الذهب... معدن أصفر، عنصر كيميائي بسيط برقم ذري 79. موضع رغبة الناس في جميع الأوقات، ومقياس للقيمة، ورمز للثروة والقوة. المعدن الدموي، تفرخ الشيطان. كم من حياة بشرية أزهقت من أجل امتلاك هذا المعدن!؟ وكم عدد الآخرين الذين سيتم تدميرهم؟
على عكس الحديد أو الألومنيوم على سبيل المثال، يوجد القليل جدًا من الذهب على الأرض. طوال تاريخها، استخرجت البشرية من الذهب ما يعادل ما استخرجته من الحديد في يوم واحد. ولكن من أين أتى هذا المعدن على الأرض؟
ويعتقد أن النظام الشمسي تشكل من بقايا مستعر أعظم انفجر في العصور القديمة. وفي أعماق ذلك النجم القديم، حدث تركيب عناصر كيميائية أثقل من الهيدروجين والهيليوم. لكن العناصر الأثقل من الحديد لا يمكن تصنيعها في أعماق النجوم، وبالتالي لا يمكن أن يتشكل الذهب نتيجة التفاعلات النووية الحرارية في النجوم. إذًا، من أين أتى هذا المعدن في الكون؟
يبدو أن علماء الفلك يمكنهم الآن الإجابة على هذا السؤال. لا يمكن للذهب أن يولد في أعماق النجوم. ولكن من الممكن أن تتشكل نتيجة لكوارث كونية هائلة، والتي يطلق عليها العلماء اسم انفجارات أشعة غاما (GBs).
وقد لاحظ علماء الفلك عن كثب إحدى انفجارات أشعة جاما هذه. توفر بيانات المراقبة أسبابًا جدية للاعتقاد بأن هذا الانفجار القوي لإشعاع غاما نتج عن اصطدام نجمين نيوترونيين - النوى الميتة للنجوم التي ماتت في انفجار سوبر نوفا. بالإضافة إلى ذلك، يشير التوهج الفريد الذي استمر في موقع GW لعدة أيام إلى أن كمية كبيرة من العناصر الثقيلة، بما في ذلك الذهب، قد تشكلت خلال هذه الكارثة.
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة إيدو بيرغر من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) خلال مؤتمر صحفي لـ CfA: "إننا نقدر أن كمية الذهب المنتجة والمنطلقة إلى الفضاء أثناء اندماج نجمين نيوترونيين يمكن أن تزيد عن 10 أضعاف القمر". مؤتمر في كامبريدج، ماساتشوستس.
انفجار أشعة جاما (GRB) هو انفجار لأشعة جاما ناتج عن انفجار نشط للغاية. تم العثور على معظم GWs في مناطق بعيدة جدًا من الكون. درس بيرغر وزملاؤه الجسم GRB 130603B، الواقع على مسافة 3.9 مليار سنة ضوئية. هذا هو واحد من أقرب GWs التي شوهدت حتى الآن.
هناك نوعان من GWs - طويلة وقصيرة، اعتمادًا على المدة التي يستمر فيها انفجار أشعة جاما. كانت مدة توهج GRB 130603B، التي سجلها القمر الصناعي سويفت التابع لناسا، أقل من عُشري من الثانية.
وعلى الرغم من أن انبعاث أشعة جاما نفسه اختفى بسرعة، إلا أن GRB 130603B استمر في التألق في الأشعة تحت الحمراء. لم يتوافق سطوع هذا الضوء وسلوكه مع الشفق النموذجي الذي يحدث عندما يتم قصفه بواسطة جزيئات متسارعة من المادة المحيطة. تصرف توهج GRB 130603B كما لو أنه جاء من العناصر المشعة المتحللة. يمكن للمواد الغنية بالنيوترونات المنبعثة من اصطدامات النجوم النيوترونية أن تصبح عناصر مشعة ثقيلة. ينتج عن التحلل الإشعاعي لهذه العناصر إشعاع الأشعة تحت الحمراء المميز لـ GRB 130603B. وهذا بالضبط ما لاحظه علماء الفلك.
ووفقا لحسابات الفريق، أدى الانفجار إلى قذف مواد تبلغ كتلتها حوالي جزء من مائة كتلة الشمس. وكان جزء من هذه المادة من الذهب. بعد أن قدروا تقريبًا كمية الذهب التي تشكلت خلال انفجار GRB، وعدد مثل هذه الانفجارات التي حدثت عبر تاريخ الكون، توصل علماء الفلك إلى افتراض أن كل الذهب الموجود في الكون، بما في ذلك الذهب الموجود على الأرض، ربما يكون قد تشكل خلال هذه الانفجارات. انفجارات أشعة جاما.
إليك نسخة أخرى مثيرة للاهتمام ولكنها مثيرة للجدل بشكل رهيب:
مع تشكل الأرض، تدفق الحديد المنصهر إلى مركزها ليشكل قلبها، آخذًا معه معظم المعادن الثمينة الموجودة على الكوكب، مثل الذهب والبلاتين. بشكل عام، يوجد في قلب الأرض ما يكفي من المعادن الثمينة لتغطية كامل سطح الأرض بطبقة سمكها أربعة أمتار.
إن حركة الذهب إلى القلب من شأنها أن تحرم الجزء الخارجي من الأرض من هذا الكنز. ومع ذلك، فإن وفرة المعادن النبيلة في عباءة السيليكات الأرضية تتجاوز القيم المحسوبة بعشرات وآلاف المرات. لقد تمت مناقشة فكرة أن هذه الوفرة الفائقة قد نتجت عن وابل نيزك كارثي اجتاحت الأرض بعد تكوين قلبها. وهكذا دخلت الكتلة الكاملة من ذهب النيزك إلى الوشاح بشكل منفصل ولم تختف في أعماقها.
ولاختبار هذه النظرية، قام الدكتور ماتياس ويلبولد والبروفيسور تيم إليوت من مجموعة النظائر في كلية بريستول لعلوم الأرض بتحليل الصخور التي جمعها البروفيسور ستيفن موربوت من جامعة أكسفورد في جرينلاند، والتي يعود تاريخها إلى حوالي 4 مليارات سنة. توفر هذه الصخور القديمة صورة فريدة لتكوين كوكبنا بعد وقت قصير من تكوين النواة، ولكن قبل القصف النيزكي المفترض.
