Золото из ртути. Как получить золото из ртути? Получение золота в атомном реакторе

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.

...В этой статье о золоте, его свойства раскрываются примерно так, как со временем их узнавало человечество.

Золото - украшение и символ бога-Солнца

Первое самородное золото,
вероятнее всего, находили в воде

Люди впервые познакомились с золотом в его самородном виде. Очень редко встречающийся, желтый, блестящий и не тускнеющий "камень", при ударе не раскалывающийся, а только изменяющий форму, изначально приобрел в первобытном обществе огромную символическую, почти божественную ценность.

Благодаря яркому желтому сиянию на солнце - золото становится символом божества-Солнца . Свойство золота не тускнеть со временем (не окисляться) сделало его символом вечной жизни .

Золото - царь металлов, символ богатства и власти

По мере накопления золота и появления социального расслоения в племенах, его обладателями так или иначе становились вожди, - золото становится символом власти . А символы власти надо выставлять напоказ, причем, в самом наилучшем виде! - Появилась необходимость обработки золота. Вот тут то люди и узнали такие его свойства как ковкость и пластичность. Золото становится материалом для изготовления церемониальных украшений.
В это же время золото начинают использовать при товарном обмене - у золота появляется и очень высокая меновая ценность. По мере роста меновой ценности золота, росло и количество жаждущих его добыть людей.
Вероятно именно золото вывело человечество из каменного века в бронзовый. Подобно тому как из попыток алхимиков создать философский камень в средние века зародилась современная химия и химическая промышленность, так в доисторические времена из попыток извлечь из камня золото была выплавлена первая медь. Постепенно люди научились добывать целую группу легкоплавких металлов. В обиходе человечества появились металлы и золото было поставлено во главе их, как благородный металл!
С появлением государственности и ростом меновой ценности золота его божественная символика отходит на второй план - золото становится символом власти, могущества и богатства .

Шли века, распадались одни и на их месте создавались другие древние государства. Для облегчения обмена золото стали использовать в виде идентичных по весу и форме кусков металла - это были первые золотые монеты. По отношению к монетам стали соотносить ценность всего, что предлагалось для обмена - появились деньги и золото стало основным мерилом их ценности.
Люди научились делать различные сплавы из золота. Возникла проблема подделок. Вспомните задачу поставленную Архимеду царем Гиероном о содержании золота в короне. В результате решения этой задачи был открыт закон Архимеда. Золото по-прежнему остается стимулятором прогресса!
Но эта стимуляция не всегда выводит на прямую дорогу. В эпоху поздней античности Александрийские последователи метафизической философской школы, всерьез озадачились вопросом: “Если, каждое вещество и его свойства определяется сочетанием в определенной пропорции образующих его первоэлементов - огня, земли, воды, воздуха и эфира (или квинтэссенции, согласно Птолемею), то возможно одно вещество можно превратить в другое, изменив содержание в нем первоэлементов”. Они не только создали новое философское течение - “герметизм” (от имени одного из основоположников - Гермеса Трисмегиста) попытались воплотить это на практике.
Первостепенной задачей, нашедшей поддержку у власть имущих, было, конечно же, превращение неблагородных металлов в золото. По иронии судьбы, Александрия именно в эту эпоху славилась своим богатством и запасами золота! После уничтожения римлянами, части запасников Александрийской библиотеки сложилась легенда, что задача превращения неблагородных металлов в золото была решена, но само решение утрачено. Единственное, что достоверно сохранилось от этой эпохи - это введенное александрийцами обозначение золота: ☉ - знак Солнца, и что основополагающей сущностью золота они считали огонь, и приписывали ему взаимопроникающее родство с огненными знаками зодиака в первую очередь - это , а затем знаки Овен и Стрелец. Стоит отметить, что уже в те времена большинство герметистов считали ртуть наиболее подходящим металлом для получения золота
А легенда о возможности превращения неблагородных металлов в золото оказалась настолько живуча, что арабы завоевав Египет, возродили поиски способа такого превращения и создали алхимию, обогатив знания новыми способами очистки металлов и жидкостей, а так же создав новые легенды и мифы (философский камень). Но рекордсменами по мистификации алхимии стали европейцы, к которым она пришла от арабов в результате крестовых походов, правда, и результатов в смысле получения практических знаний они получили значительно больше (например ими была получена “царская водка” - смесь соляной и азотной кислот, в которой растворяется даже золото) Именно из европейской алхимии зародилась современная химия. Несмотря на заблуждения, главная заслуга алхимиков заключается в том, что они открыли многие свойства золота как химического элемента.
Символическое восприятие золота людьми тоже менялось от эпохи к эпохе. С появлением монотеистических религий начинает возрождаться духовная символика золота. У христиан золото символизирует божественный свет, Солнце и Христа (дары Волхвов), благородство души, чистоту духа и веры .

