Kā pārvērst svinu zeltā

Pirms ķīmija bija zinātne, bija alķīmija. Viens no augstākajiem alķīmiķu meklējumiem bija pārveidot (pārveidot) svinu zeltā.

Svins (atoma numurs 82) un zelts (atoma numurs 79) tiek definēti kā elementi pēc to rīcībā esošo protonu skaita. Lai mainītu elementu, nepieciešams mainīt atomu (protonu) numuru. Protonu skaitu elementā nevar mainīt ar jebkādiem ķīmiskiem līdzekļiem. Tomēr fiziku var izmantot, lai pievienotu vai noņemtu protonus un tādējādi mainītu vienu elementu uz citu. Tā kā svins ir stabils, liekot tam atbrīvot trīs protonus, ir nepieciešams milzīgs enerģijas ieguldījums, lai tā transmutēšanas izmaksas ievērojami pārsniegtu iegūtā zelta vērtību.

Svina pārvēršana zeltā nav tikai teorētiski iespējama - tā ir panākta! Tiek ziņots, ka 1951. gada Nobela prēmijas ķīmijas laureātam Glennam Seaborgai izdevās pārvērst minūti svina daudzums (lai arī viņš, iespējams, ir sācis ar bismutu, citu stabilu metālu, kas bieži aizstāts ar svinu) uz zelts 1980. gadā. Iepriekšējā ziņojumā (1972) ir aprakstīts padomju fiziķu nejaušs atklājums kodolpētniecības objektā netālu no Baikāla ezera Sibīrijā par reakciju, kas bija pārvērtusi eksperimentālā reaktora svina ekranējumu zelts.

Mūsdienās daļiņu paātrinātāji regulāri pārveido elementus. Lādētu daļiņu paātrina, izmantojot elektriskos un magnētiskos laukus. Lineārā paātrinātājā lādētās daļiņas dreifē caur lādētu cauruļu virkni, kuras atdala spraugas. Katru reizi, kad daļiņa parādās starp spraugām, to paātrina iespējamā atšķirība starp blakus esošajiem segmentiem.

Apļveida paātrinātājā magnētiskie lauki paātrina daļiņu pārvietošanos pa apļveida ceļiem. Abos gadījumos paātrinātā daļiņa ietekmē mērķa materiālu, potenciāli notriecot brīvos protonus vai neitronus un izveidojot jaunu elementu vai izotopu. Elementu radīšanai var izmantot arī kodolreaktorus, lai arī apstākļi nav tik kontrolēti.

Dabā tiek radīti jauni elementi, pievienojot protonus un neitronus ūdeņraža atomiem zvaigznes kodolā, iegūstot arvien smagākus elementus līdz dzelzs (atoma numurs 26). Šo procesu sauc par nukleosintēzi. Elementi, kas ir smagāki par dzelzi, veidojas supernovas zvaigžņu sprādzienā. Supernovā zeltu var pārveidot par svinu, bet ne otrādi.

Lai arī svina pārvēršana zeltā nekad nav ierasta parādība, ir praktiski iegūt zeltu no svina rūdas. Minerāli galenā (svina sulfīds, PbS), cerussīts (svina karbonāts, PbCO₃) un anglesīts (svina sulfāts, PbSO₄) bieži satur cinku, zeltu, sudrabu un citus metālus. Kad rūda ir pulverizēta, pietiek ar ķīmiskām metodēm, lai zeltu atdalītu no svina. Rezultāts ir gandrīz alķīmija.