Guld er en kemisk element let genkendes af sin gule metalliske farve. Det er værdifuldt på grund af dets sjældenhed, modstand mod korrosion, elektrisk ledningsevne, formbarhed, duktilitet og skønhed. Hvis du spørger folk, hvor guld kommer fra, vil de fleste sige, at du får det fra en mine, panorerer til flager i en strøm eller udtrækker det fra havvand. Elementets sande oprindelse foregår imidlertid jordens dannelse.
Key takeaways: Hvordan dannes guld?
- Forskere mener alt guldet på Jorden dannet i supernovaer og neutronstjernekollisioner, der opstod inden solsystemet dannede sig. I disse begivenheder dannedes guld under r-processen.
- Guld sank til jordens kerne under planetens dannelse. Det er kun tilgængeligt i dag på grund af asteroide bombardement.
- Teoretisk er det muligt at danne guld ved hjælp af de nukleare processer med fusion, fission og radioaktivt forfald. Det er nemmest for forskere at transmittere guld ved at bombardere det tungere element kviksølv og producere guld via henfald.
- Guld kan ikke produceres via kemi eller alkymi. Kemiske reaktioner kan ikke ændre antallet af protoner i et atom. Protonnummeret eller atomnummeret definerer et elements identitet.
Naturlig guldformation
Mens kernefusion inden i solen skaber mange elementer, kan solen ikke syntetisere guld. Den betydelige energi, der kræves for at fremstille guld, forekommer kun, når stjerner eksploderer i a supernova eller hvornår neutronstjerner kolliderer. Under disse ekstreme forhold dannes tunge elementer via den hurtige neutronfangstproces eller r-proces.
Hvor forekommer guld?
Alt det guld, der findes på Jorden, stammede fra rester af døde stjerner. Efterhånden som Jorden dannedes, tunge elementer som jern og guld sank mod planetens kerne. Hvis der ikke var sket nogen anden begivenhed, ville der ikke være noget guld i jordskorpen. Men for omkring 4 milliarder år siden blev Jorden bombarderet af asteroide påvirkninger. Disse påvirkninger omrørte planetens dybere lag og tvang noget guld ind i kappe og skorpe.
Nogle guld findes i stenmalme. Det forekommer som flager, som rent indfødt element, og med sølv i den naturlige legering electrum. Erosion frigør guldet fra andre mineraler. Da guld er tungt, synker det og akkumuleres i strømbede, alluviale aflejringer og havet.
Jordskælv spiller en vigtig rolle, da en forskydningsfejl hurtigt dekomprimerer mineralrig vand. Når vandet fordamper, vener af kvarts og guldaflejring på stenoverflader. En lignende proces forekommer inden for vulkaner.
Hvor meget guld er der i verden?
Mængden af guld, der udvindes fra Jorden, er en lille brøkdel af dens samlede masse. I 2016 anslåede USA Geological Survey (USGS) 5.726.000.000 troy ounces eller 196.320 amerikanske ton var produceret siden civilisationens morgen. Cirka 85% af dette guld forbliver i cirkulation. Fordi guld er så tæt (19,32 gram pr. Kubikcentimeter), tager det ikke meget plads til dens masse. Faktisk, hvis du smeltede alt det guld, der er udvindet til dags dato, ville du ende med en terning omkring 60 meter på tværs!
Ikke desto mindre tegner guld sig for et par dele pr. Milliard af massen af jordskorpen. Selvom det ikke er økonomisk muligt at udvinde meget guld, er der ca. 1 million ton guld i den øverste kilometer på jordoverfladen. Mængden af guld i kappe og kerne er ukendt, men det overstiger i høj grad mængden i skorpen.
Syntese af elementets guld
Forsøg af alkymister at omdanne bly (eller andre elementer) til guld var succesrige, fordi ingen kemisk reaktion kan ændre et element til et andet. Kemiske reaktioner involverer en overførsel af elektroner mellem elementer, som kan frembringe forskellige ioner af et element, men antallet af protoner i atomens kerne er det, der definerer dets element. Alle guldatomer indeholder 79 protoner, så atomantallet af guld er 79.
At fremstille guld er ikke så simpelt som direkte at tilføje eller trække protoner fra andre elementer. Den mest almindelige metode til at ændre et element til et andet (transmutation) er at tilføje neutroner til et andet element. Neutroner ændrer isotopen af et element, hvilket potentielt gør atomerne ustabile nok til at gå i stykker via radioaktivt henfald.
Den japanske fysiker Hantaro Nagaoka syntetiserede først guld ved at bombardere kviksølv med neutroner i 1924. Selvom det lettere er at transmittere kviksølv til guld, kan guld fremstilles af andre elementer - endda bly! Sovjetiske forskere forvandlede ved en fejltagelse blyafskærmningen af en atomreaktor til guld i 1972, og Glenn Seabord transmuterede et spor af guld fra bly i 1980.
Termonukleære våbeneksplosioner producerer neutronfangst, der ligner r-processen i stjerner. Mens sådanne begivenheder ikke er en praktisk måde at syntetisere guld på, førte nukleare test til opdagelsen af de tunge elementer einsteinium (atomnummer 99) og fermium (atomnummer 100).
Kilder
- McHugh, J. B. (1988). "Koncentration af guld i naturlige farvande". 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 gennemgang. 60 (7): 473–479. doi:10,1103 / PhysRev.60.473
- Willbold, Matthias; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). "Jordens mantel af wolframisotopisk sammensætning før den terminale bombardement". Natur. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / nature10399