilise rekonstrueerimise meetodid viivad kahe proto-indoeuroopa juure, mis vastavad protoslaavi “zolt”-le, millest esimene tähendab “kollast”, teine “säravat”, “päikselist” (indoeurooplased on meie etnilised suurkujud). esivanemad). Ametlik etümoloogia kaldub arvama, et XI - XII ilmus proto-slaavi "kuld" (kuld) foneetilise teisendamise tulemusena idaslaavi keeltes sõna "kuld" (täielik kokkulepe) ja " kuld” (lahkarvamus) ilmus lõuna- ja lääneslaavi keeltes . Isiklikult usun, et meie konkreetsel juhul oli tavaline slaavi sõna “kuld”. Fakt on see, et isegi vene keeles olid “kuld” ja “kuld” võrdväärses suunas kuni 19. sajandi alguseni. Pidage meeles, Puškini luuletuses "Ruslan ja Ljudmilla": "... Kuldne kett... ... Seal vireleb tsaar Kaštšei kulla kohal..." ja samal ajal muinasjutt "Kuldne kukk"... See on tingitud semantiliste tähenduste mitmekesisusest ja omadussõna “kuldne” kasutussagedusest, kasutusse jäi vaid konsonant “kuld”. Hoolimata asjaolust, et sõna "kuld" ajalugu sisaldab palju hetki, mis võivad põhjustada tuliseid arutelusid, on selle kõige olulisem tulemus: " Sõna kuld on vene emakeel!”
Töö artikliga "Kuld on sümbol, metall, element. Sõna "Kuld" - tähendused, ajalugu." on ikka veel käimas.
Sergei Ov(seosnews9)
Kulla kui metalli ja keemilise elemendi omadused.
Gold Au (ladina Aurum) on raske kollane metall, pehme, tempermalmist ja plastiline.
Tavatingimustes on kulla tihedus 19320 kg/m3;
- erisoojusmahtuvus 132,3 j/(kg K);
- erisoojusjuhtivus 311,48 W/(m K);
- elektritakistus 2,25·10 -8 oomi·m;
- lineaarne soojuspaisumistegur 14,2·10 -6 K -1 .
Kulla sulamistemperatuur on 1064,43°C, sulamise erisoojus ≈ 67 kJ/kg.
Kulla keemistemperatuur on 2856 °C, aurustumiserisoojus ~ 1800 kJ/kg.
Keemilise elemendina on kullal enamikes stabiilsetes ühendites oksüdatsiooniaste +3, harvem +2, on ühendeid oksüdatsiooniastmega +5 (fluoriidid), +2 (komplekssoolad) ja isegi -1 (auriidid). Oluline on teada, et mõned kullaühendid on mürgised ja neil on kumulatiivne toime (akumuleeruvad organismis).
Kulla metallkristallvõre kui lihtaine on tihedalt pakitud sfääridest koosnev näokeskne kuubikujuline struktuur koordinatsiooninumbriga 12, a = 4,704 Å. Kulla aatomraadius on 1,44 Å, Au + ioonraadius on ~1,37 Å; Au 3+ ~0,82 Å
Ainult üks kulla isotoop on meie universumis stabiilne 197 Au, prootonite arv p - 79, neutronite arv n - 118, tuuma spin 3/2 ja tuumapaarsus +, välise elektronkihi konfiguratsioon 5p 10 6s 1 .
Tagasiside
Selles aknas saate soovitada foorumis aruteluteema, jätta kommentaari, sõnumi, tagasisidet.
* Aristoteles nimetas viiendat elementi "eetriks", samas kui ta uskus, et eetrist koosnevad ainult valgustid, planeedid, komeedid ja muud ülekuulise maailma objektid. Hilisemas hellenistlikus filosoofias on "viies element" ligipääsmatu aine, mis läbib kogu maailma, mistõttu Ptolemaios nimetab seda "kvintessentsiks".
** Hermeetika on hilishellenismi perioodi filosoofiline suund, mis põhineb tõenäoliselt müütilise isiku Hermes Trismegistose töödel, nendes teostes postuleeritakse eelkõige võimalust muuta üks aine teiseks.
Juba mitu aastat oli Adolf Miethe ultraviolettkiirte toimel mineraale ja klaasi värvinud. Selleks kasutas ta tavalist elavhõbedalampi – evakueeritud kvartsklaasist toru, mille elektroodide vahele moodustub ultraviolettkiiri kiirgav elavhõbedakaar.
Hiljem kasutas Mite uut tüüpi lampe, mis andsid eriti suure energiaväljundi. Kuid pikaajalise töö käigus tekkisid selle seintele haarangud, mis segasid oluliselt tööd. Kasutatud elavhõbedalampides võis selliseid haaranguid tuvastada ka siis, kui elavhõbe oli ära tõrjutud. Selle mustja massi koostis huvitas salanõunikku ja äkitselt, analüüsides ülejäänud 5 kg lambi elavhõbedat, leidis ta ... kulda. Lesta mõtles, kas on teoreetiliselt võimalik, et elavhõbedalambis olev elavhõbe laguneb aatomi hävimise tulemusena prootonite või alfaosakeste lõhenemisel kullaks. Mite ja tema kaastöötaja Hans Stamreich viisid läbi arvukalt katseid, olles lummatud ideest sellisest elementide ümberkujundamisest. Lähteaineks oli vaakumis destilleeritud elavhõbe. Teadlased uskusid, et see ei sisalda kulda. Seda kinnitasid ka kuulsate keemikute K. Hoffmanni ja F. Gaberi analüüsid. Lesta palus neil uurida elavhõbedat ja selle jääke lambis. Selle elavhõbedaga, mis analüütiliste andmete kohaselt oli kullavaba, täitsid Mite ja Stamreich uue lambi, mis töötas seejärel 200 tundi.kuldkollane oktaeedriliste kristallide aglomeraat.
Frederick Soddy aga ei arvanud, et kuld tekkis alfaosakese või prootoni eraldamisel. Pigem võib rääkida elektroni neeldumisest: kui viimasel on piisavalt suur kiirus, et läbistada aatomite elektronkestad ja tungida tuuma, siis võiks tekkida kuld. Sel juhul vähendatakse elavhõbeda seerianumbrit (80) ühe võrra ja moodustub 79. element - kuld.
Soddy teoreetiline väide tugevdas Mite'i ja kõigi nende teadlaste seisukohta, kes uskusid kindlalt elavhõbeda "lagunemisse" kullaks. Kuid nad ei võtnud arvesse asjaolu, et looduslikuks kullaks võib muutuda ainult üks elavhõbeda isotoop rahalise väärtusega 197. Ainult üleminek 197 Hg + e- = 197 Au võib anda kulda.
Kas isotoop 197 Hg on üldse olemas? Selle elemendi suhteline aatommass 200,6, mida tollal nimetati aatommassiks, viitas sellele, et selle isotoope on mitu. F.V. Aston leidis kanali kiirte uurimisel elavhõbeda isotoope massinumbritega 197–202, seega oli selline transformatsioon tõenäoline.
Teise versiooni kohaselt võib 200,6Au tekkida ka 200,6Hg isotoopide segust, see tähendab ühest või mitmest suure massiga kulla isotoobist. See kuld oleks pidanud olema raskem. Seetõttu kiirustas Mite oma tehiskulla suhtelist aatommassi määrama ja usaldas selle selle ala parimale spetsialistile – Müncheni professorile Gonigschmidtile.
Kunstkulla kogus sellise määramise jaoks oli muidugi väga napp, kuid Mite'il rohkem polnud: mardikas kaalus 91 mg, kuuli läbimõõt oli 2 mm. Kui võrrelda seda teiste "saagistega", mille Mite sai elavhõbedalambis transformatsioonide käigus - igas katses jäid need vahemikku 10 -2 kuni 10 -4 mg -, oli see ikkagi märgatav kullatükk. Gonigshmidt ja tema kaastöötaja Zintl leidsid tehiskulla suhtelise aatommassi 197,2 ± 0,2.
Järk-järgult eemaldas Mite oma katsetest "saladuse". 12. septembril 1924 avaldati fotokeemialabori aruanne, milles esitati esimest korda katseandmed ja kirjeldati aparaati lähemalt. Samuti sai tuntuks väljund: 1,52 kg elavhõbedast, mis oli eelnevalt puhastatud vaakumdestilleerimisega, sai Mite pärast 107 tundi pidevat 16 cm pikkuse kaare põlemist pingel 160–175 V ja voolul 12,6 A, sama palju nagu 8,2 * 10 -5 g kulda, see tähendab kaheksa sajandikku milligrammi. Charlottenburgi "alkeemikud" väitsid, et ei lähtematerjal, voolu toidavad elektroodid ja juhtmed ega lambikoore kvarts ei sisaldanud analüütiliselt tuvastatavas koguses kulda.