ثم بدأ العلماء في دراسة محتوى النيازك من التنغستن 182، والتي تسمى الكوندريت - وهي إحدى مواد البناء الرئيسية للجزء الصلب من النظام الشمسي. على الأرض، يتحلل الهافنيوم-182 غير المستقر ليشكل التنغستن-182. لكن في الفضاء، بسبب الأشعة الكونية، لا تحدث هذه العملية. ونتيجة لذلك، أصبح من الواضح أن عينات الصخور القديمة تحتوي على 13٪ أكثر من التنغستن 182 مقارنة بالصخور الأحدث. وهذا يعطي الجيولوجيين سببًا للادعاء بأنه عندما كانت الأرض تمتلك بالفعل قشرة صلبة، سقط عليها حوالي مليون تريليون (10 أس 18) من مادة الكويكب والنيزك، والتي كانت تحتوي على محتوى أقل من التنغستن 182، ولكن أكثر بكثير مما تحتويه القشرة الأرضية من العناصر الثقيلة، وخاصة الذهب.
نظرًا لكونه عنصرًا نادرًا جدًا (يوجد فقط حوالي 0.1 ملليجرام من التنجستن لكل كيلوجرام من الصخور)، مثل الذهب والمعادن الثمينة الأخرى، فيجب أن يكون قد دخل إلى القلب في وقت تكوينه. مثل معظم العناصر الأخرى، ينقسم التنغستن إلى عدة نظائر - ذرات لها خصائص كيميائية مماثلة ولكن كتلتها مختلفة قليلاً. بناءً على النظائر، يمكن للمرء أن يحكم بثقة على أصل المادة، وكان من المفترض أن يترك خلط النيازك مع الأرض آثارًا مميزة في تكوين نظائر التنغستن.
لاحظ الدكتور ويلبولد انخفاضًا بمقدار 15 جزءًا في المليون في كمية نظير التنجستن 182 في الصخور الحديثة مقارنة بصخور جرينلاند.
يتناسب هذا التغيير الصغير ولكن المهم تمامًا مع ما تم السعي لإثباته، وهو أن فائض الذهب المتاح على الأرض كان أثرًا جانبيًا إيجابيًا لقصف النيزك.
قال الدكتور ويلبولد: “كان استخراج التنغستن من العينات الحجرية وتحليل تركيبته النظائرية بالدقة المطلوبة أمرًا صعبًا للغاية نظرًا للكمية الصغيرة من التنغستن الموجود في الحجارة. وفي الواقع، أصبحنا أول مختبر في العالم ينجح في إجراء قياسات بهذا المستوى».
النيازك المتساقطة تختلط مع الغلاف الأرضي أثناء عمليات الحمل الحراري العملاقة. المهمة القصوى للمستقبل هي معرفة مدة هذا الخلط. وفي وقت لاحق، شكلت العمليات الجيولوجية القارات وأدت إلى تركيز المعادن الثمينة (وكذلك التنغستن) في رواسب الخام التي يتم استخراجها اليوم.
ويواصل الدكتور ويلبولد: "يُظهر عملنا أن معظم المعادن الثمينة التي يعتمد عليها اقتصادنا والعديد من العمليات الصناعية الرئيسية تم جلبها إلى كوكبنا عن طريق الصدفة عندما ضربت الأرض بحوالي 20 كوينتيليون طن من مواد الكويكبات".
وبالتالي، فإننا ندين باحتياطياتنا من الذهب إلى التدفق الحقيقي للعناصر القيمة التي انتهى بها الأمر على سطح الكوكب بفضل "قصف" كويكب ضخم. وبعد ذلك، أثناء تطور الأرض على مدى مليارات السنين الماضية، دخل الذهب في الدورة الصخرية، فظهر على سطحها ثم اختبأ مرة أخرى في أعماق الوشاح العلوي.
ولكن الآن تم إغلاق طريقه إلى القلب، وكمية كبيرة من هذا الذهب محكوم عليها ببساطة أن تقع في أيدينا.
اندماج نجم نيوتروني
ورأي آخر من عالم آخر:
وظل أصل الذهب غير واضح لأنه، على عكس العناصر الخفيفة مثل الكربون أو الحديد، لا يمكن أن يتشكل مباشرة داخل النجم، كما اعترف أحد الباحثين في المركز، إيدو بيرغر.
توصل العالم إلى هذا الاستنتاج من خلال مراقبة انفجارات أشعة جاما - وهي انبعاثات كونية واسعة النطاق للطاقة المشعة الناتجة عن اصطدام نجمين نيوترونيين. تم رصد انفجار أشعة جاما بواسطة المركبة الفضائية سويفت التابعة لناسا، واستمر لمدة عُشر من الثانية فقط. وبعد الانفجار كان هناك توهج اختفى تدريجياً. ويقول الخبراء إن التوهج الناتج عن اصطدام مثل هذه الأجرام السماوية يشير إلى انطلاق كمية كبيرة من العناصر الثقيلة. والدليل على أن العناصر الثقيلة تشكلت بعد الانفجار يمكن اعتباره ضوء الأشعة تحت الحمراء في طيفها.
وأوضح بيرغر أن الحقيقة هي أن المواد الغنية بالنيوترونات المقذوفة أثناء انهيار النجوم النيوترونية يمكن أن تولد عناصر تخضع للتحلل الإشعاعي، بينما ينبعث منها توهج في نطاق الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي. "ونعتقد أن انفجار أشعة جاما يقذف حوالي مائة من كتلة الشمس من المواد، بما في ذلك الذهب. علاوة على ذلك، فإن كمية الذهب التي يتم إنتاجها وإخراجها أثناء اندماج نجمين نيوترونيين يمكن مقارنتها بكتلة 10 أقمار. وتكلفة مثل هذه الكمية من المعدن الثمين ستكون مساوية لـ 10 أوكتيليونات من الدولارات، أي 100 تريليون مربع.
كمرجع، الأوكتيليون هو مليون سبتيليون، أو مليون أس سبعة؛ رقم يساوي 1042، مكتوبًا بالنظام العشري على هيئة واحد متبوعًا بـ 42 صفرًا.
واليوم أيضًا، أثبت العلماء حقيقة أن كل الذهب تقريبًا (والعناصر الثقيلة الأخرى) الموجودة على الأرض هي من أصل كوني. اتضح أن الذهب جاء إلى الأرض نتيجة لقصف كويكب حدث في العصور القديمة بعد تصلب قشرة كوكبنا.
تقريبا جميع المعادن الثقيلة "غرقت" في عباءة الأرض في المرحلة المبكرة للغاية من تكوين كوكبنا؛ فهي التي شكلت النواة المعدنية الصلبة في وسط الأرض.
