Królewska rodzina - złoto
Zwykli śmiertelnicy również go pragnęli. Wielu, trawionych gorączką złota, szukało żółtych samorodków na złotonośnych polach, co stało się kanwą licznych filmów i książek. Inni postanowi samemu wyprodukować króla metali. Udało się dopiero w XX wieku, ale fakt ten nie zachwiał światową ekonomią.
Portret władcy
Złoto jest przedostatnim pierwiastkiem grupy 11 (patrz: Następca tronu). Król metali jest ciężki (gęstość 19,3 g/cm3) i topi się w temperaturze 1064°C. W powierzchniowej warstwie Ziemi znajduje się jedynie 5×10–7% tego metalu (5 mg w 1 tonie), co daje złotu 75. miejsce na liście rozpowszechnienia pierwiastków, jedno z ostatnich. Metal jest bardzo plastyczny: z jednego grama można wyciągnąć kilkukilometrowy drucik i zrobić blaszkę tak cienką, że będzie przeświecać. Przewodnictwo elektryczne i cieplne nie odbiega od reszty miedziowców i jest jednym z najwyższych wśród metali. Kolor złota zaś to wręcz dowód teorii względności: dla elektronów w jego atomie zachodzi relatywistyczne zwiększenie masy, co zmienia położenie poziomów energetycznych. W efekcie złoto pochłania światło fioletowoniebieskie, a odbija żółte i czerwone, dając wrażenie koloru złotego.
Władca niechętnie wiąże się z pierwiastkowym pospólstwem. Zazwyczaj występuje samodzielnie, rzadko jako okazałe samorodki, częściej w postaci mikroskopijnych okruchów (1). Ponieważ nie ulega wpływom środowiska, w procesach wietrzenia skał dochodzi do wyodrębnienia złota, a jego ciężar sprawia, że gromadzi się w złożach.
I władcy pracują
Choć większość wyprodukowanego złota wędruje do skarbców oraz pracowni jubilerskich (patrz: Nie zawsze złote), to kilkaset ton rocznie podejmuje pracę. Obecnie bardzo dużo zużywa go przemysł elektroniczny: warstwa złota na stykach zapewnia doskonałe przewodnictwo elektryczne i niezawodność działania (nie powstają naloty) (2). Złotem pokrywa się ekrany chroniące przed promieniowaniem elektromagnetycznym w sztucznych satelitach oraz innych kosztownych urządzeniach. Złocenie powierzchni różnych przedmiotów, oprócz efektów estetycznych, ma na celu także zabezpieczenie ich przed korozją.
Złote uzupełnienie ubytków w jamie ustnej wyszło już z mody, ale szlachetny metal nadal ma zastosowania medyczne np. jako implanty nerwów. Zastosowań złota jest bardzo dużo, niektóre zaskakujące, jak np. użycie go jako… dodatku do żywności oznaczonego kodem E175! To zresztą stara historia - już starożytni lubili dekorować potrawy płatkami złota w celu podkreślenia swojego statusu.
…pojawił się na świecie w roku 1994, a 10 lat później otrzymał imię roentgen. W niemieckim Instytucie Badań Ciężkich Jonów w Darmstadt bombardowano tarczę z bizmutu jonami niklu. W ciągu kilku tygodni pracy akceleratora stwierdzono powstanie 3 jąder nowego pierwiastka, które żyły jedynie kilka milisekund. Jaki jest następca tronu? Na podstawie trendów zaobserwowanych w grupie 11 i obliczeń naukowcy przewidują, że okaże się jeszcze szlachetniejszy niż złoto, barwy prawdopodobnie srebrzystej i bardzo ciężki. Temperatura topnienia nie będzie znacznie przekraczać 1000°C, a szacowana gęstość to około 29 g/cm3. Może to nieść zaskakujące właściwości, ponieważ nie znamy substancji o tak dużej koncentracji masy. Jednak jest mało prawdopodobne, że kiedykolwiek ujrzymy choć odrobinę pierwiastka 111.
Mieć złoto!
