В современном мире алхимия считается лженаукой, которую еще с античных времен практиковали или искренне заблуждающиеся
ученые, одержимые навязчивыми идеями поиска эликсира жизни и превращения свинца в золото, или шарлатаны.
Михаэль Сендзивогиус, картина из коллекции Юлиана Тувима, XIX век
Многие древние ученые и мыслители надеялись, что благодаря алхимии люди когда-нибудь смогут жить в мире, где нет болезней и нищеты. Например, китайцы, руководствуясь философией даосизма, пытались получить настойки, которые излечивали бы болезни и продлевали жизнь людей. В то же время алхимики Древней Греции желали обрести бессмертие и богатство. В Индии Веды ассоциировали золото с понятием вечной жизни, поэтому индийские алхимики экспериментировали со свинцом, серой и ртутью в попытках превратить их в золото.
В попытке открыть эликсир бессмертия китайские алхимики изобрели порох
Алхимия продолжила свое существование и в более современном периоде. Многие известные ученые посвятили свою жизнь этой мистической дисциплине. Даже один из самых известных ученых всех времен Исаак Ньютон, которого называют отцом современной физики, посвятил больше времени алхимии, чем исследованиям в области физических наук.
Химия 13. Химический элемент золото — Академия занимательных наук
В 19 веке алхимия стала лейтмотивом для популярного в то время оккультизма. Многие исследователи-алхимики, такие как Мэри Энн Этвуд, Элифас Леви и Рудольф Штайнер, утверждали, что алхимию нужно рассматривать как эзотерическую и священную практику, которую невозможно объяснить традиционной наукой.
Но, как бы то ни было, ни одному из известных в истории алхимиков не удалось решить основные задачи, которая ставила перед собой эта наука — никому не удалось создать эликсир бессмертия или превратить обычные металлы в золото. до 1980 года.
Учёный , который превратил обычный металл в золото
Многовековая мечта осуществилась в 1980 году, когда американскому химику и физик-ядерщику Глену Сиборгу удалось превратить небольшое количество висмута (чрезвычайно стабильного металла, которым часто заменяют свинец) в золото.
Гленн Сиборг (второй слева) со своими коллегами. Источник изображения: wikimedia.org
Большую часть свое карьеры Гленн Сиборг провел, работая в должности профессора в Калифорнийском университете в Беркли. В 1940-х годов он участвовал в разработке и реализации Манхэттенского проекта, проводя исследования в области ядерной химии. В 1951 году Сиборг вместе с Эдвином Макмилланом и Альбертом Джорсо был удостоен Нобелевской премии в области химии за открытие десяти трансурановых химических элементов, включая плутоний, америций и эйнштейний. Вклад в науку Гленна Сиборга был настолько значительным, что еще при жизни его именем был назван еще один нестабильный элемент — сиборгий.
Гленн Сиборг в своей лаборатории. Источник изображения: wikimedia.org
В 1980 году Гленн Сиборг использовал свои обширные знания в области ядерной физики и химии, чтобы провести первый успешный «алхимический» эксперимент в истории человечества по превращению висмута в золото.
Трансмутация — получение золота из меди.
Для этих целей Сиборг использовал ускоритель частиц, с помощью которого удалял протоны и нейтроны из нескольких тысяч атомов висмута, таким образом, превратив их в атомы атомы золота. Хотя такое количество невозможно увидеть невооруженным глазом, Сиборгу удалось доказать, что цель, которую тысячелетиями преследовали алхимики на самом деле достижима.
Многие могут задаться вопросом: если Гленн Сиборг смог превратить обычный металл в золото, то почему его революционную технологию до сих пор не используют для производства большого количества этого благородного металла?
Ответ прост: технология, разработанная американским химиком, настолько сложна и дорога, что затраты на производство нескольких граммов золота из висмута будут измеряться в миллиардах долларов. Это очень долгий процесс, для которого потребуется ускоритель частиц и огромное количество энергии. Поэтому, скорее всего, метод Сиборга еще долго не будет использоваться для массового производства золота.
Источник: dzen.ru
Можем ли мы превратить свинец в золото?