في عام 1940، بدأ الفيزيائيون الأمريكيون A. Sherr و K. T. Bainbridge من جامعة هارفارد في تشعيع العناصر المجاورة للذهب - الزئبق والبلاتين - بالنيوترونات. ومن المتوقع تماما، بعد تشعيع الزئبق، حصلوا على نظائر الذهب بأعداد جماعية 198 و 199 و 200. اختلافهم عن Au-197 الطبيعي هو أن النظائر غير مستقرة، وتنبعث منها أشعة بيتا، في مدة أقصاها بضعة أيام مرة أخرى يتحول إلى زئبق بأعداد كتلية 198,199 و200.
لكنها كانت لا تزال رائعة: لأول مرة، كان الشخص قادرا على إنشاء العناصر الضرورية بشكل مستقل. وسرعان ما أصبح من الواضح كيف كان من الممكن الحصول على الذهب 197 الحقيقي والمستقر. ويمكن القيام بذلك باستخدام نظير الزئبق 196 فقط. هذا النظير نادر جدًا - فمحتواه من الزئبق العادي الذي يبلغ عدد كتلته 200 يبلغ حوالي 0.15٪. ويجب قصفها بالنيوترونات للحصول على الزئبق 197 غير المستقر، والذي بعد أن يلتقط إلكترونًا سيتحول إلى ذهب مستقر.
ومع ذلك، فقد أظهرت الحسابات أنه إذا تناولت 50 كجم من الزئبق الطبيعي، فسوف تحتوي على 74 جرامًا فقط من الزئبق-196. ولتحويله إلى ذهب، يمكن للمفاعل إنتاج تدفق نيوتروني قدره 10 أس 15 من النيوترونات لكل متر مربع. سم في الثانية. وبالنظر إلى أن 74 جرامًا من الزئبق-196 يحتوي على حوالي 2.7 إلى 10 أس 23 من الذرات، فسيستغرق التحويل الكامل للزئبق إلى ذهب أربع سنوات ونصف. هذا الذهب الاصطناعي أغلى بكثير من الذهب المستخرج من الأرض. لكن هذا يعني أن تشكل الذهب في الفضاء يتطلب أيضًا تدفقات نيوترونية هائلة. وقد أوضح انفجار نجمين نيوترونيين كل شيء.
وتفاصيل أكثر عن الذهب:
وقد حسب العلماء الألمان أنه من أجل جلب حجم المعادن الثمينة الموجودة اليوم إلى الأرض، لا يتطلب الأمر سوى 160 كويكبًا معدنيًا، يبلغ قطر كل منها حوالي 20 كيلومترًا. يلاحظ الخبراء أن التحليل الجيولوجي لمختلف المعادن النبيلة يظهر أنها ظهرت جميعًا على كوكبنا في نفس الوقت تقريبًا، ولكن على الأرض نفسها كانت هناك ظروف لأصلها الطبيعي وليست كذلك. وهذا ما دفع الخبراء إلى الخروج بنظرية كونية لظهور المعادن النبيلة على كوكب الأرض.
كلمة "الذهب"، وفقا لعلماء اللغة، تأتي من المصطلح الهندي الأوروبي "الأصفر" باعتباره انعكاسا للخاصية الأكثر وضوحا لهذا المعدن. ويؤكد هذه الحقيقة حقيقة أن نطق كلمة "الذهب" يتشابه في لغات مختلفة، على سبيل المثال Gold (باللغة الإنجليزية)، Gold (في الألمانية)، Guld (في الدنمارك)، Gulden (في الهولندية)، Gull ( باللغة النرويجية)، كولتا (بالفنلندية).
الذهب في باطن الأرض
يحتوي قلب كوكبنا على ذهب أكثر بخمس مرات من جميع الصخور الأخرى القابلة للتعدين مجتمعة. ولو انسكب كل الذهب الموجود في باطن الأرض على السطح، فإنه سيغطي الكوكب بأكمله بطبقة سمكها نصف متر. ومن المثير للاهتمام أن حوالي 0.02 ملليجرام من الذهب يذوب في كل لتر من الماء في جميع الأنهار والبحار والمحيطات.
وتقرر أنه خلال كامل فترة تعدين المعدن الثمين تم استخراج حوالي 145 ألف طن من باطن الأرض (وفقًا لمصادر أخرى - حوالي 200 ألف طن). يتزايد إنتاج الذهب عاماً بعد عام، لكن معظم النمو حدث في أواخر السبعينيات.
يتم تحديد نقاء الذهب بطرق مختلفة. القيراط (يكتب "قيراط" في الولايات المتحدة وألمانيا) كان في الأصل وحدة قياس تعتمد على بذور شجرة الخروب (على غرار كلمة "قيراط")، والتي استخدمها التجار القدماء في الشرق الأوسط. يستخدم القيراط اليوم في المقام الأول لقياس وزن الأحجار الكريمة (1 قيراط = 0.2 جرام). يمكن أيضًا قياس نقاء الذهب بالقيراط. ويعود هذا التقليد إلى العصور القديمة، عندما أصبح القيراط في الشرق الأوسط مقياسًا لنقاء سبائك الذهب. قيراط الذهب البريطاني هو وحدة غير مترية لقياس محتوى الذهب في السبائك، وتساوي 1/24 من وزن السبيكة. الذهب الخالص يعادل 24 قيراطًا. يتم قياس نقاء الذهب اليوم أيضًا من خلال مفهوم النقاء الكيميائي، أي جزء من الألف من المعدن النقي في كتلة السبيكة. لذلك، 18 قيراطًا هو 18/24، ومن حيث الألف، يتوافق مع العينة رقم 750.
تعدين الذهب
نتيجة للتركيز الطبيعي، فإن حوالي 0.1٪ فقط من إجمالي الذهب الموجود في القشرة الأرضية متاح للتعدين، على الأقل من الناحية النظرية، ولكن نظرًا لحقيقة وجود الذهب في شكله الأصلي، فإنه يلمع بشكل مشرق ويمكن رؤيته بسهولة، أصبح المعدن الأول الذي التقى به الشخص. لكن الشذرات الطبيعية نادرة، لذا فإن الطريقة القديمة لاستخراج المعادن النادرة، التي تعتمد على كثافة الذهب العالية، هي غسل الرمال الحاملة للذهب. "يتطلب استخراج غسل الذهب وسائل ميكانيكية فقط، وبالتالي فلا عجب أن الذهب كان معروفًا حتى لدى المتوحشين في أقدم العصور التاريخية" (دي. آي. منديليف).
