Получение золота в атомном реакторе. Золото из ртути

Выдающийся физик Исаак Ньютон, помимо своих работ в области теоретической физики, несколько десятков лет занимался алхимией. Более того, он был полностью уверен в ее возможностях и поэтому с другим физиком Робертом Бойлем внес на рассмотрение британского парламента интересный законопроект. В нем говорилось о запрете разглашения превращения металлов, например, того, как сделать золото из свинца, потому что это могло привести к падению цен на золото.

Философский камень и другие опыты алхимиков

В начале прошлого века в гробнице города Фив был найден папирус. В нем содержалось 111 рецептов, среди которых были и методы получения золота и серебра. Однако большинство из этих рецептов все же относились к методам создания подделок или покрытию ими другого металла. Тем не менее такой документ показывает, насколько уже тогда алхимия была распространена и захватывала умы жаждущих легкой наживы.

Исаак Ньютон

Произойдя от греков и египтян, она постепенно захватывала всю Европу. В Средневековье занимались алхимией не только некоторые ученые, но и особы наивысших государственных и церковных чинов. Практически при каждом императорском дворе трудились свои алхимики, намереваясь получить золото, чем улучшить состояние казны. Получить золото, по их мнению, возможно, нужно лишь каким-то образом найти или создать философский камень.

Записи алхимиков того времени были туманны и трудно понимаемы. Вот, например, рецепт Луллия по получению такого камня.

Предлагалось взять меркурий философов и обжигать его до получения зеленого льва, а потом и красного. Его уже нужно было нагреть на песчаной бане вместе с кислым спиртом винограда. Полученную от выпаривания камедь необходимо было перегнать с помощью перегонного снаряда. В самом перегонном снаряде после этого останется истинный дракон, который растереть на камне и прикоснуться раскаленным углем. После чего опять перегнать, вследствие получается жгучая вода и кровь - это и есть эликсир.

Позже такой рецепт был расшифрован. Оказалось, что меркурий, - это свинец, зеленый лев - его окись, красный - сурик, а черный дракон - порошок свинца с углем. Получилась обычная химическая реакция - перегонка уксусно-свинцовой соли. Таким образом, получились продукты, способные восстанавливать золото из растворов его солей.

Алхимия процветала и в середине XVII века. Тогда было сложно сказать, с каким веществом алхимики имели дело, а высокопоставленными лицами такие увлечения поддерживались, что и стимулировало развитие. Многие короли и императоры и сами были алхимиками и, кстати сказать, многие проведенные ими превращения - не совсем обман. Просто, скорее всего, в исходном веществе уже содержалось золото в том или ином виде.

Со временем число людей, веривших в алхимию, становилось все меньше. Это было вызвано тем, что алхимики объявили философский камень средством от всех болезней. И когда это не оправдывалось на практике, люди начинали сомневаться в алхимии.

Однако некоторые превращения металлов тогда еще объяснить не могли. Опыты многих в итоге давали золото. Это было связано с тем, что некоторые из природных руд содержат в себе какое-то количество золота изначально. И путем разных химических реакций его удавалось очистить.

В 1709 году известный алхимик Гобмерг получил золото, расплавляя серебро с сурьмяной рудой. Золота на выходе оказалось совсем немного, но он был уверен, что нашел секрет превращения металлов. По прошествии времени, когда смогли провести точный анализ руды, оказалось, что определенный процент золота там содержался с самого начала.

Осаждение иодида свинца

В 1783 аптекарь Каппель смог превратить в золото серебро при помощи мышьяка. Секрет его опыта оказался подобным: золото содержалось в мышьяковистой руде.

Ядерные превращения.

После открытия атома и реакций по его превращению получением золота занялись физики-ядерщики. И в 1935 году физик Демпстеру изучал масс-спектографические данные золота и пришел к выводу, что существует только один стабильный изотоп этого металла, с массовым числом 197. Это означало, что нужно искать такую ядерную реакцию, которая даст на выходе именно этот изотоп.

В 1940 году многие лаборатории начали изучать этот вопрос более подробно. Они проводили опыты по бомбардировке быстрыми нейтронами соседних с золотом элементов в таблице Менделеева, платины и ртути. Через год американские физики Шерр и Бэйнбридж доложили об успешных результатах: бомбардируя атомы ртути быстрыми нейтронами, они получили золото.

Но изотопы имели массовые числа 198, 199 и 200. Таким образом, они не совсем добились результата, золото получили, но оно существовало короткий промежуток времени. Следовательно, современные приверженцы алхимии не имели повода ликовать, а эксперименты необходимо было продолжать.

Из опытов Шерра и Бейнбриджа сделали вывод, что изотопы золота были получены из атомов ртути с соответствующими атомными числами. И такое предположение казалось оправданным. Вероятность осуществления ядерной реакции определяется эффективным сечением захвата ядра по отношению к частице, которая его бомбардирует.

Таким образом, было показано, что атомы ртути с массовыми числами 196 и 199 имеют больше всего шансов превратиться в золото. И после проведения реакции они действительно его получили. 100 грамм ртути превратили в 35 мкг золота. В 1950 году французский журнал «Атомы» написал, что цена такого золота получилась намного выше рыночной из-за дороговизны ядерных превращений. Поэтому популярности оно не обрело.

Получение золота-197 (его стабильного изотопа) можно было бы теоретически осуществить путем превращений определенных изотопов соседних элементов. Согласно карте нуклидов, золото-197 можно получить из ртути с таким же массовым числом. А также можно было бы получить из таллия-201, если бы этот элемент имел альфа-распад, чего нет.

Остается изотоп ртути-197, которого в природе не существует. Его бы можно было получить из таллия-197 или свинца-197. Это была бы единственная возможная реакция превращения в свинец. Но тут возникает новая загвоздка. Дело в том, что такого изотопа нет, его нужно сначала также создать путем ядерных превращений.

Таким образом, чисто теоретически получить из свинца золото возможно. А на практике его можно получить превращениями ртути. Но такой процесс имеет слишком высокую стоимость, что делает полученный металл «бесценным».

С самых древних времен золото было известно различным народам нашей планеты. Есть версия, что именно золото было первым металлом, с которым впервые познакомился человек. Есть данные о том, что в Древнем Египте золото добывали и использовали в изготовлении различных изделий еще в IV тысячелетии до нашей эры, в Индокитае и Индии во втором тысячелетии до нашей эры. Там золото служило материалом для изготовления монет, дорогостоящих украшений, а также предметов искусства и культовых вещей.

Золото выступает, пожалуй, самым важным элементом глобальной финансовой системы, ведь этот металл совершенно не подвержен коррозии, имеет привлекательный внешний вид, а запасы его совсем невелики. Запасы добытого золота на нашей планете оцениваются примерно в 32 тысячи тонн. К примеру, если все это золото сплавить воедино, получится куб, имеющий размер стороны всего 12 метров.

В соответствии со сложившейся вековой традицией чистоту золота измеряют в британских каратах. Один такой британский карат равняется одной двадцать четвертой части золотого сплава. Золото с маркой «24К» является абсолютно чистым, т.е. совершенно не имеет примесей. Примеси золота создаются специально для различных целей, для повышения пластичности или твердости металла, для изменения других качеств. Если сплав будет иметь марку «18К», это будет означать, что в данном сплаве содержится 18 частей золота и 6 частей различных примесей.

В русскоязычных странах принята другая система измерения чистоты золота, она отличается от общемировой. Чистоту золота в странах Союза Независимых Государств измеряют пробой. Значение пробы варьируется в пределах от нуля до тысячи, значение пробы показывает содержание золота в сплаве в тысячных долях. Например, вышеописанную марку «18К» можно пересчитать, в результате чего мы получим 750-ю пробу, «24К», т.е. чистое золото, обычно соответствует 996-й пробе и считается «практически чистым», иногда его используют при изготовлении дорогих ювелирных изделий. Золото более высокой пробы встречается крайне редко, его получение требует огромных издержек, обычно такое золото употребляют только в химии.

Чистое золото представляет собой мягкий металл, имеющий желтый цвет. Красноватый оттенок сплавам из золота, например, монетам и ювелирным изделиям, придают примеси других металлов, в частности зачастую встречается примесь меди. При изготовлении тонких золотых пленок, металл начинает просвечивать зеленым. Золото, как металл, обладает очень высоким показателем теплопроводности, в то же время, обладая довольно низким сопротивлением.

Биологические свойства

Механизм биологического воздействия золота не ясен до конца, но в последнее время стало известно, что золото входит в состав металлопротеидов, взаимодействует с медью и протеазами, которые гидролизуют коллаген, как и с эластазами и др. активными компонентами соединительных тканей. Золото вовлекается в процессы связки гормонов в тканях.