Peagi saabus aga pöördepunkt. Keemikud muutusid üha kahtlustavamaks. Kulda tekib mõnikord ja alati minimaalsetes kogustes, siis seda enam ei teki. Proportsionaalsust ei leita, see tähendab, et kulla kogus ei suurene elavhõbedasisalduse suurenemisega, potentsiaalide erinevuse suurenemisega kvartslambi pikema tööeaga. Kas avastatud kuld osutus tõesti kunstlikult välja? Või oli see juba varem olemas? Miethe meetodi võimalike süstemaatiliste vigade allikaid kontrollisid mitmed teadlased Berliini ülikooli keemiainstituutidest, samuti Siemensi elektrikontserni laborist. Keemikud uurisid kõigepealt üksikasjalikult elavhõbeda destilleerimise protsessi ja jõudsid üllatavale järeldusele: isegi destilleeritud, pealtnäha kullavaba elavhõbe sisaldab alati kulda. See ilmnes kas destilleerimisprotsessi käigus või jäi elavhõbedas lahustuma jääkide kujul, nii et seda ei olnud võimalik analüütiliselt kohe tuvastada. Alles pärast pikka seismist või kaarega pritsimisel, mis põhjustas rikastamist, ilmus see ootamatult uuesti. Sellist efekti võib segi ajada kulla moodustumisega. Selgus veel üks asjaolu. Kasutatud materjalid, sealhulgas elektroodide juurde viivad kaablid ja elektroodid ise, sisaldasid kulla jälgi.
Kuid endiselt oli aatomifüüsikute veenev väide, et selline transmutatsioon on aatomiteooria seisukohast võimalik. Nagu teada, tehti oletus, et elavhõbeda isotoop 197 Hg neelab ühe elektroni ja muutub kullaks.
Selle hüpoteesi lükkas aga ümber Astoni aruanne ajakirjas Nature 1925. aasta augustis. Isotoopide eraldaja suutis üheselt iseloomustada elavhõbeda isotoopide jooni, kasutades kõrge eraldusvõimega massispektrograafi. Selle tulemusena selgus, et looduslik elavhõbe koosneb isotoopidest massinumbritega 198, 199, 200, 201, 202 ja 204.
Järelikult pole stabiilset isotoopi 197 Hg üldse olemas. Seetõttu tuleb arvestada, et elavhõbedast on teoreetiliselt võimatu saada looduslikku kulda-197 elektronidega pommitades ning sellele suunatud katseid võib juba ette lugeda vähetõotavateks. Seda mõistsid lõpuks Chicago ülikooli teadlased Harkins ja Kay, kes asusid elavhõbedat muundama ülikiirete elektronide abil. Nad pommitasid elavhõbedat (jahutati vedela ammoniaagiga ja võeti antikatoodina röntgentorusse) elektronidega, mida kiirendati 145 000 V väljal, see tähendab kiirusega 19 000 km / s.
Samasuguseid katseid viis läbi ka Fritz Haber Mite'i katsete kontrollimisel. Vaatamata ülitundlikele analüüsimeetoditele ei leidnud Harkins ja Kay kullast jälgi. Tõenäoliselt, arvasid nad, ei suuda isegi nii suure energiaga elektronid elavhõbeda aatomi tuumasse tungida. Või on saadud kulla isotoobid nii ebastabiilsed, et ei suuda "ellu jääda" kuni analüüsi lõpuni, mis kestab 24–48 tundi.
Seega oli Soddy pakutud idee elavhõbedast kulla moodustumise mehhanismist tugevasti raputatud.
Aastal 1940, kui mõnes tuumafüüsika laboris hakati pommitama tsüklotroni abil saadud kiirete neutronitega, kullaga külgnevaid elemente - elavhõbedat ja plaatinat. Ameerika füüsikute kohtumisel Nashville'is 1941. aasta aprillis leidsid A. Sherr ja K.T. Bainbridge Harvardi ülikoolist teatas selliste katsete edukatest tulemustest. Nad saatsid kiirendatud deuteronid liitiumi sihtmärgile ja said kiirete neutronite voo, mida kasutati elavhõbeda tuumade pommitamiseks. Tuumatransformatsiooni tulemusena saadi kulda.
Kolm uut isotoopi massinumbritega 198, 199 ja 200. Need isotoobid ei olnud aga nii stabiilsed kui looduslik isotoop kuld-197. Beetakiirgust kiirgades muutusid need mõne tunni või päeva pärast taas stabiilseteks elavhõbeda isotoopideks massinumbritega 198, 199 ja 200. Seetõttu polnud tänapäevastel alkeemia järgijatel põhjust rõõmustada. Kuld, mis muutub tagasi elavhõbedaks, on väärtusetu: see on petlik kuld. Teadlased rõõmustasid aga elementide eduka ümberkujundamise üle. Nad said laiendada oma teadmisi kulla tehisisotoopide kohta.
Looduslik elavhõbe sisaldab seitset isotoopi erinevates kogustes: 196 (0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29 ,80%) ja 204 (6,85%). %). Kuna Scherr ja Bainbridge leidsid kulla isotoobid massinumbritega 198, 199 ja 200, siis tuleb eeldada, et viimased tekkisid samade massinumbritega elavhõbeda isotoopidest. Näiteks: 198 Hg + n= 198Au+ R Selline oletus tundub õigustatud – on ju need elavhõbeda isotoobid üsna levinud.
Mis tahes tuumareaktsiooni toimumise tõenäosuse määrab eelkõige aatomituuma nn efektiivne püüdmise ristlõige vastava pommitava osakese suhtes. Seetõttu püüdsid professor Dempsteri kaastöötajad, füüsikud Ingram, Hess ja Haydn täpselt määrata neutronite loomuliku elavhõbeda isotoopide püüdmise efektiivset ristlõiget. 1947. aasta märtsis suutsid nad näidata, et isotoobid massinumbritega 196 ja 199 on suurima neutronite püüdmise ristlõikega ja seetõttu on neil suurim tõenäosus saada kullaks. Eksperimentaalsete uuringute "kõrvalproduktina" said nad ... kulda. Täpselt 35 mikrogrammi, mis saadakse 100 mg elavhõbedast pärast kiiritamist aeglaste neutronitega tuumareaktoris. See teeb saagiseks 0,035%, kui aga leitud kullakogus omistatakse ainult elavhõbedale-196, siis saadakse tahke saagis 24%, kuna kuld-197 moodustub ainult massiga elavhõbeda isotoobist. number 196.
Kiirete neutronite vooluga sageli ( n, R) - reaktsioonid ja aeglaste neutronitega - peamiselt ( n, d) - teisendused. Kuld, mille Dempsteri töötajad avastasid, moodustati järgmiselt: 196 Hg + n= 197 Hg* + g 197 Hg* + e- = 197 Au
Ebastabiilne elavhõbe-197, mis moodustub protsessi (n, r) - tulemusena, muutub stabiilseks kullaks-197. K- püüda (elektronid K oma aatomi kestad).
Dempsteri töötajad ei saanud endale keelata rõõmu saada reaktorisse teatud kogus sellist kunstkulda. Sellest ajast alates on see väike uudishimu Chicago teaduse ja tööstuse muuseumis kaunistanud. Seda haruldust - tõendeid "alkeemikute" kunstist aatomiajastul - võis imetleda Genfi konverentsil 1955. aasta augustis.
Tuumafüüsika seisukohalt on võimalikud mitmed aatomite muundumised kullaks. Stabiilse kulla 197Au võib valmistada naaberelementide teatud isotoopide radioaktiivse lagunemise teel. Seda õpetab meile nn nukliidide kaart, millel on välja toodud kõik teadaolevad isotoobid ja nende lagunemise võimalikud suunad. Niisiis moodustub kuld-197 elavhõbedast-197, mis kiirgab beetakiirgust, või sellisest elavhõbedast K-capture abil. Kulda oleks võimalik saada ka tallium-201-st, kui see isotoop kiirgaks alfakiiri. Seda aga ei järgita. Kuidas saada elavhõbeda isotoopi massinumbriga 197, mida looduses ei leidu? Puhtteoreetiliselt saab seda tallium-197-st ja viimast pliist-197-st. Mõlemad nukliidid muutuvad spontaanselt elektroni kinnipüüdmisega vastavalt elavhõbe-197 ja tallium-197. Praktikas oleks see ainus, kuigi teoreetiline võimalus pliist kulda valmistada. Plii-197 on aga ka lihtsalt tehisisotoop, mis tuleb esmalt saada tuumareaktsiooni teel. Loodusliku pliiga see ei tööta.
Plaatina 197Pt ja elavhõbeda 197Hg isotoobid saadakse samuti ainult tuumatransformatsiooni teel. Tõeliselt teostatavad on ainult looduslikel isotoopidel põhinevad reaktsioonid. Selle lähteaineteks sobivad ainult 196 Hg, 198 Hg ja 194 Pt. Neid isotoope saab pommitada kiirendatud neutronite või alfaosakestega, et saavutada järgmised reaktsioonid: 196 Hg + n= 197 Hg* + g 198 Hg + n= 197 Hg* + 2n 194 Pt + 4 He = 197 Hg* + n.
Sama eduga võis saada vajaliku plaatina isotoobi 194 Pt poolt ( n, d) - teisendus kas 200 Hg-st ( n, b) - protsess. Sel juhul ei tohi muidugi unustada, et looduslik kuld ja plaatina koosnevad isotoopide segust, mistõttu tuleb igal juhul arvestada konkureerivate reaktsioonidega. Puhas kuld tuleb lõpuks eraldada erinevate nukliidide ja reageerimata isotoopide segust. See protsess läheb kulukaks. Plaatina kullaks muutmisest tuleb üldjuhul loobuda majanduslikel põhjustel: nagu teate, on plaatina kullast kallim.
Teine võimalus kulla sünteesiks on looduslike isotoopide otsene tuumamuundamine, näiteks vastavalt järgmistele võrranditele: 200 Hg + R= 197 Au + 4 He 199 Hg + 2 D = 197 Au + 4 He.