ولكن لم يكن هناك ما يقرب من غراء الذهب الغني، وفي بداية القرن العشرين، تم استخراج 90٪ من إجمالي الذهب من الخامات. في الوقت الحاضر، تم استنفاد العديد من مناجم الذهب الغريني تقريبًا، لذا يتم التعدين بشكل أساسي للذهب الخام، الذي يتم استخراجه آليًا إلى حد كبير، لكن الإنتاج لا يزال صعبًا، لأنه غالبًا ما يقع في أعماق الأرض. وفي العقود الأخيرة، زادت باطراد حصة التعدين المكشوف الأكثر ربحية. من المفيد اقتصاديًا تطوير وديعة إذا كان طن الخام يحتوي على 2-3 جرام فقط من الذهب، وإذا كان المحتوى أكثر من 10 جرام/طن، فإنه يعتبر غنيًا. ومن الجدير بالذكر أن تكاليف البحث والتنقيب عن رواسب الذهب الجديدة تتراوح بين 50 إلى 80% من إجمالي تكاليف التنقيب الجيولوجي.
الآن أكبر مورد للذهب إلى السوق العالمية هو جنوب أفريقيا، حيث وصلت المناجم بالفعل إلى عمق 4 كيلومترات. جنوب أفريقيا هي موطن لأكبر منجم في العالم، منجم فال ريفس في كليكسدورب. جنوب أفريقيا هي الدولة الوحيدة التي يعتبر فيها الذهب المنتج الرئيسي للإنتاج. ويتم استخراجه هناك في 36 منجمًا كبيرًا يعمل بها مئات الآلاف من الأشخاص.
في روسيا، يتم استخراج الذهب من رواسب الخام والغرينية. تختلف آراء الباحثين حول بداية استخراجه. على ما يبدو، تم استخراج أول ذهب محلي في عام 1704 من خامات نيرشينسك مع الفضة. في العقود اللاحقة، في دار سك العملة في موسكو، تم عزل الذهب من الفضة، التي تحتوي على بعض الذهب كشوائب (حوالي 0.4٪). لذلك، في 1743-1744. "من الذهب الموجود في الفضة المصهورة في مصانع نيرشينسك" تم صنع 2820 شيرفونيت عليها صورة إليزابيث بتروفنا.
تم اكتشاف أول طين ذهب في روسيا في ربيع عام 1724 على يد الفلاح إروفي ماركوف في منطقة يكاترينبرج. بدأ عملها فقط في عام 1748. توسع تعدين الذهب الأورال ببطء ولكن بثبات. في بداية القرن التاسع عشر، تم اكتشاف رواسب ذهب جديدة في سيبيريا. أدى اكتشاف رواسب ينيسي (في أربعينيات القرن التاسع عشر) إلى وصول روسيا إلى المركز الأول في العالم في مجال تعدين الذهب، ولكن حتى قبل ذلك، كان صيادو إيفينكي المحليون يصنعون الرصاص للصيد من شذرات الذهب. في نهاية القرن التاسع عشر، أنتجت روسيا حوالي 40 طنًا من الذهب سنويًا، منها 93% من الذهب الغريني. في المجمل، وفقا للبيانات الرسمية، تم استخراج 2754 طنا من الذهب في روسيا قبل عام 1917، ولكن وفقا للخبراء، حوالي 3000 طن، مع الحد الأقصى الذي حدث في عام 1913 (49 طنا)، عندما بلغ احتياطي الذهب 1684 طنا.
ومع اكتشاف مناطق غنية بالذهب في الولايات المتحدة الأمريكية (كاليفورنيا 1848؛ كولورادو 1858؛ نيفادا 1859)، أستراليا (1851)، جنوب أفريقيا (1884)، فقدت روسيا تفوقها في تعدين الذهب، على الرغم من حقيقة أن تم تشغيل الحقول، خاصة في شرق سيبيريا.
تم إجراء تعدين الذهب في روسيا بطريقة شبه حرفية، وتم تطوير الرواسب الغرينية بشكل أساسي. وكان أكثر من نصف مناجم الذهب في أيدي الاحتكارات الأجنبية. وفي الوقت الحالي، تتناقص حصة الإنتاج من الغرينيات تدريجياً، لتصل إلى ما يزيد قليلاً عن 50 طناً بحلول عام 2007. يتم استخراج أقل من 100 طن من رواسب الخام. تتم المعالجة النهائية للذهب في المصافي، وعلى رأسها مصنع كراسنويارسك للمعادن غير الحديدية. ويمثل تكرير (إزالة الشوائب، والحصول على 99.99% من المعدن النقي) حوالي 50% من الذهب المستخرج ومعظم البلاتين والبلاديوم المستخرج في روسيا.
مرحبًا! الذهب عنصر كيميائي أودى بحياة العديد من الأشخاص. أثناء بناء كاتدرائية القديس إسحاق في سانت بطرسبرغ، كانت القباب مذهبة باستخدام ملغم الذهب. اتخذ المهندس المعماري أوغست مونتفيراند تدابير لحماية العمال من بخار الزئبق، لكنه كان يعلم أن مصيرهم محكوم عليهم بالفناء. لكن القباب لن تضطر أبدًا إلى التذهيب مرة أخرى.
وهكذا حدث: مات جميع الأشخاص البالغ عددهم 60 شخصًا بسبب التسمم، ولم تكن الكاتدرائية مذهبة أبدًا منذ ذلك الحين.
يحتوي الكيلومتر المكعب من مياه البحر على 5 كجم من العنصر المرغوب، وإذا قمت بوخز إصبعك وعصرت قطرة دم، فسوف تحتوي على 0.00025 ملجم من الذهب. يحتوي الهيكل العظمي البشري على 10 ملغ: إذا قررت إذابة حلقة من الناس، فستحتاج إلى 300 شخص فقط. لكن هذا الذهب موجود في شكل مشتت في البيئة بحيث يكون من غير المربح وغالباً ما يكون من المستحيل استخراجه من هناك.
الودائع المناسبة لتعدين الذهب هي الأولية (ما بعد الصهارة) والثانوية (الغرينية).
الصهارة، المنصهرة داخل الكرة الأرضية، غنية بالعنصر الكيميائي Au. يوجد الذهب في الطبقات العليا من الوشاح وجزئيًا في القشرة الأرضية (ومع ذلك، فهو يحتوي تقريبًا على الجدول الدوري بأكمله). تصل الصهارة إلى سطح الكوكب، وتبرد وتتحول إلى صخور صلبة. والأماكن التي تحتوي على ما يكفي من العنصر الثمين لتبرير التنمية الصناعية هي الرواسب الأولية.
يوجد الذهب الطبيعي على شكل شذرات - حبوب كاملة من مادة نقية كيميائيا. غالبًا ما يتم دمجه مع عناصر أخرى (تحتوي الصهارة على كل شيء تقريبًا):
الرواسب الثانوية هي نتيجة تدمير الرواسب الأولية، ما يسمى بالتجوية، والذي يحدث:
تبدو الغرينية المصنوعة من الذهب الخالص كالرمل وتنجرف أحيانًا على طول المياه على بعد عدة كيلومترات من الرواسب الأصلية.