Микроэлемент золото может усиливать бактерицидное действие серебра. Оно оказывает антисептическое воздействие на вирусы и бактерии. Иногда возможно участие золота в улучшении иммунных процессов организма.

В организме человека содержится примерно 10 мг золота, около половины от данного количества - в костях. Распределение золота по организму зависит от растворимости соединений металла. Коллоидные соединения часто накапливаются в печени, а растворимые - в почках.

О биологической роли золота, а также о суточной потребности металла пока ничего конкретного не известно. Золото присутствует в зернах, стеблях и листьях кукурузы. Вода океанов содержит переменное количество золота (от ~0 до 65 мг/т). Летальная и токсическая и дозы для человека пока не определены.

Золото металлическое нетоксично, а органические производные, используемые как лекарственные препараты, наоборот. Отдельные органические соединения золота могут быть токсичными, накапливаться в печени, почках, гипоталамусе, и селезёнке, что может привести к дерматитам и органическим заболеваниям, тромбоцитопении и стоматитам.

Определение содержания золота в организме проводятся на основании изучения биосубстратов (биоптаты и кровь). При отравлении золотом повышается содержание копропорфирина в моче. Золото относится к потенциально-токсичным элементам.

Металлическое золото практически не всасывается, в то время как некоторые соли золота могут обладать токсичным действием, которое сходно с действием ртути.

Не глядя на то, что золото - инертный металл, у некоторых обладателей золотых украшений может развиться контактный дерматит. В некоторых случаях золото вызывает сенсибилизацию организма, это подтверждается в стоматологической практике, пластической хирургии и ряде иных случаев.

Отравление золотом бывает крайне редко. Негативное действие избытка золота легко снимается с помощью введения 2,3-димеркаптопропранола, у которого SH-группа, отрывает от SH-содержащих белков золото, и восстанавливает нормальные их свойства.

Проявления избытка золота: слюнотечение, металлический вкус во рту; рвота, спазмы

выделение белка с мочой; появление болезненных пятен на коже; боли по ходу нервов; панцитопения (лейкопения, тромбоцитопения); состояние возбуждения; кожные сыпи. понос; симптомы угнетения центральной нервной системы; усиленное потоотделение; коликообразные боли в кишечнике, боли в костях, суставах, мышцах; отеки ног; уменьшение массы тела, апластическая гипоплазия костного мозга; конъюнктивит;

зуд, воспаление кожи, повышение температуры тела, недомогание; боли в костях и суставах; генерализованная экзема; воспаление слизистых оболочек языка и полости рта;

боли в глотке, апластическая анемия; нефротический синдром, гломерулонефрит; рвота, понос.

Химические элементы, являющиеся антагонистами и синергистами золота, не установлены. В качестве вспомогательных препаратов возможно применение антитимоцитарного глобулина, андрогенов, кортикостероидов. В некоторых случаях показано применение стимуляторов гемопоэза, пересадка костного мозга.

В средние 20 века золото использовалось в лечении туберкулеза, проказы, сифилиса, эпилепсии, глазных болезней, злокачественных опухолей.

Сегодня препараты на основе солей золота используют в терапии ревматоидныго и псориатического артрита, синдрома Фелти, красной волчанки. Сюда относятся кризанол, ауранофин, и другие.

Во времена правления фараона Тутмоса III, добыча золота доходила до 50 т в год. Было время, когда для добычи золота труда там затрачивалось меньше, чем для добычи других металлов, а золото стоило дешевле, чем серебро, но данное богатейшее месторождение было целиком истощено еще в древности.

К концу XIX в. в Иркутской области нашли самородок массой 22,6 кг. Большая для крупных самородков была найдена на Урале. Самый крупный самородок - «Большой треугольник» с размерами 39 × 33 × 25,4 см и массой в 36,157 кг нашли на Южном Урале в 1842г. Он сейчас находится в Алмазном фонде. Крупнейший самородок в мире – «Плита Холтермана» имел размер 140 × 66 × 10 см и массу 285,76 кг состоял из золота и кварца. Из него выплавили 93,3 кг золота.

На сегодняшний день в ЮАР добыто около 50 тысяч тонн золота, в СССР и России - более 14 тысяч тонн, а в США – более 10 тысяч тонн (из которых в Калифорнии 3500 тонн), немного меньше в Австралии и Канаде.

На одной выставке демонстрировали небольшой отполированный золотой кубик, размер которого немного больше 5 см, а объявление гласило, что тот человек, который сможет поднять кубик двумя пальцами руки, сможет забрать его с собой. При этом организаторы совершенно ничем не рисковали: ни один силач не поднял бы пальцами скользкий слиток, который весит несколько килограммов.

Если золотыми слитками плотно заполнить комнату, площадь которой 20 кв.м и высота 3 м, масса золота составит 1150 тонн, что равняется весу тяжелого загруженного железнодорожного состава.

При синтезе менделевия мишенью послужила золотая фольга, на нее электрохимическим путем нанесли ничтожно малое количество (всего 1000000000 атомов) эйнштейния. Подобные золотые подложки ядерных мишеней использовались при синтезе других элементов.

Самородки золота не бывают чисто золотыми. В них обычно содержится много меди или серебра. В самородном золоте иногда присутствует теллур.

В пер. пол. XIX в. купец Шелковников отправился из Иркутска в Якутск. На стоянке Крестовая он узнал: эвенки (тунгусы), промышляющие птицу и зверя, порох покупают в фактории, а свиней (свинец) добывают сами. Оказалось, что по руслу реки Тонгуда можно было набрать кучу «мягких желтых камней», их можно было легко округлить, а их вес был таким же, как свиней. Купец сразу понял, что здесь речь шла о россыпном золоте. Вскоре в верховьях данной речки были организованы развернутые золотые прииски.

В кон. XIIIV в. химикам впервые удалось добыть коллоидные растворы золота. Но данные растворы имели фиолетовую окраску. А уже в 1905 году, под действием спирта на слабые растворы хлористого золота, получали коллоидные золотые растворы красного и синего цветов. Цвет такого раствора тесно связан с размером коллоидных частиц.

Изобретатель Эрнст Вернер Сименс, когда был молод, дрался на дуэли, в последствии он за это был засажен на несколько лет в тюрьму. Ученый сумел добиться разрешения администрации на организацию в камере лаборатории и даже в тюрьме продолжал опыты на гальванотехнике. Он разрабатывал метод золочения неблагородных металлов. Когда данная задача уже была близка к разрешению, наступило помилование. Вместо радости свободе, узник дал просьбу еще на некоторое время оставить его в тюрьме, закончить опыты. Но власти не отреагировали на просьбу Сименса, и выставили изобрателя из темницы. Ему пришлось заново оборудовать лабораторию, и уже дома заканчивать то, что начинал в тюрьме. Сименс все-таки получил патент на метод золочения, но это произошло намного позже, чем могло случиться.

История

Древнейшие золотые прииски располагались в Египте. Есть данные об изготовлении изделий из золота еще в V -м тыс. до н.э., т.е. во времена каменного века. В древности Египтяне добывали золото в Аравийско-Нубийской провинции, которая расположена между Красным морем и Нилом. За период царствования примерно 30-ти династий данная золотая жила дала около 3,5 тысяч тонн золота.

Ко времени захвата Римом египтянам удалось произвести около 6 тысяч тонн золота. Бесчисленные богатства гробниц фараонов были разграблены практически целиком.

Во времена античности золотоносные породы Испании одним лишь римлянам принесли около 1,5 тысяч тонн золота. Рудники Австро-Венгрии еще в средние века давали по 6,5 тонн ежегодно. На монетах того времени можно встретить надписи по латыни «из золота Дуная» или «из золота Рейна» и т.д. В Скандинавии золото добывалось мало, всего по несколько килограмм ежегодно. На сегодня европейские запасы золота почти исчерпаны. Путешествие Колумба позволило открыть Колумбию, в которой долгие годы была самая крупная в мире добыча золота. В Бразилии, Австралии и других странах в XVIII -XIX вв. находили также довольно богатые золотоносные россыпи.

В России долгое время не было собственного золота. Мнения ученых расходятся в отношении первой российской добычи. Видимо, первое золото добыли из Нерчинских руд в1704 году, где оно было вместе с серебром. Из серебра с содержанием золота на Московском монетном дворе выплавляли дорогой металл. Таким образом с 1743 по 1744 годы из серебряных монет было получено 2820 золотых червонцев с «Елизаветой». Данный метод был трудоемким и долгим, за более чем 50 лет удалось добыть таким методом менее 1 т золота. Есть слух, что знаменитые Демидовы в 1745 тайно выплавили 6 кг золота на собственных алтайских рудниках. В 1746 г. рудники перешли в собственность семьи царя.