Kui looduslik elavhõbe on allutatud reaktoris neutronvoo toimele, tekib lisaks stabiilsele kullale peamiselt radioaktiivne. Sellel radioaktiivsel kullal (massinumbritega 198, 199 ja 200) on väga lühike eluiga ja see muutub mõne päevaga tagasi algaineteks koos beetakiirguse emissiooniga: 198 Hg + n= 198 Au* + lk 198 Au = 198 Hg + e- (2,7 päeva). Radioaktiivse kulla pöördmuutust elavhõbedaks ei saa mingil juhul välistada: loodusseadustest ei saa mööda hiilida.
Aatomiajastul saab kulda teha. Protsess on aga liiga kallis. Kunstlikult reaktoris saadud kuld on hindamatu. Ja kui me räägime radioaktiivsete isotoopide 198 Au ja 199 Au segust, siis mõne päeva pärast jääb kullaplokist alles vaid elavhõbedalomp.
1935. aastal õnnestus Ameerika füüsikul Arthur Dempsteril määrata looduslikus uraanis sisalduvad isotoobid massispektrograafiliselt. Dempster uuris katsete käigus ka kulla isotoopkoostist ja leidis vaid ühe isotoobi – kuld-197. Kuld-199 olemasolule ei viidatud. Mõned teadlased pakkusid välja, et seal peab olema kulla raske isotoop, sest kulla suhteliseks aatommassiks määrati sel ajal 197,2. Kuld on aga monoisotoopne element. Seetõttu peavad need, kes soovivad seda ihaldatud väärismetalli kunstlikult hankida, suunama kõik jõupingutused ainsa stabiilse isotoobi - kuld-197 - sünteesile.
Uudised edukatest katsetest tehiskulla valmistamisel on finants- ja valitsemisringkondades alati muret tekitanud. Nii oli see Rooma valitsejate ajal, nii on see ka praegu. Seetõttu pole üllatav, et professor Dempsteri grupi kuiv raport Chicago riikliku labori uurimistööst on viimasel ajal kapitalistlikus finantsmaailmas elevust tekitanud: kulda saab kätte tuumareaktoris olevast elavhõbedast! See on viimane ja kõige veenvam alkeemilise transformatsiooni juhtum.
See algas juba 1940. aastal, kui mõnes tuumafüüsika laboris hakati pommitama tsüklotroni abil saadud kiirete neutronitega, kullaga külgnevaid elemente - elavhõbedat ja plaatinat. 1941. aasta aprillis Nashville'is toimunud Ameerika füüsikute kohtumisel teatasid A. Sherr ja K. T. Bainbridge Harvardi ülikoolist selliste katsete edukatest tulemustest. Nad saatsid kiirendatud deuteronid liitiumi sihtmärgile ja said kiirete neutronite voo, mida kasutati elavhõbeda tuumade pommitamiseks. Tuumatransformatsiooni tulemusena saadi kulda! Kolm uut isotoopi massinumbritega 198, 199 ja 200. Need isotoobid ei olnud aga nii stabiilsed kui looduslik isotoop kuld-197. Beetakiirgust kiirgades muutusid need mõne tunni või päeva pärast taas stabiilseteks elavhõbeda isotoopideks massinumbritega 198, 199 ja 200. Seetõttu polnud tänapäevastel alkeemia järgijatel põhjust rõõmustada. Kuld, mis muutub tagasi elavhõbedaks, on väärtusetu: see on petlik kuld. Teadlased rõõmustasid aga elementide eduka ümberkujundamise üle. Nad said laiendada oma teadmisi kulla tehisisotoopide kohta.
Scherri ja Bainbridge'i läbiviidud "transmutatsioon" põhineb nn (n, p) -reaktsioonil: elavhõbeda aatomi tuum, mis neelab neutronit n, muutub kulla isotoobiks ja sel juhul aatomiks. prooton p vabaneb.
Looduslik elavhõbe sisaldab erinevates kogustes seitset isotoopi: 196 (0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29 ,80%) ja 204 (6,85%). %). Kuna Scherr ja Bainbridge leidsid kulla isotoobid massinumbritega 198, 199 ja 200, siis tuleb eeldada, et viimased tekkisid samade massinumbritega elavhõbeda isotoopidest. Näiteks:
Hg + n =Au + p
Selline oletus tundub õigustatud – on ju need elavhõbeda isotoobid üsna levinud.
Tuumareaktsiooni toimumise tõenäosuse määrab eelkõige aatomituuma nn efektiivne püüdmise ristlõige vastava pommitava osakese suhtes. Seetõttu püüdsid professor Dempsteri kaastöötajad, füüsikud Ingram, Hess ja Haydn täpselt määrata neutronite loomuliku elavhõbeda isotoopide püüdmise efektiivset ristlõiget. 1947. aasta märtsis suutsid nad näidata, et isotoobid massinumbritega 196 ja 199 on suurima neutronite püüdmise ristlõikega ja seetõttu on neil suurim tõenäosus saada kullaks. Eksperimentaalsete uuringute "kõrvalproduktina" said nad... kulda! Täpselt 35 mikrogrammi, mis saadakse 100 mg elavhõbedast pärast kiiritamist aeglaste neutronitega tuumareaktoris. See teeb saagiseks 0,035%, kui aga leitud kullakogus omistatakse ainult elavhõbedale-196, siis saadakse tahke saagis 24%, kuna kuld-197 moodustub ainult massiga elavhõbeda isotoobist. number 196.
Kiirete neutronitega tekivad sageli (n, p)-reaktsioonid ja aeglaste neutronitega - valdavalt (n, ()-teisendused. Dempsteri töötajate poolt avastatud kuld tekkis järgmiselt:
Hg + n = Hg* + (
Hg* + e[-] = Au
(n, ()-protsessi käigus moodustunud ebastabiilne elavhõbe-197 muutub K-püüdmise tulemusena (oma aatomi K-kestast pärit elektroni) stabiilseks kullaks-197.
Nii sünteesisid Ingram, Hess ja Haydn aatomireaktoris märkimisväärses koguses tehiskulda! Sellele vaatamata ei tekitanud nende "kulla süntees" kedagi, sest sellest said teada ainult teadlased, kes jälgisid hoolikalt "Physical Review" väljaandeid. Aruanne oli lühike ja ilmselt polnud paljude jaoks piisavalt huvitav selle ebamäärase pealkirja tõttu: "Neutronite ristlõiked elavhõbeda isotoopide jaoks". Siiski on juhus, et kaks aastat hiljem, 1949. aastal, võttis üks liiga innukas ajakirjanik selle puhtalt teadusliku raporti kätte ja kuulutas lärmakalt turule orienteeritud viisil maailma ajakirjanduses kulla tootmisest aatomireaktoris. Pärast seda tekkis Prantsusmaal kulla noteerimisel börsil suur segadus. Tundus, et sündmused arenevad täpselt nii, nagu oli ette kujutanud Rudolf Daumann, kes ennustas oma ulmeromaanis "kulla lõppu".
Tuumareaktoris saadud tehiskuld ootas aga kaua aega. Sellel polnud kavatsust maailma turge üle ujutada. Muide, professor Dempster ei kahelnud selles. Tasapisi rahunes Prantsusmaa kapitaliturg taas maha. See pole Prantsuse ajakirja "Atoms" viimane teene, mis 1950. aasta jaanuarinumbris avaldas artikli: "La transmutation du mercure en or" (Elavhõbeda muutmine kullaks).
Kuigi ajakiri tunnistas põhimõtteliselt võimalust saada kulda elavhõbedast tuumareaktsiooni teel, kinnitas ta oma lugejatele siiski järgmist: sellise kunstliku väärismetalli hind oleks kordades kõrgem kui vaeseimatest kaevandatud looduslikust kullast. kullamaagid!
Dempsteri töötajad ei saanud endale keelata rõõmu saada reaktorisse teatud kogus sellist kunstkulda. Sellest ajast alates on see väike uudishimu Chicago teaduse ja tööstuse muuseumis kaunistanud. Seda haruldust - tõendeid "alkeemikute" kunstist aatomiajastul - võis imetleda Genfi konverentsil 1955. aasta augustis.
Tuumafüüsika seisukohalt on võimalikud mitmed aatomite muundumised kullaks. Lõpuks paljastame filosoofi kivi saladuse ja räägime teile, kuidas kulda teha. Rõhutame siin, et ainuvõimalik viis on tuumade transformatsioon. Kõik teised meieni jõudnud klassikalise alkeemia retseptid pole midagi väärt, viivad ainult pettuseni.
Stabiilne kuld Au võib tekkida naaberelementide teatud isotoopide radioaktiivse lagunemise teel. Seda õpetab meile nn nukliidide kaart, millel on välja toodud kõik teadaolevad isotoobid ja nende lagunemise võimalikud suunad. Niisiis moodustub kuld-197 elavhõbedast-197, mis kiirgab beetakiirgust, või sellisest elavhõbedast K-capture abil. Kulda oleks võimalik saada ka tallium-201-st, kui see isotoop kiirgaks alfakiiri. Seda aga ei järgita. Kuidas saada elavhõbeda isotoopi massinumbriga 197, mida looduses ei leidu? Puhtteoreetiliselt saab seda tallium-197-st ja viimast pliist-197-st. Mõlemad nukliidid muutuvad spontaanselt elektroni kinnipüüdmisega vastavalt elavhõbe-197 ja tallium-197. Praktikas oleks see ainus, kuigi teoreetiline võimalus pliist kulda valmistada. Plii-197 on aga ka lihtsalt tehisisotoop, mis tuleb esmalt saada tuumareaktsiooni teel. Loodusliku pliiga see ei tööta.
