Zelts ir ķīmiskais elements viegli atpazīstams pēc dzeltenās metāla krāsas. Tas ir vērtīgs, pateicoties retumam, izturībai pret koroziju, elektrovadītspējai, elastībai, elastībai un skaistumam. Ja vaicājat cilvēkiem, no kurienes nāk zelts, vairums atbildēs, ka to iegūstat no raktuvēm, ielejiet straumē pārslām vai iegūstat to no jūras ūdens. Tomēr patiesā elementa izcelsme notiek pirms Zemes veidošanās.
Galvenās izņemtās preces: kā veidojas zelts?
- Zinātnieki uzskata, ka viss zelts uz Zemes veidojas supernovu un neitronu zvaigžņu sadursmēs, kas notika pirms Saules sistēmas veidošanās. Šajos notikumos zelts veidojās r procesa laikā.
- Planētas veidošanās laikā zelts nogrima Zemes kodolā. Tas šodien ir pieejams tikai asteroīdu bombardēšanas dēļ.
- Teorētiski ir iespējams veidot zeltu kodolsintēzes, sabrukšanas un radioaktīvās sabrukšanas procesos. Zinātniekiem ir visvieglāk pārveidot zeltu, bombardējot smagāko elementu dzīvsudrabu un saražojot zeltu.
- Zeltu nevar ražot ar ķīmijas vai alķīmijas palīdzību. Ķīmiskās reakcijas nevar mainīt protonu skaitu atomā. Protona numurs vai atoma skaitlis nosaka elementa identitāti.
Dabiskā zelta veidošanās
Kamēr kodolsintēze Saule veido daudzus elementus, Saule nespēj sintezēt zeltu. Zelta iegūšanai nepieciešamā ievērojamā enerģija rodas tikai tad, ja zvaigznes eksplodē supernova vai kad neitronu zvaigznes saduras. Šajos ekstremālos apstākļos smagie elementi veidojas, izmantojot ātru neitronu uztveršanas procesu vai r-procesu.
Kur rodas zelts?
Viss uz Zemes atrastais zelts nāca no mirušo zvaigžņu atliekām. Zemei veidojoties, tādi smagi elementi kā dzelzs un zelts nogrima planētas kodola virzienā. Ja nebūtu noticis neviens cits notikums, Zemes garozā nebūtu zelta. Bet pirms apmēram 4 miljardiem gadu Zeme tika bombardēta ar asteroīdu triecieniem. Šie triecieni maisa dziļākos planētas slāņus un piespieda nedaudz zelta mantija un garoza.
Zelts var būt atrodams akmens rūdās. Tas veidojas kā pārslas, kā tīrs dzimtais elements, un ar dabīgā sakausējuma sudrabu elektrums. Erozija atbrīvo zeltu no citiem minerāliem. Tā kā zelts ir smags, tas nogrimst un uzkrājas straumēs, aluviālos nogulumos un okeānā.
Svarīga loma ir zemestrīcēm, jo pārejoša kļūme ātri dekompresē ūdeni, kas bagāts ar minerāliem. Kad ūdens iztvaiko, kvarca vēnas un zelta nogulsnes uz klinšu virsmām. Līdzīgs process notiek vulkānos.
Cik zelta ir pasaulē?
No Zemes iegūtā zelta daudzums ir niecīga daļa no tās kopējās masas. Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģijas dienests (USGS) 2016. gadā lēsa, ka kopš civilizācijas rītausmas ir saražotas 5 726 000 000 Trojas unces jeb 196 320 ASV dolāru. Apmēram 85% no šī zelta paliek apgrozībā. Tā kā zelts ir tik blīvs (19,32 grami uz kubikcentimetru), tā masa neaizņem daudz vietas. Faktiski, ja jūs izkausētu visu līdz šim raktušo zeltu, jūs to likvidētu ar apmēram 60 pēdu lielu kubu!
Tomēr zelts veido dažas daļas uz miljardu Zemes garozas masas. Kaut arī nav ekonomiski iespējams iegūt daudz zelta, Zemes virsmas augstākajā kilometrā ir aptuveni 1 miljons tonnu zelta. Zelta pārpilnība mantijā un kodolā nav zināma, taču tā ievērojami pārsniedz garozā esošo daudzumu.
Elementa zelta sintezēšana
Mēģinājumi alķīmiķi neveiksmīgi pārvērst svinu (vai citus elementus) zeltā, jo neviena ķīmiska reakcija nevar mainīt vienu elementu uz citu. Ķīmiskās reakcijas ietver elektronu pārnesi starp elementiem, kas var radīt dažādus elementa jonus, bet protona skaits atoma kodolā nosaka tā elementu. Visi zelta atomi satur 79 protonus, tāpēc zelta atomu skaits ir 79.
Zelta iegūšana nav tik vienkārša kā protonu tieša pievienošana vai atņemšana no citiem elementiem. Visizplatītākā metode, kā mainīt vienu elementu uz citu (transmutācija) ir jāpievieno neitroni citam elementam. Neitroni maina elementa izotopu, potenciāli padarot atomus pietiekami nestabilus, lai sadalītos caur radioaktīvo sabrukšanu.
Japāņu fiziķis Hantaro Nagaoka pirmo reizi sintezēja zeltu, bombardējot dzīvsudrabu ar neitroniem 1924. gadā. Lai gan dzīvsudrabu ir vieglāk pārvērst zeltā, zeltu var izgatavot no citiem elementiem - pat svina! Padomju zinātnieki nejauši 1972. gadā kodolreaktora svina aizsegu pārvērta zeltā, un Glens Sīberss pārveidoja pēdas par zelts no svina 1980. gadā.
Termisko kodolieroču sprādzieni rada neitronu uztveršanu, kas līdzīgs r-procesam zvaigznēs. Kaut arī šādi notikumi nav praktisks zelta sintezēšanas veids, kodolizmēģinājumu rezultātā tika atklāti smagie elementi - einšteīns (atoma numurs 99) un fermijs (atoma numurs 100).
Avoti
- Makhjū, Dž. B. (1988). "Zelta koncentrācija dabiskajos ūdeņos". Ģeoķīmisko pētījumu žurnāls. 30 (1–3): 85–94. doi:10.1016/0375-6742(88)90051-9
- Mitē, Ā. (1924). "Der Zerfall des Quecksilberatoms". Die Naturwissenschaften. 12 (29): 597–598. doi: 10.1007 / BF01505547
- Seegers, Filips A.; Fowlers, Viljams A.; Kleitons, Donalds D. (1965). "Smago elementu nukleosintēze ar neitronu uztveršanu". Astrofizisko žurnālu papildinājumu sērija. 11: 121. doi:10.1086/190111
- Šerrs, R.; Bainbridge, K. T. & Andersons, H H. (1941). "Dzīvsudraba transmutācija ar ātriem neitroniem". Fiziskā pārbaude. 60 (7): 473–479. doi:10.1103 / PhysRev.60.473
- Vilbolds, Matiass; Eliots, Tims; Moorbath, Stefans (2011). "Zemes apvalka volframa izotopu sastāvs pirms gala sprādziena". Daba. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / daba10399