Вы когда-нибудь мечтали стать богатым в одночасье? А что, если бы вы могли сделать золото из других металлов, таких как свинец?
Именно этого пытались добиться алхимики Средневековья. Их целью был «философский камень», «эликсир» или «настойка», которые даровали бы бессмертие, молодость и избавление от всех болезней, а также несметные богатства тем, кто их употреблял. Одним из самых интересных свойств эликсира было то, что он мог превратить любой неблагородный металл, например, свинец, в сверкающий кусок золота. Превращение одного элемента в другой называется трансмутацией.
Однако об эликсире ходили легенды, и алхимикам никогда не удавалось превратить свинец в золото. Их ждала неудача, поскольку ни одна обычная химическая реакция не может превратить свинец в золото.
Однако смогли бы ученые современного мира, с нашими расширенными химическими знаниями и более совершенными инструментами, совершить этот химический подвиг?
Что такое элемент?
Превращение свинца в золото означает превращение одного элемента в другой. Каждый элемент определяется количеством протонов (называемых атомным номером) и нейтронов (протоны + нейтроны = массовое число), составляющих его ядро; количество электронов не так важно для определения элемента.
Свинец имеет атомный номер 82 (82 протона в ядре), а золото — 79.
Чтобы превратить один элемент в другой, необходимо изменить число протонов в ядре.
Изменение числа нейтронов (при неизменном числе протонов) в ядре приводит к появлению различных видов одного и того же элемента, называемых изотопами. Свинец имеет четыре изотопа, встречающихся в природе, и множество других, созданных в лаборатории.
Превращение одного элемента в другой
Эти субатомные частицы связаны сильными ядерными силами, которые поддерживают стабильность ядра. Попытка преодолеть эти силы требует огромного количества энергии.
Удаление протона или нейтрона из ядра было бы похоже на попытку поднять молот Тора, Мьёльнир, если вы не чисты душой. Добавление субатомной частицы было бы похоже на попытку заставить магниты одного и того же полюса соприкоснуться.
И при добавлении, и при убавлении субатомных частиц выделяется огромное количество энергии.
Но что, если бы вам удалось изменить состав ядра? К сожалению, это дает элементу кризис идентичности, нарушая равновесие сил внутри элемента. Элемент начинает испускать субатомные частицы, чтобы достичь более стабильного состояния, аналогично тому, что происходит при радиоактивном распаде.
Трансмутация посредством радиоактивности
Атомы с очень большими ядрами не могут справиться со своим размером, что делает их нестабильными. Они сбрасывают лишний вес, выбрасывая протоны и нейтроны (альфа-излучение), электроны (бета-излучение) и электромагнитное излучение (гамма-излучение).
Большинство элементов после висмута в периодической таблице радиоактивны.
Радиоактивный распад — не лучший способ получения золота. Во-первых, радиоактивным элементам требуются месяцы, а то и годы или тысячелетия, чтобы распасться на более распространенные элементы. Радию-226 требуется 1600 лет, чтобы распасться наполовину. Во-вторых, радиоактивные излучения могут вызывать такие заболевания, как рак и проблемы со щитовидной железой.
В-третьих, уран, торий и радий после распада превращаются в свинец. Свинец стабилен и не распадается дальше, что печально, учитывая, что у золота всего на 3 протона меньше, чем у свинца.
Ядерная трансмутация в ядерном реакторе
Если исключить радиоактивность, какой еще метод можно использовать для превращения свинца в золото? Что ж, есть несколько вариантов.
Использование свинца для получения золота — не самая лучшая стратегия, поскольку у свинца на 3 протона больше, чем у золота. Лучше использовать либо ртуть (на 1 протон больше, чем у золота), либо платину (на 1 протон меньше, чем у золота).
Самые ранние эксперименты по превращению неблагородного металла в золото относятся к 1924 году. Независимо друг от друга исследователи Нагоака в Японии и Мите и Штаммрайх в Германии преобразовали ртуть в золото, подвергнув ртуть воздействию высоких электрических токов. Более поздние исследователи, проводившие подобные эксперименты, получили отрицательные результаты, что поставило эти выводы под сомнение. Таким образом, воздействие на ртуть электрическим током, возможно, не является решением проблемы.