Plaatina Pt ja elavhõbeda Hg isotoobid saadakse samuti ainult tuumatransformatsiooni teel. Tõeliselt teostatavad on ainult looduslikel isotoopidel põhinevad reaktsioonid. Selle jaoks sobivad lähteaineteks ainult Hg, Hg ja Pt. Neid isotoope saab pommitada kiirendatud neutronite või alfaosakestega, et saavutada järgmised reaktsioonid:
Hg + n = Hg* + (
Hg + n = Hg* + 2n
Pt + He = Hg* + n
Sama eduga oleks võimalik saada soovitud plaatina isotoop Pt-st (n, ()-muunduse teel või Hg-st (n, ())-protsessiga. Sel juhul ei tohi muidugi unustada, et looduslik kuld) ja plaatina koosneb isotoopide segust , nii et igal juhul tuleb arvesse võtta konkureerivaid reaktsioone. Puhas kuld tuleb lõpuks eraldada erinevate nukliidide ja reageerimata isotoopide segust. See protsess on kulukas. Plaatina muundamine kullaks muutmisest tuleb majanduslikel põhjustel üldse loobuda: nagu teate, on plaatina kallim kuld.
Teine võimalus kulla sünteesiks on looduslike isotoopide otsene tuumamuundamine, näiteks vastavalt järgmistele võrranditele:
Hg + p \u003d Au + He
Hg + d = Au + He
((, p)-protsess (elavhõbe-198), ((, p)-protsess (plaatina-194) või (p, () või (d, n)-muundumine (plaatina-196) Küsimus on vaid selles, kas see on praktiliselt võimalik ja kui on, siis kas see on mainitud põhjustel üldse tasuv.Säästlik oleks vaid pikaajaline elavhõbeda pommitamine neutronitega, mis on reaktoris piisavas kontsentratsioonis olemas.Muud osakesed tuleks hankida või kiirendatud tsüklotronis – selline meetod, nagu teada, annab vaid imepisikesed ainete saagised.
Kui looduslik elavhõbe on allutatud reaktoris neutronvoo toimele, tekib lisaks stabiilsele kullale peamiselt radioaktiivne. See radioaktiivne kuld (massinumbritega 198, 199 ja 200) on väga lühikese elueaga ja muutub mõne päevaga beetakiirguse emissiooniga tagasi algaineteks:
Hg + n= Au* + p
Au = Hg + e[-] (2,7 päeva)
Mitte mingil juhul ei saa välistada radioaktiivse kulla pöördmuutust elavhõbedaks ehk selle Circulus vitiosuse murdmist: loodusseadustest ei saa mööda hiilida.
Sellistes tingimustes tundub kalli väärismetalli, plaatina, sünteetiline tootmine vähem keeruline kui "alkeemia". Kui oleks võimalik neutronite pommitamist reaktoris suunata nii, et toimuksid valdavalt (n, ()-transformatsioonid), siis võiks loota elavhõbedast saada märkimisväärses koguses plaatinat: kõik levinumad elavhõbeda isotoobid - Hg, Hg, Hg - muudetakse plaatina stabiilseteks isotoopideks - Pt, Pt ja Pt Muidugi on ka sünteetilise plaatina eraldamise protsess siin väga keeruline.
Frederick Soddy pakkus 1913. aastal välja kulla saamiseks talliumi, elavhõbeda või plii tuumamuundamise teel. Kuid tol ajal ei teadnud teadlased nende elementide isotoopkoostisest midagi. Kui Soddy pakutud alfa- ja beetaosakeste eraldamise protsessi saaks läbi viia, tuleks lähtuda isotoopidest Tl, Hg, Pb. Neist looduses eksisteerib ainult Hg isotoop, mis on segunenud selle elemendi teiste isotoopidega ja on keemiliselt lahutamatu. Seetõttu ei olnud Soddy retsept teostatav.
Seda, mida isegi silmapaistev aatomiuurija ebaõnnestub, ei suuda profaanid muidugi teha. Kirjanik Daumann andis oma 1938. aastal ilmunud raamatus "Kulla lõpp" meile retsepti vismuti kullaks muutmiseks: eraldades suure energiaga röntgenikiirguse abil vismuti tuumast kaks alfaosakest. Sellist ((, 2()-reaktsiooni pole siiani teada. Lisaks on hüpoteetiline teisendus
Bi + (= Au + 2(
ei saa minna muul põhjusel: pole stabiilset Bi-isotoopi. Vismut on monoisotoopne element! Ainus looduslik vismuti isotoop massinumbriga 209 võib Daumanni reaktsiooni põhimõtte kohaselt anda ainult radioaktiivset kulda-201, mis muutub taas elavhõbedaks poolväärtusajaga 26 minutit. Nagu näete, ei saanud Daumani romaani kangelane teadlane Bargengrond kulda!
Nüüd teame, kuidas tegelikult kulda saada. Olles relvastatud tuumafüüsika teadmistega, riskime mõtteeksperimendiga: muudame tuumareaktoris 50 kg elavhõbedat täismassiks kullaks – kullaks-197. Päris kulda saadakse elavhõbedast-196. Kahjuks sisaldab elavhõbe ainult 0,148% sellest isotoobist. Seetõttu on 50 kg elavhõbedas ainult 74 g elavhõbedat-196 ja ainult selle koguse saame muuta tõeliseks kullaks.
Algul olgem optimistlikud ja oletame, et need 74 g elavhõbedat-196 saab muuta sama koguseks kullaks-197, kui elavhõbedat pommitatakse neutronitega kaasaegses reaktoris, mille võimsus on 10 neutronit / (cm * s). Kujutage ette 50 kg elavhõbedat, see tähendab 3,7 liitrit, reaktorisse asetatud kuuli kujul, siis elavhõbeda pinnale mõjub igas sekundis elavhõbeda pinnale voog 1,16 * 10 neutronit, mis võrdub 1157 cm3. Neist 0,148% ehk 1,69 * 10 neutronit mõjutavad 74 g isotoopi 196. Lihtsuse huvides eeldame lisaks, et iga neutron põhjustab Hg muundumise Hg*-ks, millest elektronide püüdmise teel moodustub Au.
Seetõttu on meie käsutuses 1,69 * 10 neutronit sekundis, et muuta elavhõbeda-196 aatomit. Mitu aatomit see tegelikult on? Üks mool elementi, see tähendab 197 g kulda, 238 g uraani, 4 g heeliumi, sisaldab 6,022 * 10 aatomit. Ligikaudse ettekujutuse sellest hiiglaslikust numbrist saame vaid visuaalse võrdluse põhjal. Näiteks see: kujutage ette, et 1990. aastal hakkas kogu maakera elanikkond - umbes 6 miljardit inimest - seda aatomite arvu loendama. Igaüks loeb ühe aatomi sekundis. Esimesel sekundil loendaks 6 * 10 aatomit, kahe sekundiga - 12 * 10 aatomit jne. Kui kaua kuluks inimkonnal 1990. aastal, et lugeda kõik aatomid ühes moolis? Vastus on jahmatav: umbes 3 200 000 aastat!
74 g elavhõbedat-196 sisaldab 2,27 * 10 aatomit. Ühe sekundi jooksul saame antud neutronivooga transmuteerida 1,69 * 10 elavhõbedaaatomit. Kui kaua võtab kogu elavhõbe-196 muundamine aega? Siin on vastus: selleks kulub intensiivne neutronite pommitamine kõrgvooreaktorist neli ja pool aastat! Peame tegema neid tohutuid kulutusi, et lõpuks saada 50 kg elavhõbedast ainult 74 g kulda ja selline sünteetiline kuld tuleb eraldada ka kulla, elavhõbeda jne radioaktiivsetest isotoopidest.
Jah, see on õige, aatomiajastul saab kulda teha. Protsess on aga liiga kallis. Kunstlikult reaktoris saadud kuld on hindamatu. Lihtsam oleks müüa selle radioaktiivsete isotoopide segu "kullana". Võib-olla tekib ulmekirjanikel kiusatus selle "odava" kullaga lugusid välja mõelda?
"Mare tingerem, si mercuris esset" (ma muudaksin mere kullaks, kui see koosneks elavhõbedast). See uhke ütlus omistati alkeemik Raimundus Lullusele. Oletame, et oleme tuumareaktoris muutnud 100 kg kullaks mitte mere, vaid suure koguse elavhõbedat. See radioaktiivne kuld, mis on väliselt eristamatu looduslikust, lebab meie ees läikivate valuplokkide kujul. Keemia seisukohalt on seegi puhas kuld. Mõni Kroisus ostab neid batoone tema arvates sarnase hinnaga. Ta ei kahtlusta, et tegelikkuses räägime radioaktiivsete isotoopide Au ja Au segust, mille poolestusaeg on 65 kuni 75 tundi Kujutate ette seda koonerdajat, kes nägi oma kuldset aaret sõna otseses mõttes sõrmede vahelt libisemas. Iga kolme päeva järel väheneb tema vara poole võrra ja ta ei saa seda takistada; nädala pärast on 100 kg kullast vaid 20 kg, pärast kümmet poolväärtusaega (30 päeva) - praktiliselt mitte midagi (teoreetiliselt on see veel 80 g). Riigikassasse jäi vaid suur loik elavhõbedat. Alkeemikute petlik kuld!
