Auksas yra cheminis elementas lengvai atpažįstamas iš geltonos metalo spalvos. Jis vertingas dėl savo retumo, atsparumo korozijai, elektros laidumo, lankstumo, lankstumo ir grožio. Jei paklausite žmonių, iš kur kilęs auksas, dauguma sakys, kad jį gausite iš kasyklos, užpilkite dribsnių sraute ar ištrauksite iš jūros vandens. Tačiau tikroji elemento kilmė vyksta dar prieš formuojant Žemę.
Pagrindiniai išpardavimai: kaip formuojamas auksas?
- Mokslininkai mano, kad visas auksas Žemėje susiformavo supernovų ir neutronų žvaigždžių susidūrimuose, įvykusiuose prieš Saulės sistemos susidarymą. Šiuose įvykiuose auksas susiformavo r-proceso metu.
- Auksas nuskendo Žemės šerdyje planetos formavimosi metu. Šiandien prieinama tik dėl asteroidų sprogdinimo.
- Teoriškai auksą galima susidaryti vykstant branduolių sintezės, skilimo ir radioaktyviojo skilimo procesams. Mokslininkams lengviausia transmutuoti auksą, bombarduojant sunkesnį gyvsidabrį ir gaminant auksą.
- Aukso negalima gaminti naudojant chemiją ar alchemiją. Cheminės reakcijos negali pakeisti protonų skaičiaus atome. Protono arba atominis skaičius nusako elemento tapatumą.
Natūralaus aukso formavimas
Nors branduolių sintezė Saulėje yra daug elementų, Saulė negali sintetinti aukso. Didelė energija, reikalinga auksui gaminti, atsiranda tik tada, kai žvaigždės sprogsta a supernova ar kada susiduria neutronų žvaigždės. Esant tokioms ekstremalioms sąlygoms, per greitą neutronų surinkimo procesą arba r procesą susidaro sunkieji elementai.
Kur atsiranda auksas?
Visas žemėje rastas auksas atsirado iš negyvų žvaigždžių šiukšlių. Kai Žemė formavosi, sunkieji elementai, tokie kaip geležies ir auksas smuko link planetos šerdies. Jei neįvyktų joks kitas įvykis, žemės plutoje aukso nebūtų. Tačiau maždaug prieš 4 milijardus metų Žemę bombardavo asteroidų smūgiai. Šie smūgiai išjudino gilesnius planetos sluoksnius ir privertė šiek tiek aukso į mantija ir pluta.
Aukso rūdose gali būti šiek tiek aukso. Tai gali atsirasti kaip dribsniai, kaip grynasis vietinis elementasir su sidabru iš natūralaus lydinio elektrum. Erozija atlaisvina auksą nuo kitų mineralų. Kadangi auksas yra sunkus, jis nusėda ir kaupiasi upelių dugnuose, aliuviniuose telkiniuose ir vandenyne.
Žemės drebėjimai vaidina svarbų vaidmenį, nes besikeičiantis gedimas greitai išskaido mineralų turtingą vandenį. Kai vanduo išgaruoja, venos kvarco ir aukso nuosėdos ant uolienų paviršiaus. Panašus procesas vyksta ugnikalnių viduje.
Kiek aukso yra pasaulyje?
Iš Žemės išgaunamo aukso kiekis yra maža visos jo masės dalis. 2016 m. Jungtinių Valstijų geologijos tarnyba (USGS) nustatė, kad nuo civilizacijos aušros buvo pagaminta 5 726 000 000 Trojos uncijų arba 196 320 JAV tonų. Apie 85% šio aukso išlieka apyvartoje. Kadangi auksas yra toks tankus (19,32 gramo kubiniame centimetre), jo masė neužima daug vietos. Tiesą sakant, jei jūs išlydytumėte visą iki šiol iškastą auksą, galėtumėte sukti apie 60 pėdų skersmens kubą!
Nepaisant to, auksas sudaro kelias milijardo dalių žemės plutos masę. Nors ekonomiškai neįmanoma išgauti daug aukso, didžiausiame Žemės paviršiaus kilometre yra apie 1 mln. Tonų aukso. Aukso gausa mantijoje ir šerdyje nežinoma, tačiau jis smarkiai viršija kiekį plutoje.
Sintetinamas elemento auksas
Bandymai alchemikai nepavyko pakeisti švino (ar kitų elementų) auksu, nes jokia cheminė reakcija negali pakeisti vieno elemento į kitą. Cheminės reakcijos apima elektronų perkėlimą tarp elementų, dėl kurių gali susidaryti skirtingi elemento jonai, tačiau protonų skaičius atomo branduolyje apibūdina jo elementą. Visi aukso atomai turi 79 protonus, taigi atominis aukso skaičius yra 79.
Pagaminti auksą nėra taip paprasta, kaip tiesiogiai sudėti ar atimti protonus iš kitų elementų. Labiausiai paplitęs būdas pakeisti vieną elementą į kitą (transmutacija) yra pridėti neutronai į kitą elementą. Neutronai keičia elemento izotopą, todėl atomai gali būti pakankamai nestabilūs, kad galėtų suskaidyti radioaktyvaus skilimo metu.
Japonų fizikas Hantaro Nagaoka pirmą kartą sintezavo auksą, bombarduodamas gyvsidabrį neutronais 1924 m. Nors gyvsidabrį lengviausia paversti auksu, auksą galima gaminti iš kitų elementų - netgi švino! Sovietų mokslininkai atsitiktinai pavertė branduolinio reaktoriaus ekraną auksu 1972 m., O Glenas Seabordas peržvelgė pėdsaką auksas iš švino 1980 m.
Termobranduolinių ginklų sprogimai sukelia neutronų gaudymą, panašų į r procesą žvaigždėse. Nors tokie įvykiai nėra praktinis aukso sintezės būdas, atliekant branduolinius bandymus buvo atrasti sunkieji elementai - einšteinas (atominis skaičius 99) ir fermis (atominis skaičius 100).
Šaltiniai
- McHugh, Dž. B. (1988). "Aukso koncentracija natūraliuose vandenyse". Geocheminių tyrinėjimų žurnalas. 30 (1–3): 85–94. doi:10.1016/0375-6742(88)90051-9
- Mietė, A. (1924). "Der Zerfall des Quecksilberatoms". Die Naturwissenschaften. 12 (29): 597–598. doi: 10.1007 / BF01505547
- Seegeris, Philipas A.; Fowleris, Williamas A.; Claytonas, Donaldas D. (1965). „Sunkiųjų elementų branduolių sintezė atliekant neutronų gaudymą“. Astrofizinio žurnalo priedų serija. 11: 121. doi:10.1086/190111
- Sherr, R.; Bainbridge, K. T. Ir Andersonas, H. H. (1941). „Gyvojo gyvsidabrio transmutacija greitaisiais neutronais“. Fizinė peržiūra. 60 (7): 473–479. doi:10.1103 / PhysRev.60.473
- Willboldas, Matiasas; Eliotas, Timas; „Moorbath“, Stephenas (2011). "Žemės terminale esanti volframo izotopinė kompozicija prieš galinį bombardavimą". Gamta. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / gamta10399