Другой вариант — бомбардировка ртути или платины субатомными частицами, такими как протоны и нейтроны. В 1941 году исследователи бомбардировали ртуть быстрыми нейтронами и превратили металл в золото и платину. В 1936 году исследователи бомбардировали платину дейтронами (ядро с протоном и нейтроном; ядро дейтерия), что привело к образованию радиоактивных изотопов платины, которые распались на золото.
Если у вас есть большие запасы свинца, которые вам нужно использовать, то в эксперименте 1996 года было обнаружено золото после облучения свинца протонами с энергией 600 МэВ.
Сколько золота вы можете сделать?
Если вы начали мечтать о том, как разбогатеть, делая золото, позвольте нам разрушить ваши мечты.
Во-первых, большая часть золота была радиоактивной, что означает, что оно, скорее всего, распадется. К сожалению, не существует химического способа превратить радиоактивное золото в обычное.
Во-вторых, во всех этих экспериментах золото было получено в количестве менее 1 мг. Часто золото обнаруживалось лишь в следовых количествах. В одном из отчетов написано, что золото, полученное Мите и Штаммрайхом, стоило всего 1 доллар, но его изготовление обошлось им в 60 000 долларов! Вы были бы очень глубоко в долгах к тому времени, когда получили бы хоть какое-то полезное золото в результате таких экспериментов.
Исследователей, проводивших эти эксперименты, больше интересовало поведение атомов и их субатомных частиц, а не то, чтобы на самом деле заработать состояние на золоте. Даже если бы некоторые из этих исследователей были нацелены на деньги, они скорее разбогатели бы, открыв что-то действительно полезное (например, бесконечный и устойчивый источник энергии).
Ученые использовали свои технологии трансмутации для создания новых элементов. Такие элементы, как прометий, технеций и многие элементы из ряда лантанидов и актинидов, являются рукотворными. В 2020 году исследователи сообщили о создании нового элемента с атомным номером 113 путем слияния атомов цинка с атомами висмута. Один из исследователей, работавших над проектом, сообщил, что потребовалось более 4 миллиардов столкновений, чтобы создать элемент всего три раза.
В общем, кого волнует, что из свинца нельзя делать золото? Ученые работают над еще более крутыми проектами — надеемся, что они принесут пользу всем нам!
Источник: new-science.ru
ЗОЛОТО
(Aurum) Au, хим. элемент I гр. периодич. системы, ат. н. 79, ат. м. 196,9665; относится к благородным металлам. В природе один стабильный изотоп 197 Аu.
Конфигурация внеш. электронной оболочки 5d 10 6s 1 ; степени окисления +1, +3, редко +5; энергии ионизации Аu 0 : Аи + : Аu 2+ : Аu 3+ соотв. равны 9,2258, 20,5 и 30,5 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,4 сродство к электрону 2,8 эВ; атомный радиус 0,144 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) Аu + 0,151 нм (6), Аu 3+ 0,082 нм (4), 0,099 нм (6). Содержание 3. в земной коре 4,3-10 % по массе, в воде морей и океанов менее 5.10 — 6 мг/л.
Относится к рассеянным элементам. Известно более 20 минералов, из к-рых главный — самородное 3. (электрум, медистое, палладистое, висмутистое 3. и др.), представляющее собой твердый р-р Ag (от следов до 43%) в 3. и содержащее также Сu, Fе, Рb, реже — металлы платиновой группы, Mn, Bi и др.
Хим. соединения 3. в природе редки, в осн. это теллуриды — калаверит АuТе 2, креннерит (Au,Ag)Te2, сильванит AuAgTe4, петцит Ag3AuTe2, мутманнит (Ag,Au)Te, монтбрейит Аu2 Те 3 и др. 3. присутствует гл. обр. в кварце, карбонатах, пирите, арсенопирите, галените, сфалерите, халькопирите. В рудах 3. присутствует в виде вкраплений размерами б. ч. 0,1-1000 мкм, иногда находят самородки до неск. десятков кг. Генетич. типы пром. месторождений 3.: гидротермальные высокотемпературные золото-арсенопиритовой формации; гидротермальные среднетемпературные кварц-сульфидной и золото-кварцевой формаций; гидротермальные низкотемпературные золото-серебряной формации; месторождения выветривания и метаморфизованные; аллювиальные россыпи.3. извлекают из собственно золотых руд и, попутно, из железных, медных, свинцово-цинковых и урановых руд. Мировые пром. ресурсы 3. (без СССР) ок. 65 тыс. т.