وسقط الذهب في شكله النقي في أيدي الإنسان في القرن السادس قبل الميلاد. بدأ التطوير الهائل للودائع الأفريقية في وقت سابق - حوالي عام 2000 قبل الميلاد. هـ، ولكن لم تكن هناك طرق للتخلص من الشوائب، وكانت منتجات الذهب في ذلك الوقت ذات مستوى منخفض.
في أواخر العصور القديمة (بداية عصرنا)، بدأت الكيمياء بالانتشار في جميع أنحاء العالم مع رغبتها في تحويل العناصر الكيميائية الأساسية إلى عناصر نبيلة. لم تكن ناجحة، ولكن بفضلها، أتقنت الحضارة الحديثة العديد من المعجزات - على سبيل المثال، تقنية استخراج الذهب النقي كيميائيا من الخام.
الاسم اللاتيني للذهب هو Aurum (يُقرأ باسم aurum) - "أصفر". يتم قبوله على أنه دولي. كان رمز الشمس بين الكيميائيين يشبه دائرة بها نقطة بداخلها، وفي الكيمياء الحديثة يُشار إليها بالاختصار Au.
الطرق الرئيسية لإنتاج الذهب على نطاق صناعي تكمل بعضها البعض - على سبيل المثال، يمكن تنقية المركز من الشوائب الكثيفة عن طريق الملغمة.
الغسل (التحجيم) هو طريقة قديمة للاستخراج من الرواسب الثانوية. يتم غسل الرمال بسبب كثافتها: يتم غسل المعادن الأقل كثافة بالماء، ويترسب التركيز.
يتم تعدين الذهب على نطاق واسع آليًا: تعمل أجهزة الغسيل والحفارات بدلاً من الأشخاص. ومع ذلك، ظل مبدأ عملها دون تغيير تقريبا على مدى السنوات ال 2000 الماضية.
التركيز ليس الذهب الخالص. هناك عناصر أكثر كثافة - تستقر بالرمل في قاع خزان الغسيل. للتنظيف النهائي، يتم استخدام طرق أخرى، وخاصة الكيميائية.
وكانت هذه الطريقة معروفة أيضًا منذ العصور القديمة، ولكن تم وصفها في القرن السادس عشر. من الممكن، بسبب خاصية الزئبق، تكوين سبائك (ملغمات) مع معادن أخرى دون تأثيرات حرارية أو كيميائية إضافية. وبعد التخلص من بقايا الشظايا الصخرية، يتم فصل العناصر الكيميائية ميكانيكياً.
رأي الخبراء
فسيفولود كوزلوفسكي
6 سنوات في صناعة المجوهرات. يعرف كل شيء عن العينات ويمكنه التعرف على المنتجات المزيفة في 12 ثانية
لا يتم استخدام الملغمة في كل مكان: في عدد من البلدان (منذ عام 1988 - في روسيا) يُحظر استخدام الزئبق بسبب الخطر المميت لهذا العنصر على البشر.
تعتمد طريقة استخلاص عنصر ثمين من الخام عن طريق السيانيد على قدرة الذهب على الذوبان في حمض الهيدروسيانيك (سيانيد الهيدروجين، HCN) وأملاحه. تتم معالجة الخام بمحلول سيانيد ضعيف (0.03-0.3%). يتفاعل المعدن النبيل قبل العناصر الكيميائية الأخرى، وبعد التفاعل الكيميائي يترسب من المحلول.
: في شكله النقي لا يشكل أكاسيد ولا يتعرض للتآكل. لديه أيضا:
يقع العنصر في المجموعة الحادية عشرة (المجموعة الفرعية للنحاس)، الفترة السادسة من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية.
العدد الذري (رقم الشحنة) للذهب هو 79. هذا هو عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة، ويساوي عدد الإلكترونات التي تدور حول النواة. الكتلة الذرية - الكتلة الإجمالية للبروتونات والنيوترونات (النواة الذرية) - للذهب هي 196.9665 آمو. (وحدات الكتلة الذرية). يوجد الذهب الطبيعي على شكل النظير المستقر كيميائيًا 197 Au. جميع الأشياء الأخرى غير مستقرة ولا يمكن تحقيقها إلا في مفاعل نووي.
ليس للذهب صيغة كيميائية خاصة به، فهو موجود على شكل جزيئات أحادية الذرة. تتم كتابة التكوين الإلكتروني لذرة Au كـ 4f14 5d10 6s1 ويشير إلى التوزيع الدقيق للإلكترونات بين المدارات.
بسبب خموله (ليس مطلقًا، ولكنه مهم)، لا يذوب الذهب في الأحماض. وهذا يسمح باستخدامها للتكرير (التنقية الكيميائية للعنصر من الشوائب): تتم معالجة السبيكة بحمض، مثل حمض النيتريك، وبالتالي التخلص من السبيكة.
ولكن هناك استثناءات. يذوب الذهب الخالص بالأحماض:
في ظل الظروف الطبيعية، لا يتأكسد Au تحت تأثير الأكسجين - وهذه إحدى الخصائص التي تجعل العنصر ثمينًا. عند تسخينه، يتفاعل الذهب مع الهالوجينات (عناصر المجموعة السابعة عشرة): اليود والفلور والبروم والكلور، ليشكل اليوديد والفلورايد والبروميد والكلوريد على التوالي.
حالات الأكسدة القياسية هي 1 و3. وقد تم عزل الفلورايد ذو حالة الأكسدة +5 في ظروف المختبر.
تسيطر الدول على تداول المعادن الثمينة. قبل قرن من الزمان، كان لدى كل دولة تقريبًا نظام اختبار خاص بها، ولكن الآن تم الجمع بين معظمها إلى قاسم مشترك.
في نظام القيراط (الولايات المتحدة الأمريكية، كندا، سويسرا)، يتم قبول الرقم 24 بنسبة 100%. تشير العلامة "18 K" إلى أن المجوهرات تتكون من 75% من المعدن الثمين، و25% من شيء آخر - على سبيل المثال، النحاس. والبلاديوم .
في روسيا ورابطة الدول المستقلة وألمانيا، الرقم الموجود على الختم هو عدد جزء في المليون (جزء من الألف) من الذهب الموجود في السبيكة. 500 ‰ - عينة 500، 375 ‰ -375. عينة الـ 1000 فقط غير موجودة - بدلاً من ذلك يوجد 999.9. أنه يحتوي على كمية مجهرية من الشوائب ويعتبر تقليديا نقيا.
