Arany egy kémiai elem könnyen felismerhető sárga fémes színével. Értéke ritka, korrózióállósága, elektromos vezetőképessége, alakíthatósága, rugalmassága és szépsége miatt. Ha azt kérdezi az emberektől, hogy honnan származik az arany, a legtöbb azt fogja mondani, hogy azt egy bányából szerezte be, serpenyőben forrásban pelyheket készít vagy tengervízből kinyeri. Az elem valódi eredete azonban a Föld kialakulását megelőzi.
Kulcsszavak: Hogyan alakul ki az arany?
- A tudósok úgy vélik, hogy a Földön lévő összes arany a szupernóvák és a neutroncsillagok ütközésében keletkezett, amelyek a Naprendszer kialakulása előtt történt. Ezekben az eseményekben az arany képződött az r-folyamat során.
- Az arany a Föld magjába süllyedt a bolygó kialakulása során. Ma csak az aszteroidabombázás miatt érhető el.
- Elméletileg lehetséges az arany előállítása a fúziós, hasadási és radioaktív bomlás nukleáris folyamatain keresztül. A tudósoknak a legegyszerűbb az arany transzmutációja, ha bombázzák a nehezebb elem higanyt és aranyat termelnek bomlás útján.
- Az arany nem állítható elő kémiával vagy alkímiával. A kémiai reakciók nem változtathatják meg a protonok számát egy atomon belül. A protonszám vagy atomszám meghatározza az elem azonosságát.
Természetes aranyképződés
Míg nukleáris fúzió a Napon belül számos elem áll, a Nap nem képes az aranyszintetizálásra. Az arany előállításához szükséges jelentős energia csak akkor fordul elő, amikor a csillagok felrobbannak a szupernóva vagy mikor a neutroncsillagok ütköznek. Ilyen szélsőséges körülmények között a nehéz elemek gyors neutronmegfogási vagy r-folyamat révén képződnek.
Hol fordul elő arany?
A Földön található összes arany halott csillagok törmelékéből származik. Ahogy a Föld kialakult, nehéz elemek, például Vas és az arany elsüllyedt a bolygó magja felé. Ha nem történt más esemény, nem lenne arany a földkéregben. De mintegy 4 milliárd évvel ezelőtt a Földet bombázták az aszteroidák. Ezek az ütések felkeverték a bolygó mélyebb rétegeit, és aranyat kényszerítettek a palást és kéreg.
Néhány arany megtalálható a sziklaércekben. Pehelyként, mint a tiszta natív elem, és ezüsttel a természetes ötvözetben elektrum. Az erózió megszabadítja az aranyat más ásványoktól. Mivel az arany nehéz, elsüllyed és felhalmozódik a patakágyakba, az alluvális lerakódásokba és az óceánba.
A földrengések fontos szerepet játszanak, mivel egy eltolódó hiba gyorsan kicsomagolja az ásványi anyagokban gazdag vizet. Amikor a víz elpárolog, kvarc erek és arany lerakódás a kőzet felületein. Hasonló eljárás zajlik a vulkánokon.
Mennyi arany van a világon?
A Földből kinyert aranymennyiség a teljes tömeg apró hányada. Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata (USGS) 2016-ban a civilizáció hajnalának óta becslések szerint 5 726 000 000 troy uncia vagy 196 320 amerikai tonna előállítása volt. Ennek az aranynak körülbelül 85% -a marad forgalomban. Mivel az arany annyira sűrű (19,32 gramm / cm3), tömegéhez nem sok helyet foglal el. Valójában, ha megolvasztja a mai napig bányászott összes aranyat, akkor kb.
Ennek ellenére az arany a földkéreg tömegének néhány milliárd részét teszi ki. Noha sok arany kinyerése gazdasági szempontból nem kivitelezhető, mintegy 1 millió tonna arany van a Föld felszínének felső kilométerén. Az arany bősége a köpenyben és a magban ismeretlen, de ez jelentősen meghaladja a kéregben levő mennyiséget.
Az elem szintetizálása
Kísérletek alkimisták az ólom (vagy más elemek) aranyré változtatása sikertelen volt, mivel egyetlen kémiai reakció sem változtathatja meg az elemet a másikra. A kémiai reakciók során az elektronok átvitelre kerülnek az elemek között, amelyek az elem különféle ionjait eredményezhetik, de az atommagjában a protonok száma határozza meg az elemét. Az arany minden atomja 79 protont tartalmaz, tehát az arany atomszáma 79.
Az arany előállítása nem olyan egyszerű, mint a protonok közvetlen hozzáadása vagy kivonása más elemekből. Az egyik elem másikra történő cseréjének leggyakoribb módszere (átalakítás) hozzáadni neutronok egy másik elemre. A neutronok megváltoztatják egy elem izotópját, potenciálisan annyira instabillá téve az atomokat, hogy radioaktív bomlás útján szétesjenek.
Hantaro Nagaoka japán fizikus először az aranyat szintetizálta, amikor a higanyt neutronokkal bombázták 1924-ben. Míg a higany átalakítása a legegyszerűbb, az arany más elemekből is előállítható - akár ólom is! A szovjet tudósok véletlenül 1972-ben a nukleáris reaktor ólomvédelmét aranyrá fordították, és Glenn Seabord egy nyoma arany ólomból 1980-ban.
A termonukleáris fegyverek robbanása olyan neutronrögzítést eredményez, amely hasonló az csillagok r-folyamatához. Noha az ilyen események nem gyakorlati módja az arany szintézisének, a nukleáris tesztek a nehéz elemek, az einteinium (99 atomszám) és a fermium (100 atomi szám) felfedezéséhez vezettek.
források
- McHugh, J. B. (1988). Msgstr "Az arany koncentrációja a természetes vizekben". Geokémiai Kutatás Folyóirata. 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). "A nehéz elemek nukleoszintézise neutron elfogással". Az asztrofizikai folyóirat-kiegészítő sorozat. 11: 121. doi:10.1086/190111
- Sherr, R.; Bainbridge, K. T. & Anderson, H. H. (1941). "A higany transzmutációja gyors neutronokkal". Fizikai felülvizsgálat. 60 (7): 473–479. doi:10,1103 / PhysRev.60.473
- Willbold, Mátyás; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). "A Föld köpenyének volfrám izotópos összetétele a végső bombázás előtt". Természet. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / természet10399