Pragnienie posiadania złota towarzyszyło ludziom od zawsze. Początkowo musiały wystarczyć znajdowane samorodki i okruchy wypłukiwane z piasków rzek i pokruszonych skał. Po odkryciu faktu, że rtęć pozwala oddzielić złoto od rudy, zastosowano tę niebezpieczną metodę na szeroką skalę. Wydobycie złota zrewolucjonizowało zastosowanie metody cyjankowej: złoto roztwarza się w roztworach cyjanków, skąd już łatwo jest je wyodrębnić. Światowa produkcja złota przekracza 3000 ton rocznie, z tego kilka ton otrzymuje KGHM podczas przerobu szlamów anodowych z rafinacji miedzi (3).
I oczywiście alchemia. Z czego to nie próbowano zrobić złota! Niektórym podobno powiodła się transmutacja, ale po zbadaniu okazywało się to oszustwem (alchemik ukrywał złoto, np. w podwójnym dnie tygla) albo otrzymaniem stopu podobnego z wyglądu do złota. Biada jednak alchemikowi złapanemu na szalbierstwie - czekała na niego pozłacana szubienica! Mimo niepowodzeń, doświadczenia alchemików nie poszły na marne. Przez wieki odkryto i opisano tysiące substancji i udoskonalono techniki pracy w laboratorium. Nie jest przesadą stwierdzenie, że bez alchemii nie byłoby nowoczesnej chemii (4).
Udało się dopiero w połowie XX wieku. W wyniku naświetlania rtęci (alchemicy mieli jednak rację, w tym pierwiastku często upatrując surowca do transmutacji) w reaktorze otrzymano próbkę złota. Sensacyjne doniesienia prasowe ostudził jednak szacunek kosztów: sztuczne złoto jest wielokrotnie droższe od naturalnego i nie zachwieje światowymi finansami.
Złoto na niby…
Wypróbuj sztuczkę jak z arsenału alchemika i sam wyprodukuj złoto. Nie będą potrzebne ci żadne egzotyczne surowce, a samo doświadczenie jest bezpieczne pod warunkiem zachowania podstawowych zasad BHP w laboratorium. Zaopatrz się w:
- miedziane monety, np. stare amerykańskie jednocentówki lub eurocenty o nominałach 1, 2 i 5 (wykonane z pomiedziowanej stali). Możesz użyć krążków z miedzianej blachy, ale to już nie to, co transmutacja miedzianej monety w złotą;
- metaliczny cynk w postaci granulek lub blachy ze zużytego ogniwa Leclanchego;
- wodorotlenek sodu;
- zlewkę, pęsetę i palnik (może być denaturatowy).
W zlewce sporządź 5-10% roztwór NaOH. Na dnie naczynia połóż kilka granulek cynku lub skrawków cynkowej blachy. Miedzianą monetę oczyść z nalotów na powierzchni, umyj w celu odtłuszczenia i również umieść w zlewce tak, aby leżała na cynku (5). Jeśli ci się spieszy, ogrzewaj zlewkę przez kilka minut, jeśli nie - zostaw całość na kilka godzin. Po tym czasie zobaczysz, że moneta nie ma już koloru miedzi, ale przypomina… srebro. Wyjmij ją pęsetą ze zlewki, opłucz w wodzie, a następnie osusz. Rzeczywiście błyszczy jak wykonana ze srebra (6).
Ponieważ twoim celem jest złoto, a nie srebro, pora na dokończenie transmutacji - finałowej przemiany dokona ogień. Chwyć monetę pęsetą i umieść ją w płomieniu palnika. Po chwili srebrzysta moneta zamienia się w błyszczący, żółty krążek… nie do wiary, to musi być złoto (7)!
Eksperyment naprawdę robi wrażenie, a u nieznających chemii zakrawa wręcz na magię. Choć alchemicy pilnie strzegli swoich tajemnic, zdradzę ci sekret przemiany. Cynk to metal amfoteryczny, zatem roztwarza się pod wpływem mocnej zasady. Umieszczenie miedzi na cynku powoduje wyrównanie potencjałów obu metali względem roztworu. Po pewnym czasie ustala się równowaga, w której tyle samo cynku przechodzi do roztworu, co osadza się z powrotem. Wydzielanie metalu zachodzi jednak znacznie łatwiej na powierzchni miedzi niż cynku i dlatego moneta pokrywa się błyszczącą powłoką imitującą srebro.