كان نظام أخذ العينات التخزيني يعمل في الإمبراطورية الروسية، وروسيا الاتحادية الاشتراكية السوفياتية، والاتحاد السوفياتي في 1798-1927. وهو يعتمد على الجنيه الروسي، الذي يساوي 96 بكرة، وهو مشابه للقيراط رياضيًا، ولكنه يقسم الكل ليس إلى 24، بل إلى 96 سهمًا.
دعونا نلقي نظرة على الأنظمة الثلاثة في المقارنة. هناك أيضًا عينة كبيرة - وهي تكرر بشكل أساسي عينة القيراط، ولكنها تأخذ 16 وحدة (دفعة) بنسبة مائة بالمائة. تم استخدام السمة المميزة للقطعة لتمييز الفضة في أوروبا قبل إدخال النظام المتري وليس لها علاقة بالذهب.
في الصناعة يستخدمون الفضة والبلاتين والبلاديوم والنيكل والمعادن الأخرى. يغير الرباط خصائص السبيكة. البلاتين والبلاديوم يعطيانها اللون الأبيض، والزنك والكادميوم يخفضان نقطة الانصهار (لكن الزنك يجعل السبيكة هشة، أما الكادميوم فلا)، ويلونها النحاس باللون الأحمر وتجعلها أكثر صلابة.
من المستحيل أن نتخيل بدون الذهب:
حتى الآن، لم يفقد الذهب غرضه الأصلي - فهو يستخدم لتوفير الأموال وزيادتها.
لكسب المال عن طريق اعتبار المنتجات المصنوعة من السبائك الأساسية ذات قيمة، يلجأ المحتالون إلى الحيل: حرق الفضة على النار، والجمع بين النحاس والزنك والقصدير. انتبه على:
وهناك نصائح لتجربة شيء ما على أسنانك أمام البائع أو اختباره كيميائياً عن طريق إسقاط مادة اليود عليه. وهذه طرق فعالة لتحديد مدى صحة المعايير العالية، ولكنها ليست مقبولة دائمًا في المجتمع. إذا جعلك البائع تشك كثيرًا في أنك مستعد لقضم بضائعه، فعليك رفض الشراء.
لا تضع الذهب في الزئبق أو تسكب عليه حمض الهيدروسيانيك - فهذا سيجعله يدوم لفترة أطول. اشترك أيضًا في مقالاتي وشاركها مع أصدقائك!
الذهب معروف للبشرية منذ العصور القديمة. ولكن في العصور القديمة كانت قيمتها فقط لمظهرها: كانت المجوهرات المتلألئة مثل الشمس رمزا للثروة. فقط مع تطور الكيمياء، أدرك الناس القيمة الحقيقية لهذا المعدن الناعم، وفي الوقت الحالي يستخدمونه بنشاط في صناعات مثل:
هذه الصناعات لديها متطلبات عالية جدًا على خصائص المواد المستخدمة فيها. إن أهمية ومكانة هذه المناطق تسمح لسعر الذهب ليس فقط بالبقاء على نفس المستوى، ولكن أيضًا بالارتفاع ببطء. والسبب في هذه الخصائص هو الصيغة الإلكترونية للذهب، والتي، كما هو الحال في أي عنصر آخر، تحدد معالمه وقدراته.
ما هي تلك التي يمكنك تسليط الضوء عليها؟ في بنات أفكار العبقرية الروسية، يحتل المعدن الثمين الرقم 79، ويسمى Au. Au هو اختصار لاسمها اللاتيني Aurum، والذي يُترجم إلى "ساطع". يقع في الفترة السادسة من المجموعة الحادية عشرة في الصف التاسع.
الصيغة الإلكترونية للذهب، وهي سبب القيمة، هي 4f14 5d10 6s1، كل هذا يشير إلى أن ذرات الذهب لها كتلة مولية كبيرة ووزن كبير وهي خاملة في حد ذاتها. ينتمي 5d106s1 فقط إلى الإلكترونات الخارجية لمثل هذا الهيكل.
وخمول الذهب هو أثمن ممتلكاته. ولهذا السبب، يقاوم الذهب الأحماض جيدًا، ولا يتأكسد أبدًا، وهو نادر جدًا كعامل مؤكسد.
ولذلك، فإنه يشير إلى ما يسمى. المعادن "النبيلة". المعادن والغازات "النبيلة" في الكيمياء هي عناصر لا تتفاعل مع أي شيء تقريبًا في الظروف العادية.
يمكن أن يُطلق على الذهب بأمان اسم المعدن الأكثر نبلاً، لأنه يقع على يمين جميع إخوانه في سلسلة الفولتية.
أولاً، من المرجح أن تتحلل مركبات الذهب التي تحتوي على أي شيء آخر غير الزئبق. والزئبق، وهو الاستثناء في هذه الحالة، يشكل ملغماً مع الذهب الذي كان يستخدم سابقاً في صناعة المرايا.
وفي حالات أخرى، تكون الاتصالات قصيرة العمر. إن القصور الذاتي للذهب في العصور الوسطى جعل الكيميائيين يعتقدون أن هذا المعدن كان في نوع من "التوازن المثالي"؛ وكانوا يعتقدون أنه لا يتفاعل مع أي شيء على الإطلاق؛
في القرن السابع عشر، تحطمت هذه الفكرة عندما تم اكتشاف أن الماء الملكي، وهو خليط من أحماض الهيدروكلوريك والنيتريك، يمكن أن يؤدي إلى تآكل الذهب. قائمة الأحماض التي تتفاعل مع الذهب هي كما يلي:
وبالإضافة إلى ذلك، يتفاعل الذهب مع الهالوجينات. أسهل طريقة لإجراء التفاعل هي باستخدام الفلور والكلور. يوجد HAuCl4·3H2O - حمض الكلوروريك، والذي يتم الحصول عليه عن طريق تبخير محلول الذهب في حمض البيركلوريك بعد تمرير بخار الكلور من خلاله.
وبالإضافة إلى ذلك، يذوب الذهب في ماء الكلور والبروم، وكذلك في محلول كحول اليود. ولا يزال من غير المعروف ما إذا كان الذهب يتأكسد تحت تأثير الأكسجين لأن وجود أكاسيد الذهب لم يثبت بعد.
حالات الأكسدة القياسية للذهب هي 1، 3، 5. والحالة الأقل شيوعًا هي -1، وهي الأوريدات - عادةً مركبات تحتوي على معادن نشطة. على سبيل المثال، أورايد الصوديوم NaAu أو أورايد السيزيوم CsAu، وهو من أشباه الموصلات. فهي متنوعة للغاية في التكوين. هناك أورايد الروبيديوم Rb3Au، ورباعي ميثيل الأمونيوم (CH3)4NAu، والأوريدات ذات التركيبة M3OAu، حيث M هو فلز.