На Урале в 1745 году был открыт первый прииск рудного золота. Это позволило начать промышленную добычу металла. За XVIII век в России было добыто около всего 5 т золота, а вот за XIX век уже в 400 раз больше. Открытое в 1840-х Енисейское месторождение вывело Россию на 1-е место по золотодобыче среди стран всего мира. К концу XIX в в России добывали около 40 т золота в год. До 1917 года по официальным данным было добыто примерно 2754 т, а по оценкам - более 3000 т.

Издавна из золота делали монеты. До конца Первой мировой войны золото выступало мерилом всех мировых валют, а бумажные банкноты были лишь документами, удостоверяющими право собственности на золото и свободно обменивались на золото.

В 1792 г унция золота в США стоила 19,3$, а в 1834 г стоимость изменилась до 20,67$. Это вызвано недостаточными золотыми запасами страны. После первой мировой войны, во время депрессии в 1934 г за унцию золота брали 35 долларов. В 1944 г на после принятия Бреттон-Вудского соглашения, в результате которого основной валютой стал доллар США, а золото превратилось в резервную валюту.

Экономические волны нестабильности США вынудили увеличить стоимость золота до 38$ за унцию в 1971 г, а затем до 42,22$ в 1973. В 1976 г было вступило в силу решение об устранении привязки валют к золоту, об установлении плавающих курсов. Таким образом, золото перестало быть валютой, а доллар стал резервной валютой.

В результате всех этих изменений золото стало объектом инвестирования. В 1974 г. Цена на золото повысилась до 195$ за унцию, в 1978 – 200$ за унцию, а к 1980 составила целых 850$ за унцию, что долго оставалось рекордом. В последствии цена подала до 1987 г, в котором составила 500$ за унцию.Цена на золото особенно быстро упала в 96-99 гг., с 420 на 260 $ за 1 унцию.

Чем было связано данное падение доподлинно не известно. Но нестабильность американской и мировой экономики стала основанием для последующего роста стоимости золота. Уже к 2004 году стоимость унции золота достигла 450 $. Но уже в 2009 году стоимость унции золота перешагнула отметку в 1000$. В форме инвестиций золото выступает в виде монет или в виде слитков.

Нахождение в природе

В земной кроме золота содержится очень мало, всего по массе около 4,3·10 -7 %. В среднем в тонне горных пород содержится 4 миллиграмма золота. Золото представляет собой один из самых редких металлов на земле. На нашей планете золота в три раза меньше чем редкого палладия, в пятнадцать раз меньше серебра, в триста раз меньше вольфрама, в шестьсот раз меньше урана и в десять тысяч раз меньше мели. Если предположить, что все земное золото было бы рассеяно равномерно по планете, как в морской воде, то добыча металла стала бы невозможной. Но золото имеет свойство активно мигрировать, к примеру, с подземными водами, с растворенным кислородом. В последствии таких миграционных процессов содержание золота в некоторых метах значительно увеличивается: кварцевые золотоносные жилы, золотоносный песок.

Золото может быть рудным и рассыпным. Рудное золото имеет вид мелких золотинок (0,0001 – 1 мм) вкрапленных в кварц. В данном виде металл встречается в кварцевых породах в виде тонких включений, иногда в виде мощных жил, которые пронизывают сульфидные руды - медный колчедан CuFeS 2 , серный колчедан FeS 2 , сурьмяный блеск Sb 2 S 3 и другие. Другой формой природного золота являются его очень редкие минералы, в составе которых золото находится в форме химических соединений (наиболее часто – с теллуром, с ним золото образует кристаллы серебристо-белого цвета, реже они имеют желтый оттенок): монтбрейит Au 2 Te 3 , калаверит AuTe 2 , мутманнит (Ag,Au)Te (представленные скобки указывают на то, что данные элементы могут присутствовать в минерале в различных пропорциях), сильванит (Ag,Au) 2 Te 4 , креннерит (Ag,Au)Te 2 , монтбрейит (Au,Sb) 2 Te 3 , ауростибит AuSb 2 , петцит Ag 3 AuTe 2 , аурикуприд Cu 3 Au, аурантимонат AuSbO 3 , фишессерит Ag 3 AuSe 2 , тетрааурикуприд AuCu, нагиагит Pb 5 Au(Te,Sb)4S 5–8 и другие.

Иногда золото может присутствовать в качестве примесей в разных сульфидных минералах, например таких, как пирит, халькопирит, сфалерит и других. Самые современные методы химического анализа дают возможность обнаружить присутствие даже ничтожно малых количество «аурума» в организмах животных и растений, в коньяках и винах, в морской воде и минеральных водах.

В процессе геологических изменений некоторая часть золота уносилась из местоположения первичного залегания и заново откладывалась в других местах вторичного залегания, в результате чего образовывалось так называемое рассыпное золото, представляющее собой продукт процесса разрушения фундаментальных месторождений, накапливающихся в долинах рек. Здесь крайне редко бывают случаи находок довольно крупных золотых самородков, которые зачастую имеют причудливую форму. Некоторые из этих месторождений образовались около 20-30 тысяч лет до нашей эры. Самое старое месторождение (по оценкам ученых ему примерно 3 миллиарда лет) на Земле одновременно является и самым богатым. Располагается оно в Южной Африке и простирается вдоль горной гряды Витватерсранд (что в переводе с голландского языка означает «Край белой воды»).

Самородное золото не является золотом химически чистым. В нем всегда, без исключения, есть некоторые примеси, часто даже в приличных количествах. Примеси серебра могут составлять от 2% до 50%, примеси меди обычно составляют до 20% смеси, в самородке могут содержаться железо, свинец, ртуть, висмут, теллур, металлы платиновой группы и другие. Природный сплав золота и серебра, в котором примерно 15-20% серебра и незначительная примесь меди, в античной Греции назвался электроном (у римлян звучало как «электрум»). Этому послужил его желтый цвет, по-гречески слово «elektor» означает солнце, светило, откуда и пошло греческой «elektron», т.е. янтарь.

Применение

В настоящее время, имеющееся в мире золото, распределено примерно так: 10 % — в промышленности, 45% у частных лиц (слитки и ювелирные изделия) и 45% - централизованные запасы (стандартные слитки химически чистого золота).

В 2005 г Рик Мунарриц задался вопросом: куда инвестировать выгоднее - в золото или в поисковую систему Google?. Тогда стоимость акции Google и унции золота была на бирже одинаковой. К концу 2008-го года торги по Google были закрыты на 307 долларпх за акцию, а по унции золота - 866 долларов.

Золото выступает важнейшим элементом глобальной финансовой системы, т.к. данный металл не подвергается коррозии, обладает многими сферами технического применения, а его запасы невелики. Золото почти не терялось во время исторических катаклизмов, оно лишь переплавлялось и накапливалось. На сегодняшний день банковские резервы золота в мире оцениваются в 32 тыс. тонн. К примеру, если все это золото сплавить воедино, получится куб, имеющий размер стороны всего 12 метров.

Еще в древности золото использовалось различными народами в качестве материала для изготовления денег. До сих пор самым хорошо сохранившимся памятником древности остаются золотые монеты. Но только к XIX веку золото окончательно утвердилось как монопольный денежный товар. Не зря период с 1817 до 1914 года называют «золотым веком». Вплоть до окончания Первой мировой войны золото продолжало оставаться мерилом всех существующих на то время валяют. Бумажные же купюры в то далекое время служили лишь документами, удостоверяющими право собственности на определенную часть золота, банкноты в свободном порядке обменивались на золото.

По своей механической прочности и химической стойкости золото уступает платиноидам, но оно незаменимо в качестве материала для изготовления электрических контактов. Именно поэтому гальванические покрытия золотым напылением разъёмов, контактных поверхностей, печатных плат, а также золотые проводники используются в микроэлектронике очень широко.

Золото используется как мишень в ядерных исследованиях, как покрытие зеркал, которые работают в инфракрасном дальнем диапазоне, как специальная оболочка в нейтронной бомбе.

Припои золота отлично смачивают разные металлические поверхности, применяются для пайки металлов. Изготовленные из мягких золотых сплавов тонкие прокладки используют в технике сверхвысокого вакуума.

Позолота металлов широко используется для защиты от коррозии. Хоть такое покрытие неблагородных металлов и имеет существенные недостатки, оно распространено еще и потому, что готовое изделие становится дорогим с виду, «золотым». Золото было зарегистрировано как пищевая добавка Е175.