Juba iidsetest aegadest on kulda teadnud meie planeedi erinevad rahvad. On olemas versioon, et kuld oli esimene metall, millega inimene esimest korda kohtus. On tõendeid, et Vana-Egiptuses kaevandati ja kasutati kulda erinevate toodete valmistamisel juba 4. aastatuhandel eKr, Indohiinas ja Indias 2. aastatuhandel eKr. Seal oli kuld materjal müntide, kallite ehete, aga ka kunsti- ja religioossete esemete valmistamisel.
Kuld on võib-olla globaalse finantssüsteemi kõige olulisem element, kuna see metall on täiesti korrosioonikindel, sellel on atraktiivne välimus ja selle varud on üsna väikesed. Kaevandatud kullavarud meie planeedil on hinnanguliselt umbes 32 tuhat tonni. Näiteks kui kogu see kuld kokku sulatada, saate kuubiku, mille külje suurus on vaid 12 meetrit.
Vastavalt igivanale traditsioonile mõõdetakse kulla puhtust Briti karaatides. Üks selline Briti karaat võrdub ühe kahekümne neljandikuga kullasulamist. Kuld märgiga "24K" on absoluutselt puhas, s.t. täiesti lisanditeta. Kulla lisandid on loodud spetsiaalselt erinevatel eesmärkidel, metalli plastilisuse või kõvaduse suurendamiseks, muude omaduste muutmiseks. Kui sulamil on kaubamärk "18K", tähendab see, et see sulam sisaldab 18 osa kulda ja 6 osa erinevaid lisandeid.
Venekeelsetes riikides on kulla puhtuse mõõtmiseks kasutusele võetud teistsugune süsteem, see erineb globaalsest. Kulla puhtust Sõltumatute Riikide Liidu riikides mõõdetakse rikke järgi. Proovi väärtus varieerub nullist tuhandeni, proovi väärtus näitab kullasisaldust sulamis tuhandikes. Näiteks eelkirjeldatud marki “18K” saab ümber arvutada, mille tulemusena saame 750. näidise “24K”, s.o. puhas kuld, tavaliselt 996 ja mida peetakse "peaaegu puhtaks", kasutatakse seda mõnikord kallite ehete valmistamisel. Kõrgema standardiga kulda on äärmiselt haruldane, selle tootmine nõuab tohutuid kulutusi, tavaliselt kasutatakse sellist kulda ainult keemias.
Puhas kuld on pehme kollane metall. Kullasulamitele, nagu mündid ja ehted, annavad punaka tooni teiste metallide lisandid, eriti sageli leidub vase segu. Õhukeste kuldkilede valmistamisel hakkab metall läbi roheliselt paistma. Kullal kui metallil on väga kõrge soojusjuhtivus, kuid samal ajal üsna madal takistus.
Bioloogilised omadused
Kulla bioloogilise toime mehhanism pole lõpuni selge, kuid viimasel ajal on saanud teatavaks, et kuld on osa metalloproteiinidest, interakteerub vase ja kollageeni hüdrolüüsivate proteaasidega, aga ka elastaasi ja teiste sidekudede aktiivsete komponentidega. Kuld osaleb kudedes hormoonide sidumise protsessides.
Mikroelement kuld võib tugevdada hõbeda bakteritsiidset toimet. Sellel on antiseptiline toime viirustele ja bakteritele. Mõnikord võib kuld olla seotud keha immuunprotsesside parandamisega.
Inimkeha sisaldab ligikaudu 10 mg kulda, umbes pool sellest kogusest on luudes. Kulla jaotumine kogu kehas sõltub metalliühendite lahustuvusest. Kolloidsed ühendid kogunevad sageli maksas ja lahustuvad ühendid neerudesse.
Seni pole midagi konkreetset teada kulla bioloogilisest rollist, samuti metalli igapäevasest vajadusest. Kulda leidub maisi terades, vartes ja lehtedes. Ookeani vesi sisaldab muutuvas koguses kulda (~0 kuni 65 mg/t). Inimestele surmavaid ja mürgiseid doose pole veel kindlaks tehtud.
Metallkuld on mittetoksiline ja orgaanilisi derivaate kasutatakse ravimitena, vastupidi. Teatud orgaanilised kullaühendid võivad olla mürgised, akumuleeruda maksas, neerudes, hüpotalamuses ja põrnas, mis võib põhjustada dermatiiti ja orgaanilisi haigusi, trombotsütopeeniat ja stomatiiti.
Kullasisalduse määramine organismis toimub biosubstraatide (biopsiaproovide ja vere) uuringu põhjal. Kullamürgistuse korral suureneb koproporfüriini sisaldus uriinis. Kuld on potentsiaalselt mürgine element.
Metalliline kuld praktiliselt ei imendu, samas kui mõned kullasoolad võivad avaldada mürgist toimet, mis on sarnane elavhõbeda omaga.
Hoolimata asjaolust, et kuld on inertne metall, võib mõnel kuldehete kandjal tekkida kontaktdermatiit. Mõnel juhul põhjustab kuld keha sensibiliseerimist, seda kinnitavad hambaravi, plastiline kirurgia ja mitmed muud juhtumid.
Kullamürgitus on äärmiselt haruldane. Üleliigse kulla negatiivne mõju on kergesti eemaldatav 2,3-dimerkaptopropranooli sisseviimisega, milles SH-rühm eraldab kulla SH-d sisaldavatest valkudest ja taastab nende normaalsed omadused.
Liigse kulla ilmingud: süljeeritus, metallimaitse suus; oksendamine, spasmid
valgu eritumine uriiniga; valulike laikude ilmumine nahale; valu piki närve; pantsütopeenia (leukopeenia, trombotsütopeenia); erutusseisund; nahalööbed. kõhulahtisus; tsentraalse depressiooni sümptomid närvisüsteem; suurenenud higistamine; kõhuvalu soolestikus, valu luudes, liigestes, lihastes; jalgade turse; kaalulangus, aplastiline luuüdi hüpoplaasia; konjunktiviit;
sügelus, nahapõletik, palavik, halb enesetunne; valu luudes ja liigestes; generaliseerunud ekseem; keele ja suuõõne limaskestade põletik;
valu kurgus, aplastiline aneemia; nefrootiline sündroom, glomerulonefriit; oksendamine, kõhulahtisus.
Keemilisi elemente, mis on kulla antagonistid ja sünergistid, ei ole kindlaks tehtud. Abiainetena on võimalik kasutada antitümotsüütide globuliini, androgeene, kortikosteroide. Mõnel juhul on näidustatud hematopoeesi stimulantide kasutamine, luuüdi siirdamine.
20. sajandi keskel kasutati kulda tuberkuloosi, pidalitõve, süüfilise, epilepsia, silmahaiguste ja pahaloomuliste kasvajate ravis.
Tänapäeval kasutatakse kullasooladel põhinevaid preparaate reumatoid- ja psoriaatilise artriidi, Felty sündroomi ja erütematoosluupuse ravis. Nende hulka kuuluvad krizanool, auranofiin ja teised.
Vaarao Thutmose III valitsemisajal ulatus kulla kaevandamine 50 tonnini aastas. Oli aeg, mil kulla kaevandamiseks kulutati vähem tööjõudu kui teiste metallide kaevandamiseks ja kuld oli hõbedast odavam, kuid see kõige rikkalikum maardla oli antiikajal täiesti ammendatud.
XIX sajandi lõpuks. Irkutski oblastis leiti 22,6 kg kaaluv nupp. Uuralitest leiti suur suurte tükikeste jaoks. Suurim kullatükk - "Suur kolmnurk" mõõtmetega 39 × 33 × 25,4 cm ja massiga 36,157 kg leiti 1842. aastal Lõuna-Uuralitest. Nüüd on see teemandifondis. Maailma suurim tükk - "Holtermani plaat" oli mõõtmetega 140 × 66 × 10 cm ja kaal 285,76 kg ning koosnes kullast ja kvartsist. Sellest sulatati 93,3 kg kulda.
Tänaseks on Lõuna-Aafrikas kaevandatud umbes 50 tuhat tonni kulda, NSV Liidus ja Venemaal üle 14 tuhande tonni ning USA-s üle 10 tuhande tonni (millest 3500 tonni on Californias), veidi vähem aastal. Austraalia ja Kanada.
Ühel näitusel näidati väikest poleeritud kullast kuubikut, mille suurus on veidi üle 5 cm ja kuulutuses oli kirjas, et see, kes suudab kuubi kahe käe sõrmega tõsta, saab selle endaga kaasa võtta. Samas ei riskinud korraldajad üldse millegagi: ükski vägilane ei korjaks sõrmedega libedat, mitu kilogrammi kaaluvat valuplokki.
Kui ruum, mille pindala on 20 ruutmeetrit ja kõrgus on 3 meetrit, on tihedalt kullakangidega täidetud, on kulla mass 1150 tonni, mis võrdub raskelt koormatud rongi massiga.
Mendeleviumi sünteesil oli sihtmärgiks kuldfoolium, millele sadestati elektrokeemiliste vahenditega tühine kogus (ainult 1 000 000 000 aatomit) einsteiniumi. Sarnaseid kullasubstraate tuumasihtmärkide jaoks on kasutatud ka teiste elementide sünteesil.
