Hur man förvänder bly till guld

Innan kemi var en vetenskap, fanns det alkemi. En av de högsta uppdragen från alkymister var att transmute (transformera) bly till guld.

Leda (atomnummer 82) och guld (atomnummer 79) definieras som element av antalet protoner som de besitter. Ändring av elementet kräver att atomnumret (proton) ändras. Antalet protoner i ett element kan inte ändras på något kemiskt sätt. Emellertid kan fysik användas för att lägga till eller ta bort protoner och därigenom ändra ett element till ett annat. Eftersom bly är stabilt, för att tvinga den att släppa ut tre protoner krävs det en stor mängd energi, så mycket att kostnaden för att överföra den kraftigt överträffar värdet på alla resulterande guld.

Överföring av bly till guld är inte bara teoretiskt möjligt - det har uppnåtts! Det har rapporterats att Glenn Seaborg, 1951 Nobelpristagare i kemi, lyckades överföra en minut mängd bly (även om han kan ha börjat med vismut, en annan stabil metall som ofta ersatte bly) in i guld 1980. I en tidigare rapport (1972) beskrivs en oavsiktlig upptäckt av sovjetiska fysiker vid en kärnkraftsanläggning nära Bajkalsjön i Sibirien av en reaktion som hade förvandlat blyavskärmningen av en experimentreaktor till guld.

Idag transmitterar partikelacceleratorer rutinmässigt element. En laddad partikel accelereras med hjälp av elektriska och magnetiska fält. I en linjär accelerator, drivs de laddade partiklarna genom en serie laddade rör separerade av mellanrum. Varje gång partikeln dyker upp mellan luckorna, accelereras den av potentialskillnaden mellan intilliggande segment.

I en cirkulär accelerator accelererar magnetfält partiklar som rör sig i cirkulära banor. I båda fallen påverkar den accelererade partikeln ett målmaterial, potentiellt slår det fria protoner eller neutroner och skapar ett nytt element eller isotop. Kärnreaktorer kan också användas för att skapa element, även om förhållandena är mindre kontrollerade.

I naturen skapas nya element genom att lägga till protoner och neutroner till väteatomer i en stjärns kärna, vilket ger allt tyngre element, upp till järn (atomnummer 26). Denna process kallas nukleosyntes. Element som är tyngre än järn bildas i den stellar explosionen av en supernova. I en supernova kan guld förvandlas till bly - men inte tvärtom.

Även om det kanske aldrig är vanligt att överföra bly till guld, är det praktiskt att få guld från blymalm. Mineralerna galena (bly sulfid, PbS), cerussit (blykarbonat, PbCO₃) och vinkelsit (blysulfat, PbSO₄) innehåller ofta zink, guld, silver och andra metaller. När malmen har pulveriserats räcker kemiska tekniker för att separera guldet från blyet. Resultatet är nästan alkemi.