Традиционно крупнейшим потребителем золота выступает ювелирная промышленность. Ювелирные предметы не выплавляют из чистого золота, их изготавливают из сплавов с золота с другими металлами, которые значительно превосходят золото по стойкости и прочности. Для этого служат такие сплавы, как Au-Ag-Cu, они могут содержать цинк, никель, кобальт, палладий. Стойкость таких сплавов к коррозии определяются, обычно, содержанием золота, а их механические свойства и цветовые оттенки - соотношением меди и серебра.

Значительные количества золота до недавнего времени потребляла стоматология: из сплавов золота и серебра, меди, никеля, платины, цинка изготовляют зубные протезы и коронки.

В состав отдельных медицинских препаратов входят соединения золота. Они используются при лечении ревматоидных артритов, туберкулёза, и др. При лечении злокачественных опухолей используют радиоактивное золото.

Производство

На данный момент самым крупным поставщиком мирового рынка золота выступает Южная Африка, в которой шахты достигли глубины уже в 4 км. Рудник Вааль-Рифс в ЮАР является самым крупным в мире. В процессе переработки 10 млн. т руды там извлекается около 85 т золота. В ЮАР ежедневно добывают около 2 т золота. В ЮАР производство золота является основным производством страны.

В последствии концентрирования золота в природе для добычи теоретически доступна лишь десятая часть. Добыча золота начиналась с самородков, которые ярко блестят и легко заметны. Но таких самородков очень мало, поэтому важнейшим способом с древнейших времен стало промывание песка.

Золото примерно в 8 раз тяжелее песка и 20 раз тяжелее воды, поэтому можно вымывать золото из песка при помощи струи воды. Древнейший способ вымывания отражен в древнегреческом мифе о золотом руне, т.е. крупинки золота после вымывания откладывались на бараньей шкуре. Золотые россыпи раньше довольно часто встречались в реках, веками подтачивающих золотоносные породы. Но уже к началу XX в таких местах почти не осталось, а основным источником добычи золота стали рудные залежи. На сегодняшний день добыча золота из руды стала механизированной, но, несмотря на это, процесс остается очень сложным и порой прячется глубоко под землей. В последнее время стали исходить из экономической эффективности при поиске месторождений. Обоснованно, что при содержании 2-3 г золота в 1 тонне руды, а если содержание составляет 10 г и больше, оно уже считается богатым. Среди всех затрат. используемых на геологоразведочные работы, затраты на поиски золотых руд занимают от 50 до 80%.

Существует старый ртутный способ добычи золота из руды. Основан он на том, что ртуть хорошо смачивает золото, не растворяя его, так же как и вода хорошо смачивает стекло, не растворяя его. Размолотую золотоносную руду встряхивали в бочках, а на их дне находилась ртуть. Частички золота прилипали к ртути, смачиваясь ей отовсюду. Т.к. цвет золотых частиц при этом исчезает, кажется, что золото «растворилось». После ртуть отделяли от породы и нагревали. Летучая ртуть убиралась, оставалось золото в неизменном виде. Недостатки: ртуть обладает высокой ядовитостью, неполнота выделения золота (мелкие крупицы).

Есть и более современный способ - выщелачивание цианидом натрия, когда даже мелкие крупинки переводятся в водорастворимые соединения. Из водного раствора извлекается золото, к примеру, извлекают при помощи цинкового порошка: 2Na + Zn = Na + 2Au. Процесс позволяет извлечь остатки золота из заброшенных разработок, превращая их в совершенно новое месторождение. Есть и способ подземного выщелачивания, при котором раствор цианида закачивается в скважины, по трещинам он проникает внутрь породы и растворяет золото, а после раствор выкачивают с других скважин. Цианид будет переводить в раствор с золотом, и другие металлы, которые образуют цианидные комплексы.

Другим бедным но постоянным источником добычи золота являются промежуточные продукты медного, уранового, свинцово-цинкового и др. производств. Золото часто соседствует с др. металлами. При рафинировании меди, благородные металлы после растворения анода скапливаются под анодом в шламе. Данный шлам является важным источником получения золота, которое добывается тем больше, чем масштабнее производство основных металлов.

Вторичное золото получают из бракованных или отработавших изделий электроники. Важным источником вторичного золота (около 500 т в год) является золотой лом.

Наряду с мелкими крупицами иногда находят и крупные самородки, о которых пишут в газетах и говорят по радио и ТВ. Большая для крупных самородков была найдена на Урале. Самый крупный самородок - «Большой треугольник» с размерами 39 × 33 × 25,4 см и массой в 36,157 кг нашли на Южном Урале в 1842г. Он сейчас находится в Алмазном фонде. Крупнейший самородок в мире – «Плита Холтермана» имел размер 140 × 66 × 10 см и массу 285,76 кг состоял из золота и кварца. Из него выплавили 93,3 кг золота.

Физические свойства

Золото представляет собой кубический металл желтого цвета. Кусковое золото дает желтый отраженный цвет, золотая фольга особо тонкого изготовления на просвет может быть синей или зеленой, пары золота зеленовато-желтого цвета. Коллоидные растворы с содержанием золота имеют различную окраску, все зависит от степени дисперсности (к примеру, при попадании соединений золота на человеческую кожу образуется коллоид имеющий фиолетовую окраску).

Брутто-формула (по системе Хилла): Au. Формула в виде текста имеет вид: Au. Молекулярная масса золота составляет (в а.е.м.) 196,97. Температура плавления металла(в градусах по Цельсию)равна 1063,4, температура кипения (в градусах по Цельсию) составляет 2880. Растворимость золота (в г/100 г либо характеристика): в воде не растворимо; в ртути - 0,13 (при температуре 18°C); в этаноле не растворимо.

Содержание золота в составе земной коры равняется 0,0000005%. В природе встречается чаще всего в самородном виде (самый крупный в мире самородок весил 112 килограмм). Известны минералы золота по большей части теллуридной природы, например, калаверит, креинерит, ильванит, ауростибит, петцит. Среднее содержание золота месторождений эксплуатируемых на сегодняшний день составляет 0,001%. В воде мировых океанов содержание растворенного золота составляет 0,0000000005%. Если рассматривать живые организмы, то больше всего золота содержится в зернах, стеблях и листьях кукурузы.

Плотность золота как металла составляет 19,3 (при температуре 20°C, г/см3). Значение давления золотых паров (в мм.рт.ст.) составляет 0,01 (при температуре 1403°C), 0,1 (при температуре 1574°C), 10 (при температуре 2055°C) 100 (при температуре 2412°C)ю Показатель поверхностного натяжения металла (в мН/м)составляет 1120 (при температуре 1200°C). Удельная теплоемкость металла при сохранении постоянного давления (в Дж/г·K) составляет 0,132 (при температуре 0-100°C). Стандартная энтальпия образования золота ΔH (298 К, кДж/моль) равна 0 (т). Показатель стандартной энергии Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль) составляет 0 (т). Значение стандартной энтропии образования S (298 К, Дж/моль·K) равно 47,4 (т). Стандартная мольная теплоемкость золота Cp (298 К, Дж/моль·K)составляет 25,4 (т). Показатель энтальпии плавления золота ΔHпл (кДж/моль) равен 12,55. Ну а Энтальпия кипения золота ΔHкип (кДж/моль) составляет 348,5.

Золото имеет очень высокую тягучесть, ковкость, а также тепло- и электропроводность. Золото очень хорошо сваривается и паяется. Золото практически полностью отражает инфракрасное излучение. Встречающееся в природе золото имеет всего один изотоп - Au-197. Показатель твердости золота по Моосу составляет 2,5. Чистое золото слишком мягко, оно не годится для каких-то изделий. Для повышения твердости к золоту всегда добавляются другие металлы, к примеру, медь или серебро.

Золото является одним из самых тяжелых металлов: плотность металла, как было сказано выше, составляет 19,3 г/см3. Большую массу, чем золото имеют лишь осмий, иридий, платина и рений. На одной выставке демонстрировали небольшой отполированный золотой кубик, размер которого немного больше 5 см, а объявление гласило, что тот человек, который сможет поднять кубик двумя пальцами руки, сможет забрать его с собой. При этом организаторы совершенно ничем не рисковали: ни один силач не поднял бы пальцами скользкий слиток, который весит несколько килограммов. Если золотыми слитками плотно заполнить комнату, площадь которой 20 кв.м и высота 3 м, масса золота составит 1150 тонн, что равняется весу тяжелого загруженного железнодорожного состава.