Золото в современном мире

Современное восприятие свойств золота как драгоценного металла, химического элемента и резервного платежного средства начало складываться в конце девятнадцатого - начале двадцатого века.
Открытие нашим соотечественником Д.И. Менделеевым периодического закона химических элементов низвергло золото с трона царя металлов - теперь оно стало занимать в периодической таблице 79 место между платиной и ртутью.
К концу девятнадцатого века правительства экономически развитых государств научились поддерживать стабильное обращение “бумажных денег” (банкнот: ассигнаций, кредитных и казначейских билетов и т.д.) - золото перестали использовать для массового производства денежных знаков. Все добываемое золото разделилось на два потока - резервные накопления государственных фондов (золото тогда еще использовалось для международных расчетов) и для нужд промышленности, главным образом ювелирной. Такое положение дел сохранилось и до наших дней, только с той разницей, что теперь золотой поток для нужд промышленности многократно превышает, поток для резервных накоплений. Золото, по-прежнему оставаясь основным металлом используемым для изготовления ювелирных украшений, нашло широкое применение в электронике.
В 1947 году сбылась мечта алхимиков всех времен и народов - было получено искусственное золото из ртути , путем ее облучения медленными нейтронами в ядерном реакторе. Но увы, мечты разбиваются об реальность - очищать такое золото от сопутствующих радиоактивных загрязнений, во много раз дороже, чем добывать золото в природных месторождениях!

Недаром говорят: “Новое - это очень хорошо забытое старое!”. В последнее время в моду вошла еще одна характеристика человека, связанная с датой рождения, - его знак зодиака. Казалось бы просто игра… Но даже кадровые агентства стали использовать эту характеристику для предварительного отбора кандидатов. Дело в том, что 60-70% людей, рожденных в северном полушарии, в большой степени соответствуют показателям темперамента своего знака.
Ювелирная промышленность сейчас предоставляет большой выбор золотых украшений, как по цене, так и по эстетическим качествам. Подбирая подарок для близкого человека, или выбирая украшение для себя, многие невольно задумываются о совместимости украшения и знака зодиака его будущего владельца. Так вот, могу успокоить, приверженцев христианства - золото подходит им всем, независимо от знака зодиака.
Специально для тех, кто родился под водными знаками зодиака (скорпион, дева, рыбы) и очень сильно верит в их судьбоностность, стоит сказать, что золото лучше дополнить (если золото не самой высокой пробы, то можно не беспокоиться, - ювелиры об этом уже позаботились). Вообще, в таких случаях нужно следовать постулатам своей собственной внутренней веры - если человек верит, что золотое кольцо ему помогает, значит, так и есть!
Но вернемся к золотой символике:
- Как Вы думаете, какие символические украшения из золота наиболее распространены в мире?
- Правильно! Обручальные кольца.
Традиция дарить друг другу кольца при заключении брака, как символы верности, чистоты чувств и вечности любви, теперь распространена по всему миру.
Другой пример современной ассоциативной символики связанной с золотом - это позолота храмов и произведений искусства. - ”Жизнь коротка, а искусство вечно ”. Сияние же позолоты колоколен в лучах восходящего солнца, видимое за километры, невольно напоминает божественный свет .

Сейчас уже трудно найти человека, который бы не был, вольным или невольным обладателем золота. Даже если Вы не носите на себе золотых украшений, частичка золота у Вас наверняка с собой... в Вашем мобильном телефоне!

Слово “Золото” - значения, история происхождения

Слово “золото” может обозначать не только драгоценный металл, но и символы и свойства связанные с ним.
Например, чтобы подчеркнуть ценность сотрудника говорят “Не работник, а золото!”, или, подчеркивая исключительное везение: “Теща - просто золото!”. В литературе и поэзии довольно часто, иносказательно используют визуальное восприятие драгоценного металла: “Золото полей, бирюза лугов”.
Но гораздо большим количеством смысловых оттенков стало обладать производное от слова “золото” прилагательное “золотой”. На основе слов “золотой” и “золото” в народе создано великое множество крылатых фраз и поговорок: золотые руки, золотые слова, золотая свадьба, золотая осень - все не перечислить, поэтому из поговорок стоит ограничиться только одной: “Слово - , молчание - золото”.

Исторические корни слова “золото” уходят гораздо глубже времени появления письменности. И теперь доподлинно точно установить истоки слова невозможно.
Методы этимологической реконструкции приводят к двум праиндоевропейским корням созвучным с праславянским “золт”, первый из них означает “желтый”, второй “сияющий”, “солнечный” (индоевропейцы - наши этнические прапредки). Официальная этимология склоняется к тому, что в XI - XII в результате фонетической трансформации праславянского “золто” (золото) в восточнославянских языках появилось слово “золото” (полногласие), а в южно- и западно-славянских языках - “злато” (неполногласие). Лично я считаю, что в нашем конкретном случае, общеславянским словом было “злато”. Дело в том, что даже в русском языке “злато” и “золото” было в равноценном ходу вплоть до начала XIX века. Вспомните, у Пушкина в поэме “Руслан и Людмила”: “...Златая цепь... ...Там царь Кащей над златом чахнет…” и в то же время сказка “Золотой петушок”... Именно благодаря разнообразию смысловых значений и частоте использования прилагательного “золотой” в ходу осталось только созвучное - “золото”. Несмотря на то, что история слова “золото” хранит в себе множество моментов, способных породить бурные дискуссии, ее самый главный итог: “Слово золото - является исконно русским! ”

Работа над статьей "Золото – символ, металл, элемент. Слово “Золото” - значения, история." еще продолжается.

