Cik zelta ir okeānā?

1872. gadā britu ķīmiķis Edvards Sonštats publicēja ziņojumu, kurā paziņoja par zelta esamību jūras ūdenī. Kopš tā laika Sonštates atklājums ir iedvesmojis daudzus - no labi nodomātiem zinātniekiem līdz māksliniekiem un blēžiem - atrast veidu, kā to iegūt.

Daudzi pētnieki ir centušies noteikt zelta daudzumu okeānā. Precīzi noteikt precīzu daudzumu ir grūti, jo zelts jūras ūdenī pastāv ļoti atšķaidītā koncentrācijā (tiek lēsts, ka to daudzums ir vienāds ar daļām uz triljoniem vai viena zelta daļa uz triljoniem ūdens daļu).

Pētījums publicēts Lietišķā ģeoķīmija izmērīja zelta koncentrāciju paraugos, kas ņemti no Klusā okeāna, un konstatēja, ka tie bija aptuveni 0,03 daļas uz triljonu. Vecāki pētījumi ziņoja, ka jūras ūdenī koncentrācija ir apmēram 1 daļa uz triljoniem, kas ir apmēram 100 reizes lielāka nekā citās, jaunākajos ziņojumos.

Dažas no šīm neatbilstībām var saistīt ar piesārņojuma klātbūtni savāktajos paraugos, kā arī tehnoloģijas ierobežojumi, kas iepriekšējos pētījumos, iespējams, nebija pietiekami jutīgi, lai precīzi noteiktu mikroorganismu daudzumu zelts.

Saskaņā ar Nacionālais okeāna dienests, okeānā ir aptuveni 333 miljoni kubikjūdžu ūdens. Viena kubiskā jūdze ir ekvivalenta 4,17 * 10⁹ kubikmetru. Izmantojot šo reklāmguvumu, mēs varam noteikt, ka ir aptuveni 1,39 * 10¹⁸ kubikmetru okeāna ūdens. Ūdens blīvums ir 1000 kilogrami uz kubikmetru, tātad ir 1,39 * 10²¹ kilogrami ūdens okeānā.

Ja mēs pieņemam, ka 1) zelta koncentrācija okeānā ir 1 daļa uz triljoniem, 2) šī zelta koncentrācija tiek turēta visiem okeāniem ūdens un 3) daļas uz triljonu atbilst masai, tad mēs varam aprēķināt aptuvenu zelta daudzumu okeānā, izmantojot sekojošo: metode:

• Viena daļa uz triljonu atbilst viens triljons no visa jeb 1/10¹².
• Tādējādi, lai uzzinātu, cik daudz zelta ir okeānā, mums ir jāsadala ūdens daudzums okeānā 1,39 * 10²¹ kilogrami, kas aprēķināti iepriekš, par 10¹².
• Šī aprēķina rezultāts ir 1,39 * 10⁹ kilogrami zelta okeānā.
• Izmantojot konversiju 1 kilograms = 0,0011 tonnas, mēs nonākam pie secinājuma, ka ir apmēram 1,5 miljoni tonnu zelta okeānā (pieņemot, ka koncentrācija ir 1 daļa uz triljonu).
• Ja to pašu aprēķinu piemērosim jaunākā pētījumā konstatētajai zelta koncentrācijai - 0,03 daļas uz triljonu, mēs nonākam pie secinājuma, ka 45 tūkstoši tonnu zelta okeānā.

Tā kā zelts ir tik mazos daudzumos un ir iekļauts daudzos citos komponentos no apkārtējā vidē, no okeāna ņemtie paraugi ir jāapstrādā, pirms tie ir atbilstoši analizēts.

Iepriekšēja koncentrācija ir aprakstīts process, kurā paraugu koncentrē neliels daudzums zelta, lai iegūtā koncentrācija būtu optimālā diapazonā lielākajai daļai analītisko metožu. Tomēr pat ar visjutīgākajām metodēm priekškoncentrācija tomēr var dot precīzākus rezultātus. Šīs metodes ietver:

• Ūdens noņemšana iztvaicējot vai sasaldējot ūdeni un pēc tam sublimēšana iegūtais ledus. Ūdens noņemšana no jūras ūdens tomēr atstāj lielu daudzumu sāļu, piemēram, nātrija un hlora, kas pirms turpmākas analīzes jānodala no koncentrāta.
• Šķīdinātāju ekstrakcija, paņēmiens, kurā tiek atdalīti vairāki parauga komponenti, pamatojoties uz to, cik labi tie šķīst dažādos šķīdinātājos, piemēram, ūdenī, salīdzinot ar organisko šķīdinātāju. Šim nolūkam zeltu var pārveidot tādā formā, kas labāk šķīst vienā no šķīdinātājiem.
• Adsorbcija, paņēmiens, kurā ķīmiskās vielas pielīp pie tādas virsmas kā aktīvā ogle. Šim procesam virsmu var ķīmiski modificēt tā, lai zelts tam selektīvi pieliptu.
• Nokrišņi zelts no šķīduma, reaģējot ar citiem savienojumiem. Tam var būt nepieciešami papildu apstrādes posmi, kas noņem citus elementus zeltu saturošā cietajā vielā.

Zelts var būt arī tālāk atdalīts no citiem elementiem vai materiāliem, kas var būt paraugos. Dažas atdalīšanas metodes ir filtrēšana un centrifugēšana. Pēc iepriekšējas koncentrēšanas un atdalīšanas soļiem zelta daudzums var būt izmērīts izmantojot metodes, kas paredzētas ļoti zemu koncentrāciju mērīšanai, kas ietver:

• Atomu absorbcijas spektroskopija, kas mēra enerģijas daudzumu, ko paraugs absorbē noteiktos viļņu garumos. Katrs atoms, ieskaitot zeltu, absorbē enerģiju ļoti noteiktā viļņu garumu virknē. Pēc tam izmērīto enerģiju var korelēt ar koncentrāciju, salīdzinot rezultātus ar zināmu paraugu vai atsauci.
• Induktīvi saistītās plazmas masas spektrometrija, paņēmiens, kurā atomus vispirms pārvērš jonos un pēc tam šķiro atkarībā no to masas. Signālus, kas atbilst šiem dažādajiem joniem, var korelēt ar koncentrāciju, korelējot tos ar zināmu atsauci.

• Zelts pastāv jūras ūdenī, bet ļoti atšķaidītā koncentrācijā - pēdējā laikā tiek lēsts, ka to daudzums ir uz vienu triljonu. Tā kā šī koncentrācija ir tik zema, ir grūti precīzi noteikt, cik zelta ir okeānā.
• Pat ja okeānā ir pārpilnība zelta, izmaksas, kas saistītas ar zelta ieguvi no jūras, visticamāk, pārsniegtu savāktā zelta vērtību.
• Pētnieki izmērīja šīs mazās zelta koncentrācijas ar metodēm, ar kurām var izmērīt ļoti zemas koncentrācijas.
• Mērījumiem bieži nepieciešams, lai zelts kaut kādā veidā būtu iepriekš koncentrēts un atdalīts no citiem komponentiem jūras ūdens paraugā, lai mazinātu parauga piesārņojuma ietekmi un ļautu to iegūt precīzāk mērījumi.

• Falkners, K., un Edmonds, Dž. “Zelts jūras ūdenī.” 1990. gads. Zemes un planētu zinātnes vēstules, sēj. 98. lpp. 208-221.
• Joyner, T., Healy, M., Chakravarti, D., un Koyanagi, T. “Iepriekšēja koncentrācija jūras ūdeņu pēdu analīzei.” 1967. Vides zinātne un tehnoloģija, sēj. 1, nē. 5, lpp. 417-424.
• Koide, M., Hodžs, V., Goldbergs, E., un Bertine, K. "Zelts jūras ūdenī: konservatīvs skatījums."Lietišķā ģeoķīmija, sēj. 3, nē. 3, lpp. 237-241.
• Makhjū, Dž. “Zelta koncentrācija dabiskajos ūdeņos.”Ģeoķīmisko pētījumu žurnāls. 1988, sēj. 30, nē. 1-3, lpp. 85-94.
• Nacionālais okeāna dienests. "Cik daudz ūdens ir okeānā?"
• Nacionālais okeāna dienests. "Vai okeānā ir zelts?"
• Pyrzynska, K. "Jaunākie sasniegumi zelta noteikšanā ar atomu spektrometrijas paņēmieniem." 2005. Spectrochimica Acta B daļa: Atomu spektroskopija, sēj. 60, nē. 9-10, lpp. 1316-1322.
• Veronese, K. “Vācijas shēma pēc Pirmā pasaules kara zelta iegūšanai no ūdens.”Gizmodo.