Kullatükid ei ole puhas kuld. Tavaliselt sisaldavad need palju vaske või hõbedat. Telluuri leidub mõnikord looduslikus kullas.
Rajal korrus. 19. sajand kaupmees Šelkovnikov asus Irkutskist Jakutskisse teele. Krestovaja laagris sai ta teada, et lindudele ja loomadele jahti pidavad evengid (tungused) ostavad kauplemispostidest püssirohtu ja sea (plii) hankivad nad ise. Selgus, et mööda Tonguda jõe sängi saab koguda hunniku "pehmeid kollaseid kive", neid saab hõlpsasti ümardada ja nende kaal oli sama, mis sigadel. Kaupmees sai kohe aru, et tegemist on loopealse kullaga. Peagi korraldati selle jõe ülemjooksul kullakaevandusi.
In con. 13. sajand keemikutel õnnestus esmakordselt ekstraheerida kulla kolloidseid lahuseid. Kuid need lahendused olid lillat värvi. Ja juba 1905. aastal, alkoholi toimel nõrkadele kuldkloriidi lahustele, kolloidse kulla lahustele punase ja sinised lilled. Sellise lahuse värvus on tihedalt seotud kolloidosakeste suurusega.
Leiutaja Ernst Werner Siemens pidas noorena duelli, hiljem pandi ta selle eest mitmeks aastaks vangi. Teadlasel õnnestus saada administratsioonilt luba kambris labori korraldamiseks ja isegi vanglas jätkas ta galvaniseerimise katseid. Ta töötas välja meetodi mitteväärismetallide kullamiseks. Kui see ülesanne oli juba lahenduse lähedal, tuli vabandus. Vabadusrõõmu asemel esitas vang palve ta mõneks ajaks vangi jätta, katsed lõpetada. Kuid võimud ei vastanud Siemensi palvele ja panid leiutaja koopast välja. Ta pidi laboratooriumi ümber sisustama ja juba kodus vanglas alustatu lõpetama. Siemens sai kullamismeetodile siiski patendi, kuid see juhtus palju hiljem, kui see juhtuda võinuks.
Lugu
Vanimad kullakaevandused asusid Egiptuses. Kuldesemete valmistamise kohta on tõendeid juba 5. aastatuhandel eKr, s.o. kiviajal. Iidsetel aegadel kaevandasid egiptlased kulda Araabia-Nuubia provintsis, mis asub Punase mere ja Niiluse vahel. Umbes 30 dünastia valitsemisajal andis see kullakaevandus umbes 3,5 tuhat tonni kulda.
Rooma vangistamise ajaks õnnestus egiptlastel toota umbes 6 tuhat tonni kulda. Vaaraode haudade lugematud rikkused rüüstati peaaegu täielikult.
Antiikajal tõid Hispaania kulda kandvad kivimid ainuüksi roomlastele umbes 1,5 tuhat tonni kulda. Austria-Ungari kaevandused tootsid keskajal 6,5 tonni aastas. Tollastel müntidel võib leida ladinakeelseid kirju “Doonau kullast” või “Reini kullast” jne. Skandinaavias kaevandati kulda vähe, vaid paar kilogrammi aastas. Tänaseks on Euroopa kullavarud peaaegu ammendatud. Columbuse reis võimaldas avastada Colombiat, kus oli aastaid suurim kullakaevandus maailmas. Brasiilias, Austraalias ja teistes riikides XVIII-XIX sajandil. leiti ka üsna rikkalikke kulda kandvaid platse.
Venemaal polnud pikka aega oma kulda. Teadlased ei nõustu esimese Venemaa lavastusega. Ilmselt kaevandati esimene kuld Nertšinski maakidest 1704. aastal, kus see oli koos hõbedaga. Moskva rahapajas sulatati kullasisaldusega hõbedast kallist metalli. Nii saadi 1743–1744 hõbemüntidest 2820 kuldset tšervonetti kirjaga "Elizabeth". See meetod oli töömahukas ja pikk, enam kui 50 aasta jooksul kaevandati selle meetodiga alla 1 tonni kulda. Käib kuulujutt, et kuulsad Demidovid sulatasid 1745. aastal enda Altai kaevandustes salaja 6 kg kulda. 1746. aastal läksid kaevandused tsaari perekonna omandusse.
Uuralites avati 1745. aastal esimene kullakaevandus. See võimaldas alustada metalli tööstuslikku kaevandamist. Kui 18. sajandil kaevandati Venemaal vaid umbes 5 tonni kulda, siis 19. sajandil juba 400 korda rohkem. 1840. aastatel avastatud Jenissei maardla tõi Venemaa kullakaevandamises maailma riikide seas 1. kohale. 19. sajandi lõpuks kaevandati Venemaal umbes 40 tonni kulda aastas. Kuni 1917. aastani kaevandati ametlikel andmetel umbes 2754 tonni ja hinnanguliselt üle 3000 tonni.
Alates iidsetest aegadest on münte valmistatud kullast. Kuni Esimese maailmasõja lõpuni oli kuld kõigi maailma valuutade mõõdupuuks ning paberpangatähed olid vaid kulla omandiõigust tõendavad dokumendid ning neid vahetati vabalt kulla vastu.
1792. aastal maksis kullaunts USA-s 19,3 dollarit ja 1834. aastal muutus hind 20,67 dollariks. Selle põhjuseks on riigi ebapiisavad kullavarud. Pärast Esimest maailmasõda, 1934. aasta depressiooni ajal, küsiti kullauntsi eest 35 dollarit. 1944. aastal pärast Bretton Woodsi lepingu vastuvõtmist, mille tulemusena sai põhivaluutaks USA dollar ja reservvaluutaks kuld.
USA ebastabiilsuse majanduslained sundisid kulla hinda tõusma 1971. aastal 38 dollarini untsist ja seejärel 1973. aastal 42,22 dollarini. 1976. aastal võeti vastu otsus kaotada kullalt valuutade sidumine ja kehtestada ujuvad kursid. jõudu. Nii lakkas kuld olemast valuuta ja dollarist sai reservvaluuta.
Kõigi nende muutuste tulemusena on kullast saanud investeerimisobjekt. 1974. aastal tõusis kulla hind 195 dollarini untsist, 1978. aastal 200 dollarini ja 1980. aastaks koguni 850 dollarit untsist, mis oli pikka aega rekord. Seejärel kehtis hind kuni aastani 1987, mil see oli 500 dollarit untsist.Kulla hind langes eriti kiiresti aastatel 96-99, 420 dollarilt 260 dollarile unts.
Mis selle kukkumise põhjustas, pole täpselt teada. Kuid Ameerika ja maailma majanduse ebastabiilsus sai aluseks kulla hinna hilisemale tõusule. 2004. aastaks oli kullauntsi hind jõudnud 450 dollarini. Kuid juba 2009. aastal ületas kullauntsi hind 1000 dollari piiri. Investeeringute vormis tuleb kuld müntide või kangide kujul.
Looduses olemine
Maa peal, välja arvatud kuld, sisaldab see väga vähe, kokku massi järgi, umbes 4,3 10–7%. Keskmiselt sisaldab tonn kive 4 milligrammi kulda. Kuld on üks haruldasemaid metalle maa peal. Meie planeedil on kulda kolm korda vähem kui haruldast pallaadiumi, viisteist korda vähem kui hõbedat, kolmsada korda vähem kui volframit, kuussada korda vähem kui uraani ja kümme tuhat korda vähem kui madalat. Kui eeldada, et kogu maapealne kuld jaotub ühtlaselt üle planeedi nagu merevees, siis muutuks metalli ammutamine võimatuks. Kuid kuld kipub aktiivselt rändama näiteks põhjaveega, lahustunud hapnikuga. Selliste rändeprotsesside tulemusena suureneb kullasisaldus märkimisväärselt mõnes metaanis: kvartskulda kandvates soontes, kulda sisaldavas liivas.
Kuld võib olla maagiline ja lahtine. Maagikuld on väikeste kullaosakeste (0,0001–1 mm) välimusega, mis on segatud kvartsiga. Sellisel kujul leidub metalli kvartskivimites õhukeste lisanditena, mõnikord võimsate veenide kujul, mis tungivad läbi sulfiidmaakide - vaskpüriidid CuFeS 2, väävelpüriidid FeS 2, antimoni läige Sb 2 S 3 ja teised. Loodusliku kulla teine vorm on selle väga haruldased mineraalid, milles kuld on keemiliste ühendite kujul (enamasti koos telluuriga, koos sellega moodustab kuld hõbevalgeid kristalle, harvem on neil kollane toon): montbreuit Au 2 Te 3 , kalaveriit AuTe 2 , mutmanniit (Ag,Au)Te (sulgud näitavad, et need elemendid võivad mineraalis esineda erinevates vahekordades), silvaniit (Ag,Au) 2 Te 4, krenneriit (Ag,Au)Te 2, montbreuit ( Au,Sb) 2 Te 3 , aurostibiit AuSb 2 , petsiit Ag 3 AuTe 2 , aurikupriid Cu 3 Au , aurantimonaat AuSbO 3 , kalasseriit Ag 3 AuSe 2 , tetraaurikupriid AuCu , nagiagit P5,–5 AuCu, nagiagit P5 ja 8 muud.
Mõnikord võib kuld olla lisanditena erinevates sulfiidmineraalides, nagu püriit, kalkopüriit, sfaleriit ja teised. Kõige kaasaegsemad keemilise analüüsi meetodid võimaldavad tuvastada isegi tühise koguse "aurumi" esinemist loomade ja taimede organismides, konjakites ja veinides, mere- ja mineraalvees.