Химические свойства

Золото является относительно инертным металлом, в нормальных условиях золото не вступает в реакцию с большинством кислот, не образует оксидов, из-за чего и относится к благородным металлам, но в отличие от обычных металлов, которые легко разрушаются под действием окружающей среды. Было открыто, что царская водка растворяет золото, а это поколебало уверенность в инертности металла.

За тысячелетия химики провели много разных экспериментов с золотом, в результате оказалось, что золото не на столько инертно, как неспециалисты думают об этом. Но вот, сера и кислород (которые агрессивны по отношению почти ко всем металлам, особенно после нагревания), не действуют на золото при любой температуре. Исключение составляют лишь поверхностные атомы золота. При достижении 500-700°С атомы образуют тонкий, но сильно устойчивый оксид, который не разлагается в течение 12 ч при нагревании до 800°С. Например, Au 2 O 3 или AuO(OH). Данный оксидный слой был найден на поверхности самородного золота.

Золото не реагирует и с азотом, водородом, углеродом, фосфором, а галогены при нагревании реагируют с золотом, образуя AuBr 3 , AuF 3 , AuCl 3 , и AuI. Легко, даже в комнатной температуре проходит реакция с бромной и хлорной водой. С данными реактивами встречаются химики. Опасность для золотых колец в быту представляет йодная настойка, т.е. водно-спиртовый раствор йода и йодида калия: 2Au + I 2 + 2KI = 2K.

Срели стандартных потенциалов золото располагается правее водорода, именно поэтому оно не вступает в реакции с неокисляющими кислотами. Растворяется золото в нагретой селеновой кислоте:

2Au + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O,

В также в концентрированной соляной кислоте в процессе пропускания через раствор хлора:

2Au + 3Cl 2 + 2HCl = 2H

Если аккуратно упаривать получаемый раствор, ест ьвозможность получать кристаллы золотохлористоводородной кислоты HAuCl 4 ·3H 2 O.

После восстановления солей золота оловянным дихлоридом, образуется стойкий ярко-красный коллоидный раствор (т.е. "кассиев пурпур"). Некоторые оксиды золота (напр.,АuО 2 и Аu 2 O 3) можно получить лишь испаряя металл на высокой температуре в условии вакуума. Гидроксид Аu(ОН) 3 при действии особо сильных щелочей выпадает в осадок в виде раствора АuCl 3 . Соль Au(ОН) 3 с основанием - аурат - образуются при растворении его в сильных щелочах. Золото вступает в реакцию с водородом, образуя гидрид, при достижении давления 28 - 65*10 -8 Па и температуры более 3500°С. Сульфоаурат MeAuS образуется в реакции золота с гидросульфидом щелочных металлов в высокой температуре. Существуют сульфиды золота Au 2 S и Аu 2 S 3 , но они метастабильны, распадаются, выделяя металлическую фазу.

Золото легко растворяется царской водкой: Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O. После выпаривания раствора выделяются кристаллы золотохлористоводородной кислоты HAuCl 4 ·3H 2 O. Еще арабский алхимик Гебер (9–10 вв.) Знал царскую водку, которая способна растворять золото. В серной кислоте золото может растворяться с окислителями: йодной кислотой, азотной кислотой, диоксидом марганца. В растворах цианидов с доступом кислорода золото растворяется, образуя очень прочные дицианоаураты: 4Au + 8NaCN + 2H 2 O + O 2 = 4Na + 4NaOH; данная реакция залегает в основе очень важного индустриального метода извлечения рудного золота.

Существуют органические соединения золота. Действием хлорида золота (III) с ароматическими соединениями получаются соединения, которые устойчивы к кислороду, воде и кислотам, к примеру: AuCl 3 + C 6 H 6 = C 6 H 5 AuCl 2 + HCl. Органические производные металла(I) стабильны лишь в присутствии лигандов, координационно связанных с золотом, у примеру, триэтилфосфин: CH 3 Au·P(C 2 H 5) 3 .

В 1935 году американскому физику Артуру Демпстеру удалось провести масс-спектрографическое определение изотопов, содержащихся в природном уране. В ходе опытов Демпстер изучил также изотопный состав золота и обнаружил только один изотоп - золото-197. Никаких указаний на существование золота-199 не было. Некоторые ученые предполагали, что должен существовать тяжелый изотоп золота, ибо золоту в то время приписывали относительную атомную массу 197,2. Однако золото является моноизотопным элементом. Поэтому желающим искусственным путем получить этот вожделенный благородный металл все усилия необходимо направить на синтез единственного устойчивого изотопа - золота-197.

Известия об успешных опытах по изготовлению искусственного золота всегда вызывали беспокойство в финансовых и правящих кругах. Так было во времена римских правителей, так осталось и теперь. Поэтому не удивительно, что сухой отчет об исследованиях Национальной лаборатории в Чикаго группы профессора Демпстера еще недавно вызвал возбуждение в капиталистическом финансовом мире: в атомном реакторе можно из ртути получить золото! Это - самый последний и убедительный случай алхимического превращения.

Началось это еще в 1940 году, когда в некоторых лабораториях ядерной физики начали бомбардировать быстрыми нейтронами, полученными с помощью циклотрона, соседние с золотом элементы - ртуть и платину. На совещании американских физиков в Нэшвилле в апреле 1941 года А. Шерр и К. Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета доложили об успешных результатах таких опытов.

Они направили разогнанные дейтроны на литиевую мишень и получили поток быстрых нейтронов, который был использован для бомбардировки ядер ртути. В результате ядерного превращения было получено золото! Три новых изотопа с массовыми числами 198, 199 и 200. Однако эти изотопы не были столь устойчивыми, как природный изотоп - золото-197. Испуская бета-лучи, они по истечении нескольких часов или дней снова превращались в устойчивые изотопы ртути с массовыми числами 198, 199 и 200. Следовательно, у современных приверженцев алхимии не было повода для ликования. Золото, которое вновь превращается в ртуть, ничего не стоит: это обманчивое золото. Однако ученые радовались успешному превращению элементов. Они смогли расширить свои познания об искусственных изотопах золота.

В основе "трансмутации", проведенной Шерром и Бейнбриджем, лежит так называемая (n, p) -реакция: ядро атома ртути, поглощая нейтрон n, превращается в изотоп золота и при этом выделяется протон р.

Природная ртуть содержит семь изотопов в разных количествах: 196 (0,146 %), 198 (10,02 %), 199 (16,84 %), 200 (23,13 %), 201 (13,22 %), 202 (29,80 %) и 204 (6,85 %). Поскольку Шерр и Бейнбридж нашли изотопы золота с массовыми числами 198, 199 и 200, следует полагать, что последние возникли из изотопов ртути с теми же массовыми числами. Например: Hg + n =Au + р Такое предположение кажется оправданным - ведь эти изотопы ртути являются довольно распространенными.

Вероятность осуществления какой-либо ядерной реакции определяется, прежде всего, так называемым эффективным сечением захвата атомного ядра по отношению к соответствующей бомбардирующей частице. Поэтому сотрудники профессора Демпстера, физики Ингрем, Гесс и Гайдн, пытались точно определить эффективное сечение захвата нейтронов природными изотопами ртути. В марте 1947 года они смогли показать, что изотопы с массовыми числами 196 и 199 обладают наибольшим сечением захвата нейтронов и потому имеют наибольшую вероятность превращения в золото. В качестве "побочного продукта" своих экспериментальных исследований они получили... золото! Точно 35 мкг, полученных из 100 мг ртути после облучения замедленными нейтронами в атомном реакторе. Это составляет выход 0,035 %, однако если найденное количество золота отнести лишь к ртути-196, то получится солидный выход в 24 %, ибо золото-197 образуется только из изотопа ртути с массовым числом 196.

С быстрыми нейтронами часто протекают (n, р)-реакции, а с медленными нейтронами - преимущественно (n,()-превращения. Золото, открытое сотрудниками Демпстера, образовалось следующим образом: Hg + n = Hg* + (Hg* + e[-] = Au Образующаяся по (n, ()-процессу неустойчивая ртуть-197 превращается в устойчивое золото-197 в результате К-захвата (электрона с К-оболочки своего собственного атома).

Таким образом, Ингрем, Гесс и Гайдн синтезировали в атомном реакторе ощутимые количества искусственного золота! Несмотря на это, их "синтез золота" никого не встревожил, поскольку о нем узнали лишь ученые, тщательно следившие за публикациями в "Физикл ревью". Отчет был кратким и наверняка недостаточно интересным для многих из-за своего ни о чем не говорящего заголовка: "Neutron cross-sections for mercury isotopes" (Эффективные сечения захвата нейтронов изотопами ртути). Однако случаю выло угодно, чтобы через два года, в 1949 году, чересчур ретивый журналист подхватил это чисто научное сообщение и в крикливо-рыночной манере провозгласил в мировой прессе о производстве золота в атомном реакторе. Вслед за этим во Франции произошла крупная неразбериха при котировании золота на бирже. Казалось, что события развиваются именно так, как представлял себе Рудольф Дауман, предсказавший в своем фантастическом романе "конец золота".

