كيف يتم تشكيل الذهب؟ الأصول والعملية

ذهب هو عنصر كيميائي يمكن التعرف عليه بسهولة من خلال لونه المعدني الأصفر. إنها ذات قيمة بسبب ندرتها ومقاومتها للتآكل والتوصيل الكهربائي والمطاطية والليونة والجمال. إذا سألت الناس من أين يأتي الذهب ، سيقول معظمهم أنك تحصل عليه من منجم ، أو مقلاة للرقائق في جدول ، أو تستخرجه من مياه البحر. ومع ذلك ، فإن الأصل الحقيقي للعنصر يسبق تكوين الأرض.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: كيف يتم تشكيل الذهب؟

في حين الاندماج النووي داخل الشمس تصنع العديد من العناصر ، لا يمكن للشمس توليف الذهب. الطاقة الكبيرة المطلوبة لصنع الذهب تحدث فقط عندما تنفجر النجوم في السوبرنوفا أو متى تصطدم النجوم النيوترونية. في ظل هذه الظروف القاسية ، تتكون العناصر الثقيلة من خلال عملية التقاط النيوترونات السريعة أو عملية r.

جاء كل الذهب الموجود على الأرض من حطام النجوم الميتة. كما تشكلت الأرض ، عناصر ثقيلة مثل حديد وذهب الذهب إلى قلب الكوكب. إذا لم يكن هناك حدث آخر ، فلن يكون هناك ذهب في القشرة الأرضية. ولكن ، قبل حوالي 4 مليارات سنة ، قصفت الأرض بتأثيرات الكويكبات. أثارت هذه التأثيرات الطبقات الأعمق من الكوكب وأجبرت بعض الذهب على دخول عباءة والقشرة.

يمكن العثور على بعض الذهب في خامات الصخور. تحدث مثل الرقائق ، مثل الرقائق عنصر أصلي خالصومع الفضة في السبائك الطبيعية الكتروم. يحرر التآكل الذهب من المعادن الأخرى. بما أن الذهب ثقيل ، فإنه يغرق ويتراكم في أحواض الأنهار والرواسب الغرينية والمحيط.

تلعب الزلازل دورًا مهمًا ، حيث يؤدي الخطأ المتغير إلى تخفيف ضغط المياه الغنية بالمعادن بسرعة. عندما يتبخر الماء ، عروق الكوارتز وإيداع الذهب على الأسطح الصخرية. تحدث عملية مماثلة داخل البراكين.

كمية الذهب المستخرجة من الأرض هي جزء صغير من كتلته الإجمالية. في عام 2016 ، قدر المسح الجيولوجي للولايات المتحدة (USGS) 5،726،000،000 أونصة تروي أو 196،320 طنًا أمريكيًا تم إنتاجها منذ فجر الحضارة. حوالي 85 ٪ من هذا الذهب لا يزال قيد التداول. لأن الذهب كثيف جدًا (19.32 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب) ، فإنه لا يشغل مساحة كبيرة لكتلته. في الواقع ، إذا قمت بإذابة كل الذهب المستخرج حتى الآن ، فسوف ينتهي بك الأمر بمكعب يبلغ عرضه حوالي 60 قدمًا!

ومع ذلك ، يمثل الذهب أجزاء قليلة لكل مليار من كتلة قشرة الأرض. في حين أنه ليس من المجدي اقتصاديًا استخراج الكثير من الذهب ، هناك حوالي 1 مليون طن من الذهب في الكيلومتر العلوي من سطح الأرض. وفرة الذهب في الوشاح واللب غير معروفة ، لكنها تتجاوز بشكل كبير الكمية الموجودة في القشرة.

محاولات الكيميائيون تحويل الرصاص (أو عناصر أخرى) إلى ذهب لم ينجح لأنه لا يمكن لأي تفاعل كيميائي تغيير عنصر إلى آخر. تتضمن التفاعلات الكيميائية نقل الإلكترونات بين العناصر ، والتي قد تنتج أيونات مختلفة من عنصر ، ولكن عدد البروتونات في نواة الذرة هو ما يحدد عنصرها. تحتوي جميع ذرات الذهب على 79 بروتونًا ، لذا فإن العدد الذري للذهب هو 79.

صناعة الذهب ليست بسيطة مثل إضافة أو طرح البروتونات مباشرة من العناصر الأخرى. الطريقة الأكثر شيوعًا لتغيير عنصر إلى آخر (تحويل) هو الإضافة النيوترونات إلى عنصر آخر. تغير النيوترونات نظير عنصر ما ، مما يجعل الذرات غير مستقرة بما يكفي لتحطمها عن طريق الاضمحلال الإشعاعي.

قام الفيزيائي الياباني Hantaro Nagaoka بتجميع الذهب لأول مرة عن طريق قصف الزئبق بالنيوترونات في عام 1924. في حين أن تحويل الزئبق إلى الذهب أسهل ، يمكن صنع الذهب من عناصر أخرى - حتى الرصاص! قام العلماء السوفييت عن طريق الخطأ بتحويل التدريع الرئيسي لمفاعل نووي إلى ذهب في عام 1972 وقام جلين سيبورد بتتبع أثر ذهب من رصاص في عام 1980.

تنتج انفجارات الأسلحة النووية الحرارية التقاطات نيوترونية مماثلة لعملية r في النجوم. في حين أن هذه الأحداث ليست طريقة عملية لتجميع الذهب ، إلا أن التجارب النووية أدت إلى اكتشاف العناصر الثقيلة أينشتينيوم (العدد الذري 99) والفرميوم (العدد الذري 100).

• مكهوج ، ج. ب. (1988). "تركيز الذهب في المياه الطبيعية". مجلة الاستكشاف الجيوكيميائي. 30 (1–3): 85–94. دوى:10.1016/0375-6742(88)90051-9
• ميته ، أ. (1924). "Der Zerfall des Quecksilberatoms". يموت Naturwissenschaften. 12 (29): 597–598. دوى: 10.1007 / BF01505547
• سيجر ، فيليب أ. فاولر ، ويليام أ. كلايتون ، دونالد د. (1965). "النوى من العناصر الثقيلة عن طريق التقاط النيوترون". سلسلة ملاحق مجلة الفيزياء الفلكية. 11: 121. دوى:10.1086/190111
• Sherr ، R. ؛ بينبريدج ، ك. ت. & Anderson، H. H. (1941). "تحويل الزئبق عن طريق النيوترونات السريعة". مراجعة بدنية. 60 (7): 473–479. دوى:10.1103 / PhysRev.60.473
• Willbold ، ماتياس. إليوت ، تيم ؛ مورباث ، ستيفن (2011). "التركيب النظائري لغطاء الأرض قبل القصف النهائي". طبيعة. 477 (7363): 195–8. دوى: 10.1038 / الطبيعة 10399