Geoloogiliste muutuste käigus kandus osa kullast esmase esinemise kohast eemale ja ladestus uuesti teistesse sekundaarse esinemise kohtadesse, mille tulemusena tekkis nn platerkuld, mis on jõgede orgudesse kogunevate põhimaardlate hävitamine. Väga harva on leitud üsna suuri kullatükke, millel on sageli veider kuju. Mõned neist ladestustest tekkisid umbes 20-30 tuhat aastat eKr. Vanim maardla (teadlaste sõnul on see umbes 3 miljardit aastat vana) Maal on ka kõige rikkalikum. See asub Lõuna-Aafrikas ja ulatub piki Witwatersrandi mäeahelikku (mis tähendab hollandi keeles "valge vee serv".
Looduslik kuld ei ole keemiliselt puhas kuld. Sellel on alati eranditult mõningaid lisandeid, sageli isegi korralikes kogustes. Hõbeda lisandid võivad olla vahemikus 2% kuni 50%, vase lisandid moodustavad tavaliselt kuni 20% segust, tükis võib olla rauda, pliid, elavhõbedat, vismutit, telluuri, plaatinarühma metalle jt. Looduslikku kulla ja hõbeda sulamit, milles oli umbes 15-20% hõbedat ja vähesel määral vase segu, nimetati Vana-Kreekas elektroniks (roomlased kõlasid nagu "elektrum"). Selle põhjuseks oli tema kollane värvus, kreeka keeles tähendab sõna "elektor" päikest, valgustit, kust on pärit kreeka "elektron", s.t. merevaigukollane.
Rakendus
Praegu on maailmas saadaolev kuld jaotunud ligikaudu järgmiselt: 10% tööstuses, 45% eraisikutes (kangid ja ehted) ja 45% - tsentraliseeritud varud (standardsed keemiliselt puhta kulla valuplokid).
2005. aastal esitas Rick Munarritz endale küsimuse: kuhu on tulusam investeerida kullasse või otsingumootor Google?. Siis oli Google'i aktsia ja untsi kulla hind börsil sama suur. 2008. aasta lõpuks lõpetas Google 307 dollarit aktsia kohta ja 866 dollarit kullauntsi kohta.
Kuld on globaalse finantssüsteemi kõige olulisem element, sest. see metall ei korrodeeru, sellel on palju tehnilisi rakendusi ja selle varud on väikesed. Kuld ajalooliste kataklüsmide ajal peaaegu ei kadunud, see ainult sulas ja kogunes. Praeguseks hinnatakse maailma pankade kullavarusid 32 tuhandele tonnile. Näiteks kui kogu see kuld kokku sulatada, saate kuubiku, mille külje suurus on vaid 12 meetrit.
Juba iidsetel aegadel kasutasid erinevad rahvad kulda rahateenimise materjalina. Siiani on kõige paremini säilinud antiigimälestiseks kuldmündid. Kuid alles 19. sajandil saavutas kuld lõpuks monopoolse rahakaubana. Pole ime, et perioodi 1817–1914 nimetatakse "kuldajastuks". Kuni Esimese maailmasõja lõpuni oli kuld jätkuvalt kõige olemasoleva mõõdupuu. Paberpangatähed olid tol ajal vaid teatud kullaosa omandiõigust tõendavad dokumendid, rahatähti vahetati vabalt kulla vastu.
Oma mehaanilise tugevuse ja keemilise vastupidavuse poolest jääb kuld alla platinoididele, kuid elektrikontaktide valmistamise materjalina on see asendamatu. Seetõttu kasutatakse mikroelektroonikas laialdaselt galvaniseeritud katteid, millel on pistikute, kontaktpindade, trükkplaatide, aga ka kuldjuhtide kullapihustamine.
Kulda kasutatakse tuumauuringutes sihtmärgina, infrapuna kaugemas piirkonnas töötavate peeglite kattekihina, neutronpommi spetsiaalse kestana.
Joodised kullast täiesti märg erinevad metallpinnad kasutatakse metallide jootmiseks. Valmistatud pehmetest kullasulamitest õhukesed padjad kasutatakse ülikõrge vaakumtehnoloogias.
Metallide kullatamist kasutatakse laialdaselt korrosioonikaitseks. Kuigi sellisel mitteväärismetallide katmisel on olulisi puudusi, on see ka tavaline, kuna valmistoode muutub välimuselt kalliks, “kuldseks”. Kuld on registreeritud toidu lisaainena E175.
Traditsiooniliselt on suurim kullatarbija juveelitööstus. Ehteid ei sulatata puhtast kullast, need on valmistatud kullasulamitest teiste metallidega, mis on kullast oluliselt paremad oma vastupidavuse ja tugevuse poolest. Selleks kasutatakse sulameid nagu Au-Ag-Cu, need võivad sisaldada tsinki, niklit, koobaltit, pallaadiumi. Selliste sulamite vastupidavuse korrosioonile määrab tavaliselt kullasisaldus ning nende mehaanilised omadused ja värvivarjundid - vase ja hõbeda suhtega.
Kuni viimase ajani on hambaravi tarbinud märkimisväärses koguses kulda: kulla ja hõbeda, vase, nikli, plaatina ja tsingi sulameid kasutatakse proteeside ja kroonide valmistamiseks.
Mõned ravimid sisaldavad kullaühendeid. Neid kasutatakse reumatoidartriidi, tuberkuloosi jne ravis. Pahaloomuliste kasvajate ravis kasutatakse radioaktiivset kulda.
Tootmine
Hetkel on maailma kullaturu suurim tarnija Lõuna-Aafrika Vabariik, kus kaevandused on jõudnud juba 4 km sügavusele. Waal Reefsi kaevandus Lõuna-Aafrikas on maailma suurim kaevandus. Sealt kaevandatakse 10 miljoni tonni maagi töötlemise käigus umbes 85 tonni kulda. Lõuna-Aafrikas kaevandatakse iga päev umbes 2 tonni kulda. Lõuna-Aafrika Vabariigis on kulla tootmine riigi peamine toodang.
Kulla kontsentratsiooni tõttu looduses on teoreetiliselt kaevandamiseks saadaval vaid kümnendik. Kullakaevandamine algas tükikestega, mis säravad eredalt ja on hästi nähtavad. Aga selliseid nugesid on väga vähe, nii et kõige olulisem viis iidsetest aegadest oli liiva pesemine.
Kuld on umbes 8 korda raskem kui liiv ja 20 korda raskem kui vesi, seega saad kulla veejoaga liivast välja pesta. Vanim väljapesemise viis kajastub Vana-Kreeka müüdis kuldvillakust, s.o. kullaterad ladestusid pärast väljapesemist lambanahale. Kullapaigutajad olid varem üsna levinud jõgedes, mis on sajandeid kulda kandvaid kive õõnestanud. Kuid 20. sajandi alguseks polnud selliseid kohti peaaegu enam alles ja maagimaardlad said kullakaevandamise peamiseks allikaks. Praeguseks on kulla kaevandamine maagist muutunud mehhaniseeritud, kuid vaatamata sellele on protsess endiselt väga keeruline ja peidab end mõnikord sügaval maa all. Hiljuti hakati hoiuste otsimisel lähtuma majanduslikust efektiivsusest. On põhjendatud, et 2-3 g kulla sisaldusega 1 tonnis maagis ja kui sisaldus on 10 g või rohkem, peetakse seda juba rikkalikuks. Kõigi kulude hulgas. uuringute jaoks kasutatavate kullamaakide uuringute maksumus on 50–80%.
On olemas vana elavhõbeda meetod kulla kaevandamiseks maagist. See põhineb asjaolul, et elavhõbe niisutab kulda hästi ilma seda lahustamata, nii nagu vesi niisutab hästi klaasi ilma seda lahustamata. Jahvatatud kulda sisaldav maak raputati tünnides ja nende põhjas oli elavhõbe. Kullaosakesed kleepusid elavhõbeda külge, niisutades seda kõikjalt. Sest kullaosakeste värvus kaob, tundub, et kuld on "lahustunud". Seejärel eraldati elavhõbe kivist ja kuumutati. Lenduv elavhõbe eemaldati, jättes kulla muutumatuks. Puudused: elavhõbe on väga mürgine, kulla ekstraheerimine on puudulik (väikesed terad).
On ka moodsam moodus - leostus naatriumtsüaniidiga, mil isegi väikesed terad muudetakse vees lahustuvateks ühenditeks. Kuld ekstraheeritakse vesilahusest, näiteks ekstraheeritakse tsingipulbriga: 2Na + Zn = Na + 2Au. Protsess võimaldab eraldada mahajäetud kaevandustest kulla jäänuseid, muutes need täiesti uueks maardlaks. Samuti on olemas maa-aluse leostumise meetod, mille käigus pumbatakse kaevudesse tsüaniidilahus, mis tungib läbi pragude kivimisse ja lahustab kulla ning seejärel pumbatakse lahus teistest kaevudest välja. Tsüaniid lahustub koos kulla ja teiste metallidega, mis moodustavad tsüaniidi komplekse.
