Можно ли создать золото из других элементов?

Вся обычная материя состоит из атомов. Все атомы состоят из небольшого ядра, содержащего протоны и нейтроны, связанные вместе, и большого облака электронов, связанных с ядром.

Поскольку большинство физических и химических свойств атома определяются числом и формой его электронов, а число и форма его электронов определяются числом протонов в ядре, природа атома в значительной степени определяется число протонов в его ядре.

Все атомы с одинаковым числом протонов в ядре ведут себя почти одинаково. По этой причине группа атомов с одинаковым числом протонов называется «химическим элементом» и связывает различные свойства с отдельными элементами.

Золото — химический элемент с 79 протонами в каждом атомном ядре. Каждый атом, содержащий 79 протонов, является атомом золота, и все атомы золота химически ведут себя одинаково.

В принципе, можно создать золото, просто собрав 79 протонов (и достаточное количество нейтронов, чтобы сделать ядро ​​стабильным). Или, что еще лучше, можно удалить один протон из ртути (у которой их 80) или добавить один протон к платине (у которой их 78), чтобы получить золото.

Процесс простой в теории, но трудновыполнимый на практике. Добавление или удаление протонов из ядра являются типами ядерных реакций. Таким образом, ни одна серия химических реакций не может создать золото.

Химические реакции изменяют число и форму электронов в атоме, но не меняют ядро ​​атома. Таким образом, мечта древних алхимиков о создании золота путем простой химической реакции невозможна. Необходимо использовать ядерные реакции для создания золота. Сложность состоит в том, что ядерные реакции требуют много энергии.

Ядро стабильного атома очень тесно связано, поэтому трудно что-либо постоянно вставлять в ядро ​​или вынимать из него. Чтобы вызвать ядерную реакцию, нужно выстрелить в ядро ​​высокоэнергетическими частицами.

Золото (Au от лат. Aurum) — элемент 11 группы, шестого периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 79. Золото — благородный металл жёлтого цвета.

Золото — тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, платины, рения, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25 грамма в одном кубическом сантиметре).

Причиной того, что цвет золота отличается от цвета большинства металлов, является малость энергетической щели между полузаполненной 6s-орбиталью и заполненными 5d-орбиталями. В результате золото поглощает фотоны в синей, коротковолновой части видимого спектра, начиная с примерно 500 нм, но отражает более длинноволновые фотоны с меньшей энергией, которые не способны перевести 5d-электрон на вакансию в 6s-орбитали. Поэтому золото при освещении белым светом выглядит жёлтым.

Получить такие частицы возможно либо при радиоактивном распаде, либо при ядерных реакциях в реакторе, либо при ускорении медленных частиц, либо при помощи комбинации этих методов. Например, исследователи создали золото в 1941 году, стреляя нейтронами в ртуть. Нейтроны были генерированы серией ядерных реакций, которые были запущены циклотронным ускорителем частиц.

Обычно золото получают из платины, в которой на один протон меньше, чем в золоте, или из ртути, в которой на один протон больше, чем в золоте. Бомбардировка ядра платины или ртути нейтронами может сбить нейтрон или добавить нейтрон, что в результате естественного радиоактивного распада может привести к золоту.

Как должно быть очевидно из этого производственного процесса, большая часть золота, созданного из других элементов, является радиоактивной. Радиоактивное золото опасно для человека и не может продаваться в коммерческих целях. Более того, когда через несколько дней радиоактивное золото подвергается радиоактивному распаду, оно уже не является золотом.

Поэтому, чтобы создать нерадиоактивное золото, необходимо:

• Построить ядерный реактор, который будет источником нейтронов.
• Поместить ртуть в реактор. После большого объема работы создается лишь крошечная часть золота.
• Сделать полученное золото безопасным. Это сложнее, чем кажется, потому что нельзя отделить нерадиоактивное золото от радиоактивного чисто химическими методами.

Из этого процесса должно быть очевидно, что создание золота из других элементов в настоящее время является дорогостоящим лабораторным экспериментом, а не жизнеспособной коммерческой деятельностью.

Возможно, в будущем технология улучшится настолько, что производство золота в ядерных реакторах станет прибыльным экономическим предприятием.