Однако искусственное золото, полученное в атомном реакторе, заставляло себя ждать. Оно никак не собиралось затоплять рынки мира. Кстати, профессор Демпстер в этом и не сомневался. Постепенно французский рынок капитала вновь успокоился. В этом не последняя заслуга французского журнала "Атомы", который в январском номере 1950 года поместил статью: "La transmutation du mercure en or" (Трансмутация ртути в золото).

Хотя журнал в принципе признавал возможность получения золота из ртути методом ядерной реакции, однако своих читателей он уверял в следующем: цена такого искусственного благородного металла будет во много раз выше, чем природного золота, добытого из самых бедных золотых руд! Сотрудники Демпстера не могли отказать себе в удовольствии - получить в реакторе некоторое количество такого искусственного золота. С тех пор этот крошечный любопытный экспонат украшает Чикагский музей науки и промышленности. Этим раритетом - свидетельством искусства "алхимиков" в атомную эру - можно было полюбоваться во время Женевской конференции в августе 1955 года.

С точки зрения ядерной физики возможны несколько превращений атомов в золото. Мы наконец откроем тайну философского камня и расскажем, как можно сделать золото. Подчеркнем при этом, что единственно возможный путь - это превращение ядер. Все другие дошедшие до нас рецепты классической алхимии ничего не стоят, они приводят лишь к обману.

Устойчивое золото, Au, можно было бы получить путем радиоактивного распада определенных изотопов соседних элементов. Этому нас учит так называемая карта нуклидов, в которой представлены все известные изотопы и возможные направления их распада. Так, золото-197 образуется из ртути-197, излучающей бета-лучи, либо из такой ртути путем К-захвата. Можно было бы также получить золото из таллия-201, если бы этот изотоп испускал альфа-лучи. Однако этого не наблюдается. Как же получить изотоп ртути с массовым числом 197, которого нет в природе? Чисто теоретически его можно получить из таллия-197, а последний - из свинца-197. Оба нуклида самопроизвольно с захватом электрона превращаются соответственно в ртуть-197 и таллий-197. Практически это была бы единственная, хотя и только теоретическая, возможность сделать золото из свинца. Однако свинец-197 тоже лишь искусственный изотоп, который надо сначала получить ядерной реакцией. С природным свинцом дело не пойдет.

Изотопы платины Pt и ртути Hg тоже получают только ядерными превращениями. Реально осуществимыми являются лишь реакции, в основе которых лежат природные изотопы. В качестве исходных веществ для этого подходят только Hg, Hg и Pt. Эти изотопы можно было бы бомбардировать разогнанными нейтронами или альфа-частицами с тем, чтобы прийти к следующим реакциям: Hg + n = Hg* + (Hg + n = Hg* + 2n Pt + He = Hg* + n С таким же успехом можно было бы получить искомый изотоп платины из Pt путем (n, ()-превращения либо из Hg путем (n, () -процесса. При этом, конечно, нельзя забывать, что природное золото и платина состоят из смеси изотопов, так что в каждой случае приходится учитывать конкурирующие реакции. Чистое золото придется в конце концов выделять из смеси различных нуклидов и непрореагировавших изотопов. Процесс этот будет требовать больших затрат. От превращения платины в золото вообще придется отказаться из экономических соображений: как известно, платина дороже золота.

Другим вариантом синтеза золота является непосредственное ядерное превращение природных изотопов, например, по следующим уравнениям: Hg + р =Au + He Hg + d = Au + He К золоту-197 привел бы также ((, р) -процесс (ртуть-198), ((, р) -процесс (платина-194) или (р, () либо (d, n)-превращение (платина-196).

Вопрос заключается лишь в том, возможно ли это практически, а если да, то рентабельно ли это вообще по упомянутым причинам. Экономичной была бы только длительная бомбардировка ртути нейтронами, которые имеются в реакторе в достаточной концентрации. Другие частицы пришлось бы получать или ускорять в циклотроне - такой метод, как известно, дает лишь крошечные выходы веществ.

Если природную ртуть подвергнуть в реакторе действию потока нейтронов, то кроме устойчивого золота образуется главным образом радиоактивное. Это радиоактивное золото (с массовыми числами 198, 199 и 200) имеет очень малую продолжительность жизни и в течение нескольких дней вновь превращается в исходные вещества с испусканием бета-излучения: Hg + n= Au* + p Au = Hg + e[-] (2,7 дня) Исключить обратное превращение радиоактивного золота в ртуть, то есть разорвать этот Circulus vitiosus, ни в коем случае не удается: законы природы нельзя обойти.

В этих условиях менее сложным, чем "алхимия", кажется синтетическое получение дорогостоящего благородного металла - платины. Если бы удалось направить бомбардировку нейтронами в реакторе так, чтобы происходили преимущественно (n, ()-превращения, то можно было бы надеяться получить из ртути значительные количества платины: все распространенные изотопы ртути - Hg, Hg, Hg - превращаются в устойчивые изотопы платины - Pt, Pt и Pt. Конечно, и здесь очень сложен процесс выделения синтетической платины.

Фредерик Содди еще в 1913 году предложил путь получения золота ядерным превращением таллия, ртути или свинца. Однако в то время ученые ничего не знали об изотопном составе этих элементов. Если бы предложенный Содди процесс отщепления альфа-и бета-частиц мог быть осуществлен, следовало бы исходить из изотопов Tl, Hg, Pb. Из них в природе существует лишь изотоп Hg, смешанный с другими изотопами этого элемента и химически неразделимый. Следовательно, рецепт Содди был неосуществим.

То, что не удается даже выдающемуся исследователю атома, не сможет, конечно, осуществить профан. Писатель Дауман в своей книге "Конец золота", вышедшей в 1938 году, сообщил нам рецепт, как превратить висмут в золото: отщеплением двух альфа-частиц от ядра висмута с помощью рентгеновских лучей большой энергии. Такая ((, 2()-реакция не известна и до настоящего времени.

Помимо этого, гипотетическое превращение Bi + (= Au + 2(не может идти и по другой причине: не существует устойчивого изотопа Bi. Висмут - моноизотопный элемент! Единственный же природный изотоп висмута с массовым числом 209 может дать по принципу реакции Даумана - только радиоактивное золото-201, которое с периодом полураспада 26 мин снова превращается в ртуть. Как видим, герой романа Даумана, ученый Баргенгронд, и не мог получить золото! Теперь нам известно, как действительно получить золото. Вооруженные знанием ядерной физики рискнем на мысленный эксперимент: 50 кг ртути превратим в атомном реакторе в полновесное золото - в золото-197. Настоящее золото получается из ртути-196. К сожалению, этого изотопа содержится в ртути только 0,148 %. Следовательно, в 50 кг ртути присутствует лишь 74 г ртути-196, и только такое количество мы можем трансмутировать в истинное золото.

Вначале будем оптимистами и положим, что эти 74 г ртути-196 можно превратить в такое же количество золота-197, если подвергнуть ртуть бомбардировке нейтронами в современном реакторе производительностью 10 нейтронов/(см*с). Представим себе 50 кг ртути, то есть 3,7 л, в виде шара, помещенного в реактор, тогда на поверхность ртути, равную 1157 см, в каждую секунду будет воздействовать поток 1,16 * 10 нейтронов. Из них на 74 г изотопа-196 воздействуют 0,148 %, или 1,69 * 10 нейтронов.

Следовательно, в нашем распоряжении имеется 1,69 * 10 нейтронов в секунду для того, чтобы превратить атомы ртути-196. Сколько же это, собственно, атомов? Один моль элемента, то есть 197 г золота, 238 г урана, 4 г гелия, содержит 6,022 * 10 атомов. Приблизительное представление об этом гигантском числе мы сможем получить лишь на основе наглядного сравнения. Например, такого: представим себе, что все население земного шара 1990 года - примерно 6 миллиардов человек - приступило к подсчету этого количества атомов. Каждый считает по одному атому в секунду.