Teine kehv, kuid pidev kullakaevandamise allikas on vase, uraani, plii-tsingi ja muude tööstusharude vahesaadused. Kuld eksisteerib sageli koos teiste metallidega. Vase rafineerimisel kogunevad väärismetallid pärast anoodi lahustumist anoodi alla mudasse. See muda on oluline kullaallikas, mida kaevandatakse, mida rohkem, seda suurem on mitteväärismetallide tootmine.
Taaskasutatud kuld saadakse defektsetest või kasutatud elektroonikatoodetest. Oluliseks sekundaarse kulla allikaks (umbes 500 tonni aastas) on vanakuld.
Koos väikeste teradega leidub vahel ka suuri tükikesi, millest kirjutatakse ajalehtedes ja räägitakse raadios ja teles. Uuralitest leiti suur suurte tükikeste jaoks. Suurim kullatükk - "Suur kolmnurk" mõõtmetega 39 × 33 × 25,4 cm ja massiga 36,157 kg leiti 1842. aastal Lõuna-Uuralitest. Nüüd on see teemandifondis. Maailma suurim tükk - "Holtermani plaat" oli mõõtmetega 140 × 66 × 10 cm ja kaal 285,76 kg ning koosnes kullast ja kvartsist. Sellest sulatati 93,3 kg kulda.
Füüsikalised omadused
Kuld on kollane kuupmetall. Tükkkuld annab kollase peegelduva värvuse, valguses eriti peene töötlusega kuldfoolium võib olla sinine või roheline, kullaaur on rohekaskollane. Kulda sisaldavad kolloidlahused on erineva värvusega, kõik oleneb dispersiooniastmest (näiteks kullaühendite sattumisel inimese nahale tekib violetne kolloid).
Brutovalem (vastavalt Hilli süsteemile): Au. Valem teksti kujul näeb välja selline: Au. Kulla molekulmass on (amü) 196,97. Metalli sulamistemperatuur (Celsiuse kraadides) on 1063,4, keemistemperatuur (Celsiuse kraadides) 2880. Kulla lahustuvus (g / 100 g või iseloomulik): vees lahustumatu; elavhõbedas - 0,13 (temperatuuril 18 ° C); etanoolis lahustumatu.
Kulla sisaldus maakoore koostises on 0,0000005%. Looduses leidub seda kõige sagedamini looduslikul kujul (maailma suurim nugis kaalus 112 kilogrammi). Kullamineraalid on tuntud suurema osa telluriidi loodusest, näiteks kalaveriit, kreineriit, ilvaniit, aurostibiit ja petsiit. Praegu kasutusel olevate maardlate keskmine kullasisaldus on 0,001%. Maailmamere vees on lahustunud kulla sisaldus 0,0000000005%. Kui arvestada elusorganisme, siis kõige rohkem leidub kulda maisi terades, vartes ja lehtedes.
Kulla tihedus metallina on 19,3 (temperatuuril 20°C, g/cm3). Kulla aururõhu väärtus (mmHg) on 0,01 (1403 °C juures), 0,1 (1574 °C juures), 10 (2055 °C juures) 100 (2412 °C juures) C) Metalli pindpinevus ( mN/m) on 1120 (temperatuuril 1200 °C). Metalli erisoojusmahtuvus konstantsel rõhul (J/g·K) on 0,132 (temperatuuril 0-100°C). Kulla moodustumise standardentalpia ΔH (298 K, kJ/mol) on 0 (t). Standardne Gibbsi moodustumise energia ΔG (298 K, kJ/mol) on 0 (t). Formatsiooni S standardentroopia väärtus (298 K, J/mol K) on 47,4 (t). Kulla Cp (298 K, J/mol K) standardne molaarne soojusmahtuvus on 25,4 (t). Kulla sulamise entalpia ΔHm (kJ/mol) on 12,55. Noh, kulla keemise entalpia ΔHboil (kJ / mol) on 348,5.
Kullal on väga kõrge plastilisus, elastsus ning soojus- ja elektrijuhtivus. Kuld on väga hästi keevitatud ja joodetud. Kuld peegeldab peaaegu täielikult infrapunakiirgust. Looduslikult esineval kullal on ainult üks isotoop, Au-197. Kulla Mohsi kõvaduse indeks on 2,5. Puhas kuld on liiga pehme, see ei sobi mõne toote jaoks. Kõvaduse suurendamiseks lisatakse kullale alati muid metalle, näiteks vaske või hõbedat.
Kuld on üks raskemaid metalle: metalli tihedus, nagu eespool mainitud, on 19,3 g/cm3. Ainult osmiumi, iriidiumi, plaatina ja reeniumi mass on kullast suurem. Ühel näitusel näidati väikest poleeritud kullast kuubikut, mille suurus on veidi üle 5 cm ja kuulutuses oli kirjas, et see, kes suudab kuubi kahe käe sõrmega tõsta, saab selle endaga kaasa võtta. Samas ei riskinud korraldajad üldse millegagi: ükski vägilane ei korjaks sõrmedega libedat, mitu kilogrammi kaaluvat valuplokki. Kui ruum, mille pindala on 20 ruutmeetrit ja kõrgus on 3 meetrit, on tihedalt kullakangidega täidetud, on kulla mass 1150 tonni, mis võrdub raskelt koormatud rongi massiga.
Keemilised omadused
Kuld on suhteliselt inertne metall, tavatingimustes ei reageeri kuld enamiku hapetega, ei moodusta oksiide, mistõttu kuulub väärismetallide hulka, kuid erinevalt tavametallidest, mis keskkonnas kergesti hävivad. Avastati, et aqua regia lahustab kulda ja see kõigutas usaldust metalli inertsuse vastu.
Aastatuhandete jooksul on keemikud teinud kullaga palju erinevaid katseid, mille tulemusena selgus, et kuld polegi nii inertne, kui mittespetsialistid seda arvavad. Kuid nüüd ei mõjuta väävel ja hapnik (mis on peaaegu kõigi metallide suhtes agressiivsed, eriti pärast kuumutamist) kullale mitte mingil temperatuuril. Ainus erand on pinna kullaaatomid. 500-700°C saavutamisel moodustavad aatomid õhukese, kuid väga stabiilse oksiidi, mis 800°C kuumutamisel ei lagune 12 tunni jooksul. Näiteks Au 2 O 3 või AuO (OH). See oksiidikiht leiti loodusliku kulla pinnalt.
Kuld ei reageeri lämmastiku, vesiniku, süsiniku, fosforiga ja halogeenid reageerivad kuumutamisel kullaga, moodustades AuBr 3, AuF 3, AuCl 3 ja AuI. Kergesti, isegi toatemperatuuril, toimub reaktsioon broomi ja klooriveega. Keemikud kohtuvad nende reaktiividega. Kuldsõrmuste ohuks igapäevaelus on jooditinktuur, st. joodi ja kaaliumjodiidi vesi-alkoholilahus: 2Au + I 2 + 2KI = 2K.
Standardpotentsiaalide hulgas asub kuld vesinikust paremal, mistõttu see ei reageeri mitteoksüdeerivate hapetega. Kuld lahustub kuumutatud seleenhappes:
2Au + 6H 2SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O,
Samuti kontsentreeritud vesinikkloriidhappes kloorilahuse läbimise protsessis:
2Au + 3CI2 + 2HCl = 2H
Kui saadud lahus ettevaatlikult aurustatakse, on võimalik saada kloroaurhappe HAuCl 4 3H 2 O kristalle.
Pärast kullasoolade redutseerimist tinadikloriidiga moodustub stabiilne helepunane kolloidlahus (s.o "kassia lilla"). Mõnda kullaoksiidi (näiteks AuO 2 ja Au 2 O 3) saab saada ainult metalli aurustamisel kõrge temperatuur vaakumseisundis. Hüdroksiid Au(OH) 3 sadestub eriti tugevate leeliste toimel AuCl 3 lahuse kujul. Sool Au (OH) 3 koos alusega - auraat - tekib selle lahustamisel tugevates leelistes. Kuld reageerib vesinikuga, moodustades hüdriidi, saavutades rõhu 28 - 65 * 10 -8 Pa ja temperatuuri üle 3500°C. Sulfoauraat MeAuS tekib kulla reageerimisel leelismetalli hüdrosulfiidiga kõrgel temperatuuril. Seal on kulla sulfiide Au 2 S ja Au 2 S 3, kuid need on metastabiilsed, lagunevad, vabastades metallifaasi.
Kuld lahustub kergesti aqua regiaga: Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O. Pärast lahuse aurustumist eralduvad kloroaurhappe HAuCl 4 3H 2 O kristallid, mis on võimelised kulda lahustama. Väävelhappes võib kuld lahustuda oksüdeerivate ainetega: joodhape, lämmastikhape, mangaandioksiid. Tsüaniidilahustes, kus on juurdepääs hapnikule, kuld lahustub, moodustades väga tugevaid ditsüanoauraate: 4Au + 8NaCN + 2H 2 O + O 2 = 4Na + 4NaOH; see reaktsioon on väga olulise tööstusliku meetodi aluseks kõva kivikulla kaevandamiseks.
Seal on kulla orgaanilisi ühendeid. Kuld(III)kloriidi toimel aromaatsete ühenditega tekivad ühendid, mis on vastupidavad hapnikule, veele ja hapetele, näiteks: AuCl 3 + C 6 H 6 \u003d C 6 H 5 AuCl 2 + HCl. Metalli(I) orgaanilised derivaadid on stabiilsed ainult kullaga koordineeritud ligandide, näiteks trietüülfosfiini juuresolekul: CH 3 Au·P(C 2 H 5) 3 .