Drugi etap transmutacji to już tylko fizyka. Ogrzanie do temperatury około 200°C przyspiesza dyfuzję atomów metalu tak, że w powierzchniowej warstwie powstaje stop miedzi z cynkiem - mosiądz o złocistej barwie. I to jest właśnie twoje alchemiczne złoto (niestety, chciałoby się rzec). Powłoka nie jest trwała, po pewnym czasie się zetrze.
Jak więc widzisz, w dokonanej transmutacji nie ma magii, jest chemia i fizyka. Alchemicy często wykorzystywali podobieństwo mosiądzu i pokrewnych mu stopów do złota, aby dowieść, że poznali tajemnice produkcji króla metali (czasem z niewiedzy, czasem z wyrachowania). Czy mogli wykonać opisane doświadczenie? W zasadzie tak: miedź jest znana od prehistorii, metaliczny cynk w Europie od końca XVI wieku (na Dalekim Wschodzie od znacznie dawniej), odkrycie wodorotlenku sodu też ginie w mrokach dziejów. W ich traktatach nie ma jednak opisu tej próby.
…i naprawdę
Czy w domowym laboratorium można otrzymać złoto? Z pewnym wahaniem powiem - tak. Źródłem są pozłacane styki ze zużytych elementów elektronicznych. Jednak w domowej skali będziesz miał do czynienia z najwyżej miligramowymi ilościami złota (ile możesz mieć np. starych kości pamięci?), zatem koszty poniesione na odczynniki i sprzęt znacznie przewyższą wartość otrzymanego kruszcu. Porzuć więc myśl o zostaniu milionerem tą drogą. Drugim argumentem na "nie" jest konieczność operowania stężonymi roztworami kwasów i naprawdę dokładnej pracy (nie możesz pozwolić sobie na stratę nawet najmniejszego okruszka). Sam chyba także rozumiesz, że wykluczone jest użycie rtęci i cyjanków. Zużyta elektronika jest oczywiście przetwarzana w celu odzyskania metali szlachetnych, ale przemysłowa skala przerobu powoduje, że działalność jest opłacalna, a sam proces bezpieczny dla pracowników i środowiska.
W sieci bez trudu znajdziesz opisy i filmy pokazujące odzyskiwanie złota w domu. Zwykle używa się do tego celu kwasu azotowego(V) w celu rozpuszczania podkładu z metali nieszlachetnych, a następnie odsącza pływające w roztworze drobiny złota (8). Surowy metal roztwarza się w wodzie królewskiej, ponownie wytrąca już czyste złoto, znowu odsącza i stapia w bryłkę. Jeśli już koniecznie zechcesz podjąć się przeprowadzenia eksperymentu, pamiętaj o zasadach postępowania ze żrącymi roztworami, a niepotrzebne już surowce oddaj do punktu zbiórki elektrośmieci.
I to już wszystko w artykule o złocie. Choć złoty wiek ludzkości dawno odszedł w niepamięć, choć istnieją znacznie od niego droższe metale, choć skala produkcji w porównaniu z innymi jest niewielka, to złoto nadal rozgrzewa ludzkie umysły. Król (metali) zawsze pozostanie królem.
Złoto nie zawsze ma złoty kolor. W jubilerstwie używa się rozmaitych stopów dla uzyskania efektów kolorystycznych oraz dlatego, że czyste złoto jest miękkie i ściera się. Białe złoto (przypomina srebro) to stop z palladem lub niklem, różowe zawiera dostatek miedzi, niebieskawe - żelaza, zielonożółte - srebra, a z odcieniem fioletowym - glinu.
W Polsce wyroby ze złota znakowane są symbolem głowy husarza, literą określającą siedzibę urzędu probierczego oraz cyfrą oznaczającą próbę, czyli zawartość złota w stopie. Zwyczajowo określa się ją w karatach: czyste złoto jest 24-karatowe, natomiast najczęściej spotykane wyroby jubilerskie wykonuje się ze złota 14-karatowego (próba nr 3, ok. 58,5% Au) (9).
Krzysztof Orliński