За первую секунду сосчитали бы 6 * 10 атомов, за две секунды - 12 * 10 атомов и т. д. Сколько времени потребуется человечеству в 1990 году, чтобы сосчитать все атомы в одном моле? Ответ ошеломляет: около 3 200 000 лет! 74 г ртути-196 содержат 2,27 * 10 атомов. В секунду с данным потоком нейтронов мы можем трансмутировать 1,69*10 атомов ртути. Сколько времени потребуется для превращения всего количества ртути-196? Вот ответ: потребуется интенсивная бомбардировка нейтронами из реактора с большим потоком в течение четырех с половиной лет! Эти огромные затраты мы должны произвести, чтобы из 50 кг ртути в конце концов получить только 74 г золота, и такое синтетическое золото надо еще отделить от радиоактивных изотопов золота, ртути и др.

Да, это так, в век атома можно сделать золото. Однако процесс слишком дорог. Золото, полученное искусственно в реакторе, бесценно. Проще было бы продавать в качестве "золота" смесь его радиоактивных изотопов. Может быть, писатели-фантасты соблазнятся на выдумки с участием этого "дешевого" золота? "Mare tingerem, si mercuris esset" (Я море бы превратил в золото, если бы оно состояло из ртути). Это хвастливое высказывание приписывали алхимику Раймундусу Луллусу. Предположим, что мы превратили не море, но большое количество ртути в 100 кг золота в атомном реакторе. Внешне неотличимое от природного, лежит перед нами это радиоактивное золото в виде блестящих слитков. С точки зрения химии это - тоже чистое золото. Какой-нибудь Крез покупает эти слитки по сходной, как полагает, цене. Он и не подозревает, что в действительности речь идет о смеси радиоактивных изотопов Au и Au, период полураспада которых составляет от 65 до 75 ч. Можно представить себе этого скрягу, увидевшего, что его золотое сокровище буквально утекает сквозь пальцы. За каждые три дня его имущество уменьшается наполовину, и он не в состоянии это предотвратить; через неделю от 100 кг золота останется только 20 кг, через десять периодов полураспада (30 дней) - практически ничего (теоретически это еще 80 г). В сокровищнице осталась только большая лужа ртути. Обманчивое золото алхимиков!

В середине прошлого века весь мир облетела весть, что ученым удалось синтезировать искусственным путем золото. Многие восприняли это известие, как долгожданную весть о подтверждении получения философского камня. Но не все так просто, как хотелось бы. Полученное золото никакого отношения к философскому камню не имело.

Не секрет, что многие алхимики средневековья занимались поиском философского камня лишь для того, чтобы как-то убедить своих покровителей в выделении средств на их химические опыты и изучение оккультных наук. В результате человечество получило богатейшее знание о свойствах химических веществ. Со временем были забыты оккультные знания и лишь до нашего времени дошли некоторые сведения, которые используют современные астрологи.

Позже ученые начали изучать атом. Их можно было сравнить с современными алхимиками, в хорошем смысле этого слова. Они также как и их предшественники шли наугад, иногда подвергая свою жизнь смертельной опасности. И им тоже открывались неизведанные горизонты строения вещества.

Смертельный друг - Ртуть

Неизвестные изотопы

В ходе изучения изотопов золота американский физик Артур Демпстер в 1935 году обнаружил, что благородный металл имеет всего один устойчивый изотоп с относительной массой 197 . Принято считать, что чтобы его синтезировать, надо иметь в своем распоряжении изотоп с гораздо большей массой, но такого в природе просто не существует, а если его синтезировать искусственным путем, то он долго не может находиться в устойчивом состоянии. Поэтому все усилия ученых прошлого века были направлены на получения тяжелого изотопа золота.

Этого можно было добиться, только используя ближайшие к золоту элементы ртуть и платину. Превращать платину в золото не имеет смысла, так как она дороже его. Остается ртуть. В начале сороковых годов, прошлого века во многих ядерных лабораториях начались исследования в этом направлении. И весной 1940 года физики из Гарвардского университета А. Шерр и К.Т. Бейнбридж сообщили, что они получили золото искусственным путем. Им удалось направить разогнанные дейтроны на мишень, сделанную из лития и таким образом получить поток быстрых нейтронов. В свою очередь нейтроны полученного лития использовали для бомбардировки ртути. После проведения исследования они пришли к выводу, что в результате ядерных реакций было получено золото.

Но это золото состояло из неустойчивых изотопов с массовыми числами 198 , 199 и 200 . Через несколько часов или дней оно снова превращалось в ртуть, излучая в пространство бета-лучи. Реакция протекает по известной формуле, которая наглядно хорошо описывает этот процесс.

У ртути имеется семь изотопов. И только три из них смогли превратиться в золото. Их массовые числа полностью совпадают с числами полученного золота. Позже в марте 1947, года три физика, сотрудники профессора Демпстера Ингрем, Гесс и Гайди высказали гипотезу, а после ее доказали что только 199 и 196 изотоп ртути способны превращаться в золото. В результате опыта они смогли получить из 100 грамм ртути 35 мкг золота. Эту реакцию можно изобразить при помощи формулы:

196Hg + n = 197Hg* + γ

Но, на этом процесс не заканчивается и продолжается дальше:

Как делают золото

Таким образом, в лабораторных условиях из ртути было впервые получено золото

Вначале этому событию никто не придал никакого значения. Этот факт знали лишь те ученые, которые занимались этой проблемой. Однако через два года некий дотошный журналист опубликовал результат этого исследования, снабдив материал своими предположениями и рассуждениями. В результате на биржах началась настоящая паника. Все думали, что теперь золото подешевеет и перестанет быть валютным эквивалентом.

Но повода к обвалу бирж не было. Полученное золото было во много раз дороже, чем природное, добытое из самых бедных руд в шахте или на золотом прииске. Однако физики не удержались и позволили себе маленькую роскошь. Теперь небольшое количества золота полученное в ядерном реакторе хранится в Чикагском музее науки и промышленности, а в 1955 году на него могли посмотреть все желающие во время Женевской конференции.

Тайна раскрыта

Теперь мы, наконец-то, раскроем тайну получения золота из «философского» камня. Естественно, это к алхимии никакого отношения не имеет. Все чем мы будем оперировать, относится чисто к материальному миру. И так, начнем наши рассуждения.

Для получения золота из других химических элементов необходимо учитывать атомные реакции. Других путей на сегодняшний день ученые не обнаружили, так что все то, что связанно с алхимией признано ошибочным, а их рецепты принято считать обманом.

Чтобы получить настоящее золото, а не его изотопы, которые долго не живут, ученые, согласно карте нуклидов, рассматривали несколько вариантов.

• Первый вариант это когда золото можно было бы получить из ртути-197 во время излучения бета-лучей или К-захвата. Но это в принципе невозможно, потому что 197-го изотопа в природе просто не существует. Если рассуждать теоретически, то его можно получить из таллия-197 , а его, в свою очередь, из свинца-197 . Но такой свинец образуется только при ядерных реакциях, а в природе его тоже, к сожалению нет. Так что из простого свинца много золота не получишь.
• Второй вариант предполагает использование изотопов платины и ртути, которые могут образовываться только во время ядерных превращений. Поэтому реально золото можно получить только из 196 и 198Hg и из194 Pt . Во время бомбардировки разогнанными нейтронами или альфа-частицами, происходят реакции, в результате которых можно получать изотопы 197 Hg , а из них, как известно устойчивое золото. Но его надо будет потом еще очистить от оставшихся изотопов, которые не вступили в реакцию и смеси различных нуклидов. А это очень дорогой способ очистки. Платину в качестве источника получения золота тоже можно исключить, по материальным соображениям.
• Третий вариант предусматривает длительную бомбардировку ртути нейтронами или использовать циклотрон, но выход вещества при этом будет очень небольшим. Если облучать природную ртуть потоком нейтронов, то наряду с устойчивым золотом, как мы видели, образуются радиоактивные изотопы. Через некоторое время они снова превращаются в ртуть и ничего с этим сделать нельзя. Так устроена природа.

Гораздо интересней процесс получение из ртути платины. Можно предположить, что если направить мощное излучение нейтронов в реакторе таким образом, чтобы происходили (n, α) превращения, то можно будет надеяться на получение значительного количества платины и все изотопы ртути, которые можно было бы превратить в золото.

Что было вначале

Самое интересное заключается в том, что вопрос превращения в золото других элементов стоял перед учеными всегда. Даже на заре изучения атома Фредерик Содди в 1913 году сделал предположение, что золото можно синтезировать из таллия, свинца или ртути. Но тогда еще многое было неизвестно и та реакция, на которую ссылается ученый, по объективным причинам просто не смогла быть осуществлена на экспериментальной установке.

