Guld är en kemiskt element lätt igenkänd av sin gula metallfärg. Det är värdefullt på grund av dess sällsynthet, motståndskraft mot korrosion, elektrisk ledningsförmåga, formbarhet, smidighet och skönhet. Om du frågar människor var guld kommer kommer de flesta att säga att du får det från en gruva, panorera för flingor i en bäck eller utvinna det från havsvatten. Elementets verkliga ursprung föregår dock jordens bildning.
Key Takeaways: Hur bildas guld?
- Forskare tror att allt guld på jorden bildades i supernovaer och neutronstjärnkollisioner som inträffade innan solsystemet bildades. I dessa händelser bildades guld under r-processen.
- Guld sjönk till jordens kärna under planetens bildning. Det är bara tillgängligt idag på grund av asteroidbombardement.
- Teoretiskt är det möjligt att bilda guld genom kärnkraftsprocesserna fusion, klyvning och radioaktivt förfall. Det är lättast för forskare att överföra guld genom att bombardera det tyngre elementet kvicksilver och producera guld via förfall.
- Guld kan inte produceras via kemi eller alkemi. Kemiska reaktioner kan inte ändra antalet protoner i en atom. Protonnumret eller atomnumret definierar elementets identitet.
Naturlig guldformation
Medan kärnfusion inom solen gör många element, solen kan inte syntetisera guld. Den avsevärda energin som krävs för att göra guld inträffar endast när stjärnor exploderar i en supern eller när neutronstjärnor kolliderar. Under dessa extrema förhållanden bildas tunga element via den snabba neutronfångningsprocessen eller r-processen.
Var inträffar guld?
Allt guld som hittades på jorden kom från skräp av döda stjärnor. När jorden bildades, tunga element som järn och guld sjönk mot planetens kärna. Om ingen annan händelse hade inträffat skulle det inte finnas något guld i jordskorpan. Men för cirka 4 miljarder år sedan bombarderades jorden av asteroidpåverkan. Dessa påverkan omrörde de djupare lagren av planeten och tvingade lite guld in i mantel och skorpa.
Vissa guld kan hittas i stenmalmer. Det uppstår som flingor, som rent infödda elementoch med silver i den naturliga legeringen electrum. Erosion befriar guldet från andra mineraler. Eftersom guld är tungt sjunker det och ackumuleras i strömbäddar, alluviala avlagringar och havet.
Jordbävningar spelar en viktig roll eftersom ett växlande fel snabbt dekomprimerar mineralrikt vatten. När vattnet förångas, vener av kvarts och guld avsätter sig på stenytor. En liknande process sker i vulkaner.
Hur mycket guld är det i världen?
Mängden guld extraherad från jorden är en liten bråkdel av dess totala massa. Under 2016 uppskattade USA: s geologiska undersökning (USGS) 5 726 000 000 troy uns eller 196 320 amerikanska ton hade producerats sedan civilisationens gryning. Cirka 85% av detta guld kvarstår i cirkulation. Eftersom guldet är så tätt (19,32 gram per kubikcentimeter) tar det inte mycket utrymme för sin massa. I själva verket, om du smälter allt guld som brytts hittills, skulle du sluta med en kub som är cirka 60 meter över!
Ändå står guld för några få delar per miljard av massan av jordskorpan. Även om det inte är ekonomiskt möjligt att utvinna mycket guld, finns det cirka 1 miljon ton guld på jordens yta. Överflödet av guld i manteln och kärnan är okänt, men det överstiger mycket mängden i jordskorpan.
Syntes av elementguldet
Försök av alkemister att förvandla bly (eller andra element) till guld misslyckades eftersom ingen kemisk reaktion kan förändra ett element till ett annat. Kemiska reaktioner involverar en överföring av elektroner mellan element, vilket kan producera olika joner av ett element, men antalet protoner i en atomkärna är det som definierar dess element. Alla guldatomer innehåller 79 protoner, så atomantalet guld är 79.
Att göra guld är inte så enkelt som att direkt lägga till eller subtrahera protoner från andra element. Den vanligaste metoden att ändra ett element till ett annat (transmutation) är att lägga till neutroner till ett annat element. Neutroner ändrar isotopen för ett element, vilket potentiellt gör atomerna instabila nog att bryta isär genom radioaktivt förfall.
Den japanska fysikern Hantaro Nagaoka syntetiserade först guld genom att bombardera kvicksilver med neutroner 1924. Även om det är enklast att överföra kvicksilver till guld, kan guld tillverkas av andra element - till och med bly! Sovjetiska forskare förvandlade av misstag blyavskärmningen av en kärnreaktor till guld 1972 och Glenn Seabord överförde ett spår av guld från bly 1980.
Termonukleära vapenexplosioner producerar neutronfångar som liknar r-processen i stjärnor. Även om sådana händelser inte är ett praktiskt sätt att syntetisera guld, ledde kärnkraftsprövning till upptäckten av de tunga elementen einsteinium (atomnummer 99) och fermium (atomnummer 100).
källor
- McHugh, J. B. (1988). "Koncentration av guld i naturliga vatten". 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). "Nucleosynthesis of Heavy Elements by Neutron Capture". The Astrophysical Journal Supplement Series. 11: 121. doi:10.1086/190111
- Sherr, R.; Bainbridge, K. T. & Anderson, H. H. (1941). "Transmutation of Mercury by Fast Neutrons". Fysisk granskning. 60 (7): 473–479. doi:10,1103 / PhysRev.60.473
- Willbold, Matthias; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). "Jordens mantel är volymisotopisk sammansättning före terminalbombardementet". Natur. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / nature10399