ومن السهل الحصول عليها بشكل خاص باستخدام المركبات التي يعمل فيها الذهب كأنيون، وعند تسخينه مع المعادن القلوية. يتم الكشف عن الإمكانات الأكبر للروابط الإلكترونية لهذا العنصر في التفاعلات مع الهالوجينات. بشكل عام، باستثناء الهالوجينات، فإن الذهب كعنصر كيميائي له روابط متنوعة للغاية ولكنها نادرة.
حالة الأكسدة الأكثر استقرارًا هي +3، وفي حالة الأكسدة هذه يشكل الذهب أقوى رابطة مع الأنيون، بالإضافة إلى ذلك، من السهل جدًا تحقيق حالة الأكسدة هذه من خلال استخدام الأنيونات المشحونة بشكل فردي، مثل:
عليك أن تفهم أنه كلما كان الأنيون أكثر نشاطا في هذه الحالة، كلما كان من الأسهل ربطه بالذهب. بالإضافة إلى ذلك، هناك مجمعات مستقرة ذات مستوي مربع - وهي عوامل مؤكسدة. المجمعات الخطية التي تحتوي على الذهب Au X2، وهي أقل استقرارًا، هي أيضًا عوامل مؤكسدة، والذهب الموجود فيها لديه حالة أكسدة +1.
لفترة طويلة، اعتقد الكيميائيون أن أعلى حالة أكسدة للذهب هي +3، ولكن باستخدام فلوريد الكريبتون، كان من الممكن مؤخرًا نسبيًا الحصول على فلوريد الذهب في ظروف المختبر. يحتوي هذا العامل المؤكسد القوي للغاية على الذهب في حالة الأكسدة +5، وصيغته الجزيئية هي AuF6-.
وفي الوقت نفسه لوحظ أن مركبات الذهب +5 تكون مستقرة فقط مع الفلور. تلخيص ما سبق، يمكننا بثقة تسليط الضوء على اتجاه مثير للاهتمام من شغف المعادن النبيلة للهالوجينات:
علاوة على ذلك، فإن العلاقة بين الذهب والفلور تسمح بتحقيق نتائج غير متوقعة للغاية: يؤدي خماسي فلوريد الذهب عند التفاعل مع الفلور الذري الحر إلى تكوين AuF VI وVII غير المستقرين للغاية، أي جزيء يتكون من ذرة ذهب و ست أو حتى سبع ذرات مؤكسدة.
بالنسبة للمعدن الذي كان يعتبر خاملًا للغاية، فهذه نتيجة غير عادية للغاية. ويتفكك AuF6 ليشكل AuF5 وAuF7، على التوالي.
لإثارة تفاعل الهالوجينات مع الذهب، يوصى باستخدام مسحوق الذهب وثنائي هاليدات الزينون في ظروف الرطوبة العالية. بالإضافة إلى ذلك، ينصح الكيميائيون بتجنب ملامسة الذهب لليود والزئبق في الحياة اليومية.
عند اختزاله من حالة الأكسدة، فإنه يميل إلى تكوين محاليل غروانية يختلف لونها حسب النسبة المئوية لعناصر معينة.
يلعب الذهب دورًا مهمًا في الكائنات البروتينية، وبالتالي يوجد في المركبات العضوية. تتضمن الأمثلة ثنائي بروميد الذهب الإيثيل وأوروتيلوغلوكوز. المركب الأول عبارة عن جزيئات الذهب المؤكسدة بجهود مشتركة للكحول الإيثيلي العادي والبروم، وفي الحالة الثانية يشارك الذهب في تركيب أحد أنواع السكر.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الكرينازول والأورانوفين، اللذين يحتويان أيضًا على الذهب في جزيئاتهما، في علاج أمراض المناعة الذاتية. العديد من مركبات الذهب سامة، وعندما تتراكم في أعضاء معينة، يمكن أن تؤدي إلى أمراض.
كتلته المولية العالية تجعل المعدن اللامع أحد أثقل العناصر. من حيث الوزن، لا يتم تجاوزه إلا بواسطة البلوتونيوم والبلاتين والإيريديوم والأوسيميوم والرينيوم والعديد من العناصر المشعة الأخرى. لكن العناصر المشعة تكون بصفة عامة خاصة من حيث الكتلة - فذراتها، مقارنة بذرات العناصر العادية، ضخمة وثقيلة للغاية.
يوفر نصف القطر الكبير والقدرة على تكوين ما يصل إلى 5 روابط تساهمية وترتيب الإلكترونات على المحاور الأخيرة للهيكل الإلكتروني الصفات التالية للمعدن:
اللدونة والليونة - يتم كسر روابط ذرات هذا المعدن بسهولة على المستوى الجزيئي، ولكن في نفس الوقت يتم استعادتها ببطء. أي أن الذرات تتحرك بروابط تنكسر في مكان وتتشكل في مكان آخر. وبفضل هذا، يمكن تصنيع أسلاك الذهب بأطوال هائلة، وهذا هو سبب وجود أوراق الذهب.
اتضح أن هذا العنصر أو ذاك لا يزال يقوم بتقطير الذهب وفقًا لإحدى ميزاته المفيدة. لكن الذهب يحمل خاصيته على وجه التحديد لأنه يحتوي على مجموعة من السمات المهمة.
يوجد هذا العنصر دائمًا تقريبًا في الطبيعة في شكلين: شذرات أو حبيبات مجهرية تقريبًا في خام معدن آخر. في الوقت نفسه، يجب أن ننسى الكليشيهات الشائعة التي تتألق الكتلة الصلبة وتشبه سبيكة بشكل عام على الأقل. هناك عدة أنواع من شذرات: الإلكتروم، الذهب البلاديوم، النحاسي، البزموت.
وفي جميع الأحوال هناك نسبة كبيرة من الشوائب، سواء كانت الفضة أو النحاس أو البزموت أو البلاديوم. تسمى الودائع مع الحبوب بالرواسب السائبة. الحصول على الذهب هو عملية تقنية وكيميائية معقدة، جوهرها هو فصل المعدن الثمين عن الخام أو الخام أو الصخور من خلال الدمج، أو استخدام عدد من الكواشف.
وفي الوقت نفسه، يشير إلى العناصر المشتتة، أي تلك التي لا توجد في رواسب كبيرة بشكل خاص ولا توجد في قطع كبيرة من عنصر نقي. وذلك نتيجة قلة نشاطه وثبات بعض مركباته.