Позже, в 1938 году писатель-фантаст Дауман предложил в одном из своих произведений рецепт, как из висмута получить золото. Он описал способ, как из куска этого вещества его герой при помощи мощного рентгеновского излучения получал золото в неограниченных количествах. А после методом литературного домысливания смоделировал политическую ситуацию и проанализировал ее. Серьезные ученые тут же начали изучать возможность получения золота из висмута, но быстро пришли к выводу, что такая реакция невозможна, потому что в природе нет устойчивого изотопа 205 Bi . Формула превращения может принять вид

205Bi + γ = 197Au + 2α

Что было бы, если бы было

Поэтому герой романа никак не мог бы получить золото. Но мы можем рискнуть и попытаться гипотетически представить, как в промышленных условиях люди из ртути начнут получать благородный металл. Основываясь на знаниях из ядерной физики, начнем наше рассуждение из того, что будем использовать 50 кг ртути. В этом количестве вещества находится всего 74 г ртути-196 , которое может теоретически превратиться в золото.

Предположим из 74 г в результате ядерных превращений мы получим такое же количество стабильного золота. После несложных расчетов мы приходим к неутешительному выводу, что 74 г золота можно получить, если поместить шар из ртути емкостью 3, 7 л в зону реактора на четыре с половиной года. А потом все что мы получим, надо будет еще очистить.

Как видим, практически это осуществить просто не реально, но заманчиво. Гораздо проще и дешевле получить радиоактивное золото. Интересно было бы им расплатиться, а после наблюдать, как оно со временем начнет таять и превращаться в ртуть. Наверное, в будущем мошенники научатся использовать этот метод или он просто, так и останется на страницах фантастических романов, постоянно будоража пытливые умы.

Ставим все с ног на голову

Рассуждая о том, как из ртути можно получать золото, мы пришли к выводу, что и ртуть можно получить из него. Получается интересная картина. Оказывается, золото существует, скорее всего, вопреки законам природы. Но реальность есть реальность.

Сейчас интенсивно ведутся работы по превращению золота в другие элементы. Если бы об этом узнали в свое время алхимики, то они точно не поняли бы нас, своих потомков. Но факт есть факт.

Исследования ученых, связанные с золотом, не пропали даром. Дело в том, что в свое время перед наукой была поставлена задача получения очень чистой ртути. Как ни пытались природную ртуть очистить, ничего не получалось. Вот тогда и вспомнили, что есть обратный процесс, превращения золота в ртуть. Пришлось запускать реактор, подавив в себе «алчность». Делалось это для того, чтобы получить очень точный эталон метра.

Не все золото то, что блестит

Первые ртутные лампы появились в Соединенных Штатах Америки после второй мировой войны. Как вы уже догадались, ртуть в этих лампах была искусственной. Затем и в других странах было освоено получение чистой ртути. Нашло применение и радиоактивное золото-198. Его стали применять в медицине для лечения раковых опухолей и получения радиограмм человеческого тела. Оказывается, мельчайшие частички радиоактивного золота убивают раковые клетки, оставляя без изменения здоровые. Действует этот метод локально, не повреждая большую поверхность. Этот метод признан во всем мире и ему отдают предпочтение во многих клиниках.

Искусственно полученное золото используется для лечения лейкоза. Известно, что во время этого заболевания увеличивается число белых кровяных шариков. Этот метод спас жизни многим людям страдающим, казалось бы, неизлечимыми болезнями. Так что человечество начало получать зримую пользу от использования пусть и не стойкого и не такого привычного, но, все же, благородного металла.

Интерес науки к получению «философского» камня упал. Теперь во многих лабораториях изучаются новые вещества, которые синтезируются из золота. Большой интерес ученых вызывает искусственные элементы франций и астат. Франций получают при помощи бомбардировки золота ионами кислорода или неона. Астат получают, когда золото обстреливают разогнанными ядрами углерода.

Но это еще не конец

Казалось бы, на этом месте можно поставить точку. Но как же трудно смириться с мыслью о том, что невозможно получить дешевое золото из ртути. И, оказывается, есть люди, которые искренне считают, что это не так. Это современные алхимики. Да, они продолжают развивать это направление исследования познания мира.

Что нам вообще известно об алхимии и людях, которые ею занимались. История преподносит нам это направление в виде фрагментов, рассказывая об удачных экспериментах и неудачных опытах. Наверное, среди алхимиков было много шарлатанов, но где их нет. Вот один из примеров, как описывает получение золота из ртути довольно известный алхимик. Примерно это выглядит так.

1. Надо взять необходимое количество ртути и вылить в известный тебе сосуд. Затем поставить его на огонь и кипятить ртуть столько, сколько ты знаешь. Брось в сосуд порошок известный только тебе одному. Количество тебе было сказано раньше. Таким образом, произойдет фиксация ртути;
2. Возьми небольшой кусочек полученного вещества и брось его в тысячу унций ртути. Она превратится в красный порошок. Теперь небольшое количество этого порошка бросьте в тысячу унций ртути, и она тоже превратится в красный порошок. Продолжай делать так, пока, наконец, ртуть не превратится в золото.

Что ж, есть «точный рецепт» и повод для размышлений. Во всяком случае, кто-нибудь когда-нибудь воспользуется этим рецептом и, кто знает, какие новые открытия он сделает.

На вопрос Когда и где было получено искусственное золото? заданный автором Ан@стасия Lifestyle D/s...® лучший ответ это Оказывается, извечная мечта алхимиков о превращении неблагородных металлов в золото вполне осуществима. Правда, под силу это лишь ядерной химии. Известно, что в ядерном реакторе одни элементы превращаются в другие, например уран - в плутоний, сера - в хлор, железо - в никель. В нем же можно «изготовить» и искусственное золото. Такой синтетический «драгметалл» был получен еще в 1947 году американскими физиками, в доказательство чему все 35 мкг золота, добытого из 100 мг ртути, сегодня можно увидеть в Чикагском музее науки и промышленности.
Наиболее доступный способ изготовления искусственного золота - радиоактивный распад некоторых изотопов соседних элементов (ртути и платины). Хотя превращать в золото платину очень невыгодно, так как последняя дороже золота. Золото-197 (единственный устойчивый изотоп золота) можно получить из ртути-197, испускающей бета-лучи. Все это чрезвычайно дорогостоящие и трудоемкие процессы, дающие весьма незначительное количество «благородного металла» , которое еще нужно выделить из смеси нуклидов и непрореагировавших изотопов. В результате цена синтетического золота окажется баснословно высокой, и потому обогатиться за счет его производства не представляется возможным. Иные же ядерные реакции ведут к образованию нестойких изотопов золота, время жизни которых ограничивается лишь несколькими днями, после чего радиоактивное золото, внешне ничем не отличимое от природного, буквально на глазах превратится в лужицу ртути.
В 1935 году американскому физику Артуру Демпстеру удалось провести масс-спектрографическое определение изотопов, содержащихся в природном уране. В ходе опытов Демпстер изучил также изотопный состав золота и обнаружил только один изотоп - золото-197. Никаких указаний на существование золота-199 не было. Некоторые ученые предполагали, что должен существовать тяжелый изотоп золота, ибо золоту в то время приписывали относительную атомную массу 197,2. Однако золото является моноизотопным элементом. Поэтому желающим искусственным путем получить этот вожделенный благородный металл все усилия необходимо направить на синтез единственного устойчивого изотопа - золота-197.
Известия об успешных опытах по изготовлению искусственного золота всегда вызывали беспокойство в финансовых и правящих кругах. Так было во времена римских правителей, так осталось и теперь. Поэтому не удивительно, что сухой отчет об исследованиях Национальной лаборатории в Чикаго группы профессора Демпстера еще недавно вызвал возбуждение в капиталистическом финансовом мире: в атомном реакторе можно из ртути получить золото! Это - самый последний и убедительный случай алхимического превращения.
Началось это еще в 1940 году, когда в некоторых лабораториях ядерной физики начали бомбардировать быстрыми нейтронами, полученными с помощью циклотрона, соседние с золотом элементы - ртуть и платину. На совещании американских физиков в Нэшвилле в апреле 1941 года А. Шерр и К. Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета доложили об успешных результатах таких опытов. Они направили разогнанные дейтроны на литиевую мишень и получили поток быстрых нейтронов, который был использован для бомбардировки ядер ртути. В результате ядерного превращения было получено золото!
Три новых изотопа с массовыми числами 198, 199 и 200. Однако эти изотопы не были столь устойчивыми, как природный изотоп - золото-197. Испуская бета-лучи, они по истечении нескольких часов или дней снова превращались в устойчивые изотопы ртути с массовыми числами 198, 199 и 200. Следовательно, у современных приверженцев алхимии не было повода для ликования. Золото, которое вновь превращается в ртуть, ничего не стоит: это обманчивое золото. Однако ученые радовались успешному превращению элементов. Они смогли расширить свои познания об искусственных изотопах золота.