Sergey Ov (Seosnews9 )

Свойства золота как металла и химического элемента.

Золото Au (от латинского Aurum) - тяжелый металл желтого цвета, мягкий, ковкий и пластичный.
При нормальных условиях плотность золота 19320 кг/м 3 ;
- удельная теплоемкость 132,3 дж/(кг·К);
- удельная теплопроводность 311,48 вт/(м·К);
- удельное электросопротивление 2,25·10 -8 ом·м;
- линейный коэффициент температурного расширения 14,2·10 -6 К −1 .

Температура плавления золота 1064,43°С, удельная теплота плавления ≈ 67 кДж/кг.

Температура кипения золота 2856 °C, удельная теплота испарения ~ 1800 кДж/кг.

Как химический элемент золото в большинстве устойчивых соединений проявляет степень окисления +3, реже +2, существуют соединения со степенями окисления +5 (фториды), +2 (комплексные соли) и даже -1 (ауриды). Важно знать, что некоторые соединения золота токсичны, причем обладают кумулятивным эффектом (накапливаются в организме).

Металл кристаллическая решетка золота, как простого вещества, представляет собой гранецентрированную кубическую структуру плотно упакованных сфер с координационным числом 12, а = 4,704 Å. Атомный радиус золота 1,44 Å, ионный радиус Au + ~1,37 Å; Аu 3+ ~0,82 Å

В нашей вселенной стабилен только один изотоп золота 197 Au , количество протонов p - 79, нейтронов n - 118, спин ядра 3/2 и четность ядра +, конфигурация внешней электронной оболочки 5d 10 6s 1 .

Обратная связь

В этом окне Вы можете предложить тему для обсуждения на форуме, оставить комментарий, сообщение, отзыв.

* Аристотель называл пятый элемент "эфиром", при этом этом он считал, что из эфира состоят только светила, планеты, кометы и другие объекты надлунного мира. В более поздней эллинистической философии "пятый элемент" - недоступная для восприятия субстанция, пронизывающая весь мир, поэтому Птолемей обозначает его как "квинтэссенция".

** Герметизм - философское течение в поздне-эллинистический период, основанное на трудах, возможно мифической личности, Гермеса Трисмегиста, в этих трудах в частности постулируется возможность превращения одного вещества в другое.

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:

198 Hg + n = 198 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:

196 Hg + n = 197 Hg* + ?
197 Hg* + e - = 197 Au

Образующаяся по (n, ?)-процессу неустойчивая ртуть-197 превращается в устойчивое золото-197 в результате K -захвата (электрона с K -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, 197Au, 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 197Pt и ртути 197Hg тоже получают только ядерными превращениями. Реально осуществимыми являются лишь реакции, в основе которых лежат природные изотопы. В качестве исходных веществ для этого подходят только 196 Hg, 198 Hg и 194 Pt. Эти изотопы можно было бы бомбардировать разогнанными нейтронами или альфа-частицами с тем, чтобы прийти к следующим реакциям:

196 Hg + n = 197 Hg* + ?
198 Hg + n = 197 Hg* + 2n
194 Pt + 4 He = 197 Hg* + n

С таким же успехом можно было бы получить искомый изотоп платины из 194 Pt путем (n , ?)-превращения либо из 200 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:

200 Hg + р = 197 Au + 4 He
199 Hg + 2 D = 197 Au + 4 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:

198 Hg + n = 198 Au* + p
198 Au = 198 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 - 198 Hg, 199 Hg, 201 Hg - превращаются в устойчивые изотопы платины - 195 Pt, 196 Pt и 198 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 201 Tl, 201 Hg, 205 Pb. Из них в природе существует лишь изотоп 201 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

205 Bi + ? = 197 Au + 2?

не может идти и по другой причине: не существует устойчивого изотопа 205 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 15 нейтронов/(см 2 . с). Представим себе 50 кг ртути, то есть 3,7 л, в виде шара, помещенного в реактор, тогда на поверхность ртути, равную 1157 см 2 , в каждую секунду будет воздействовать поток 1,16 . 10 18 нейтронов. Из них на 74 г изотопа-196 воздействуют 0,148%, или 1,69 . 10 15 нейтронов. Для упрощения примем далее, что каждый нейтрон вызывает превращение 196 Hg в 197 Hg*, из которой захватом электрона образуется 197 Au.

Следовательно, в нашем распоряжении имеется 1,69 . 10 15 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 23 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 9 атомов, за две секунды - 12 . 10 9 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 23 атомов. В секунду с данным потоком нейтронов мы можем трансмутировать 1,69 . 10 15 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 198 Au и 199 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!

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.

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».

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.