Свойства. 3. — желтый металл; кристаллич. решетка гранецентрир. кубическая, а= 0,40786 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m. Т. пл. 1064,4 °С, т. кип. 2880 °С; плотн. твердого 3. 19,32 г/см 3 , жидкого 17,22 г/см 3 (1100°С); С 0 p25,39 Дж/(моль. К); DH 0 пл 12,55 кДж/моль,DH 0 исп 348 кДж/моль; S 0 298 47,40 Дж/(моль.
К); ур-ния температурной зависимости давления пара: для твердого 3. lgp (гПа) = 3,94 — 19820/T — 0,3061gT — 0,16.10 — 3 Т(298-1337 Т), для жидкого lgp(Пa) = 10,710 + 17866/Т (1337-3150 К); температурные коэф. линейного расширения (5,98-19,10).10 — 6 К — 1 (40-1200 К), объемного (1,79-5,73).10 — 5 К — 1 (40-1200 К); теплопроводность 318 Вт/(м. К) при 273 К; r (2,06-2,84).10 — 8 Ом. м (273-373 К), температурный коэф. r 4,0.10 — 3 К — 1 (273-373 К); диамагнетик, магн. восприимчивость Ч29,59.10 — 6 . З. — очень мягкий и пластичный металл, твердость по Моосу ~ 2,5, по Бринеллю 220-250 МПа; модуль упругости 81 ГПа; s раст 10-25 МПа.
3. устойчиво на воздухе и в воде; с О 2, Н 2, N2, P, Sb и С непосредственно не взаимодействует. Фосфид Аu2 Р 3 (DH 0 обр -102 кДж/моль) и антимонид AuSb2 (DH 0 обр — 13 кДж/моль) получают косвенным путем.
3. не раств. в р-рах щелочей и к-тах, раств. в горячей H2SeO4, смесях к-т — Н 2SО 4 с HNO3, H2SO4 с НМnО 4, а также в царской водке (НСl + НNO3): Аu + HNO3 + 4НСl : H[AuCl4] + NO + 2Н 2 О; после осторожного выпаривания выделяются желтые кристаллы комплексной золотохлористоводородной к-ты НАuСl4.3Н 2 О. В водных р-рах цианидов (Na, Ca, К) при доступе О 2 или др. окислителей 3. раств. с образованием дицианоаурат-иона (цианирование): 2Au + 4CN — +Н 2 О + 0,5О 2 : 2[Au(CN)2] — + 2OH — , что лежит в основе важнейшего пром. способа извлечения 3. из руд. С галогенами в отсутствие влаги 3. без нагревания не взаимод., при нагр. порошка 3. в атмосфере галогенов образуются золота галогениды.
С мн. металлами 3. дает сплавы. На легком образовании амальгамы 3. основан один из методов извлечения 3. из горных пород. Соед. золота неустойчивы, в водных р-рах гидролизуются, легко восстанавливаются до металла. В табл. 1 приведены значения стандартных окислит.-восстановит. потенциалов E 0 нек-рых соед.
AuLn (где L — лиганд, п =1,3). Важнейшим соед. 3. посвящены отдельные статьи [см. Золота цианиды, Золотоорганические соединения, Калия дицианоаурат(I)], ниже приводятся сведения о др. соединениях 3.
Гидроксид Au(OH)3 — темно-коричневые кристаллы; при нагр. дегидратируется с образованием сначала АuО(ОН), а затем сесквиоксида Аu2 О 3, к-рый выше 160°С разлагается на 3. и О 2; р-римость в воде 2,4.10 — 12 моль/л при 20 °С, в р-рах НNО 3 — до 0,38 моль/л при 25 °С, в р-рах NaOH — до 8.10 — 4 моль/л при 25°С. В последнем случае в р-ре 3. находится в виде гидроксоаурат-ионов [Аu(ОН)4] — (рН 7-13).
Образуется Аu(ОН)3 при добавлении конц. р-ра щелочи или Mg(OH)2 к р-рам Н[АuСl4]. Ауpaты неустойчивы, легко разлагаются при нагревании. Аураты щелочных металлов хорошо раств. в воде, р-римость растет с увеличением ионного радиуса катиона; аураты Mg, Ca, Sr, Ba, Тl(I) ограниченно растворимы. Аураты с нек-рыми орг. в-вами образуют взрывчатые смеси. Предполагают, что при действии на гидроксид 3. р-ров щелочи образуются аурат-анионы [Н 2 АuО 3] — , [HAuO3] 2 — , [AuO3] 3 — . См. также табл. 2.
Др. кислородные соед. 3. неустойчивы, легко образуют взрывчатые смеси. Соед. Аu2 О 3 с аммиаком Au2O3.4NH3 наз. «гремучим 3.»; взрывается при 145°С, иногда и при более низких т-рах; без взрыва раств. в р-рах цианидов щелочных металлов.
Гемисульфид 3. Au2S — черно-коричневые кристаллы; DG 0 обр 29 кДж/моль; плохо раств. в воде (произведение р-римости 4.10 — 69 при 25 °С), раств. в р-рах цианидов и полисульфидов щелочных металлов. Получают взаимод. конц. р-ра K[Au(CN)2] с H2S с послед. нагреванием до кипения с избытком соляной к-ты.
Сесквисульфид Au2S3 — черные кристаллы; разлагается при нагр. до 200 °С; не раств. в соляной и серной к-тах, раств. в HNO3 с выделением элементарного 3., р-рах KCN, бромной воде. Получают взаимод. H2S с АuСl3 или комплексными хлоридами 3. в безводном эфире на холоду.
Известны комплексные соед., содержащие анионы [AuS3] 2 — , [AuS2] — , [AuS] — , [Au(SO3)2] 3 — , [Au(S2O3)2] 3 — . Моноселенид AuSe существует в двух кристаллич. модификациях моноклинной сингонии. При обработке солянокислых р-ров 3. на холоду селеноводородом осаждается сесквиселенид Au2Se3.H2Se, устойчивый (после сушки) в интервале 40-390°С; при 535-650°C разлагается с выделением элементарного 3. Селенат (IV) Au2(SeO3)3.3H2SeO3 лимонно-желтые кристаллы; не раств. в воде, раств. в соляной и селенистой (при нагр.) к-тах.
Селенат (VI) Au2(SeO4)3 желтые кристаллы; DH 0 обр Ч 954 кДж/моль; не раств. в воде, разлагается соляной к-той, раств. в H2SO4, HNO3 и горячей конц. H2Se04. Теллурид (гемителлурид) АuТе 2 — кристаллы от латунно-желтого до серебристо-белого цвета с металлич. блеском; плотн. 9,3 г/см, DH 0 обр Ч 11 кДж/моль; хрупок, твердость по Моосу 2,5-3.
Тиоцианат AuSCN — бесцв. кристаллы; не раств. в воде и орг. р-рителях; при 140°С разлагается до металлич. 3. и (SCN)n; под действием воды образует в р-рах прочные комплексные анионы [Au(SCN)2] — и [Au(SCN)4] — . Коллоидное 3. При восстановлении 3. в разб. р-рах его солей, а также при электрич. распылении 3. в воде образуются коллоидные р-ры 3., окраска к-рых зависит от степени дисперсности частиц, а интенсивность окраски от их концентрации. Частицы 3. в коллоидном р-ре отрицательно заряжены. Гидрофобный золь 3. в солянокислом водном р-ре можно представить схемой:
благородный металл, блеск, богатство, выше всяких похвал, глянцгольд, желтизна, желтый дьявол, желтый металл, закачаешься, злато, златой телец, золотишко, золотце, изумительный, клад, конфетка, металл, мечта, минерал, нет слов, поталь, презренный металл, прелесть, рыжуха, рыжье, сусаль, цветняк, чудо, экстра-класс, электрум, элемент
Источник: rus-chemical-enc.slovaronline.com