صيغة صحيحة أو تجريبية أو إجمالية: الاتحاد الأفريقي
الوزن الجزيئي: 196.967
ذهب- عنصر المجموعة 11 (حسب التصنيف القديم - مجموعة فرعية ثانوية من المجموعة الأولى)، الفترة السادسة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I Mendeleev، برقم ذري 79. يُشار إليه بالرمز Au (باللاتينية Aurum). المادة البسيطة الذهب هو معدن نبيل ذو لون أصفر.
قصة
أصل الاسم
السلافية البدائية "*zolto" ("الذهب") مرتبطة بـ Lit. جيلتوناس "أصفر"، لاتفيا. zelts "الذهب"؛ بصوت مختلف: القوطي. جولو، ألمانية الذهب، الإنجليزية ذهب؛ مزيد من Skt. हिरण्य (híraṇya IAST)، أفست. زارانيا، أوسيت. zærījnæ "الذهب"، وأيضا Skt. هري (هاري IAST) "أصفر، ذهبي، مخضر"، من الجذر الهندو-أوروبي البدائي * ɵʰel- "أصفر، أخضر، مشرق". ومن هنا أسماء الألوان: "أصفر"، "أخضر". الكلمة اللاتينية aurum تعني "أصفر" وترتبط بـ "Aurora" - فجر الصباح.
الخصائص الفيزيائية
الذهب الخالص هو معدن أصفر ناعم. اللون المحمر لبعض منتجات الذهب، مثل العملات المعدنية، يأتي من شوائب معادن أخرى، وخاصة النحاس. وفي الأغشية الرقيقة يظهر الذهب من خلال اللون الأخضر. يتمتع الذهب بموصلية حرارية عالية ومقاومة كهربائية منخفضة. الذهب معدن ثقيل جدًا: تبلغ كثافة الذهب الخالص 19.32 جم/سم مكعب (كرة من الذهب الخالص يبلغ قطرها 46.237 ملم وكتلة 1 كجم). من بين المعادن، يحتل المرتبة السابعة من حيث الكثافة بعد الأوسيميوم والإيريديوم والبلاتين والرينيوم والنبتونيوم والبلوتونيوم. يتمتع التنغستن بكثافة مماثلة للذهب (19.25). إن الكثافة العالية للذهب تجعل من السهل استخراجه، وهذا هو السبب في أنه حتى العمليات التكنولوجية البسيطة - على سبيل المثال، الغسيل عند المجاري - يمكن أن توفر درجة عالية من استخلاص الذهب من الصخور المغسولة. الذهب معدن ناعم جدًا: تصل صلابته على مقياس موس إلى 2.5 تقريبًا، وعلى مقياس برينل 220-250 ميجا باسكال (مماثلة لصلابة المسمار). الذهب أيضًا عالي المرونة: يمكن تشكيله على شكل صفائح يصل سمكها إلى 0.1 ميكرومتر (100 نانومتر) (ورقة الذهب)؛ بهذا السُمك، يكون الذهب شفافًا وفي الضوء المنعكس يكون له لون أصفر، وفي الضوء المنقول يكون ملونًا باللون الأخضر المزرق المكمل للأصفر. يمكن سحب الذهب إلى سلك بكثافة خطية تصل إلى 2 ملجم/م. نقطة انصهار الذهب هي 1064.18 درجة مئوية (1337.33 كلفن)، ويغلي عند 2856 درجة مئوية (3129 كلفن). كثافة الذهب السائل أقل من كثافة الذهب الصلب وتبلغ 17 جم/سم3 عند نقطة الانصهار. الذهب السائل متطاير للغاية، فهو يتبخر بشكل نشط قبل وقت طويل من نقطة الغليان. المعامل الخطي للتمدد الحراري - 14.2·10-6 K−1 (عند 25 درجة مئوية). الموصلية الحرارية - 320 واط/م ك، السعة الحرارية النوعية - 129 جول/(كجم كلفن)، المقاومة الكهربائية - 0.023 أوم مم 2 /م. السالبية الكهربية حسب بولينج هي 2.4. طاقة تقارب الإلكترون هي 2.8 فولت. نصف القطر الذري 0.144 نانومتر، نصف القطر الأيوني: Au + 0.151 نانومتر (رقم التنسيق 6)، Au 3+ 0.082 نانومتر (4)، 0.099 نانومتر (6) سبب اختلاف لون الذهب عن لون معظم المعادن هو صغر حجمه فجوة الطاقة بين مدارات 6s نصف المملوءة ومدارات 5d المملوءة. ونتيجة لذلك، يمتص الذهب الفوتونات في الجزء الأزرق ذو الطول الموجي القصير من الطيف المرئي، بدءًا من حوالي 500 نانومتر، ولكنه يعكس فوتونات ذات طاقة أقل وأطول موجة غير قادرة على نقل الإلكترون 5d إلى مكان شاغر في 6s المداري (انظر الشكل). ولهذا السبب يظهر الذهب باللون الأصفر عند إضاءته بالضوء الأبيض. سبب تضييق الفجوة بين المستويين 6s و 5d هو التأثيرات النسبية - في حقل كولوم القوي بالقرب من نواة الذهب، تتحرك الإلكترونات المدارية بسرعات تشكل جزءًا ملحوظًا من سرعة الضوء، وعلى s- من الإلكترونات، التي تقع أقصى كثافة مدارية لها في مركز الذرة، فإن ضغط التأثير النسبي للمدار له تأثير أقوى من تأثير الإلكترونات p- وd- وf، التي تكون كثافتها سحابة إلكترونية بالقرب من النواة تميل إلى الصفر. بالإضافة إلى ذلك، فإن الانكماش النسبي للمدارات s يزيد من درع النواة ويضعف جذب الإلكترونات ذات العزم الزاوي المداري الأعلى إلى النواة (تأثير نسبي غير مباشر). بشكل عام، مستويات 6s تتناقص ومستويات 5d تتزايد.
الخواص الكيميائية
الذهب هو واحد من أكثر المعادن الخاملة، ويقع على يمين جميع المعادن الأخرى في سلسلة الإجهاد. وفي الظروف العادية لا يتفاعل مع الأغلبية ولا يشكل أكاسيد، ولذلك يصنف على أنه معدن نبيل، على عكس المعادن العادية التي تتدمر تحت تأثير و. وفي القرن الرابع عشر، تم اكتشاف قدرة الماء الملكي على إذابة الذهب، مما دحض فكرة أنه خامل كيميائيًا. هناك مركبات ذهبية ذات حالة أكسدة −1 تسمى الأوريدات. على سبيل المثال، CsAu (أوريد السيزيوم)، Na 3 Au (أوريد الصوديوم). من الأحماض النقية، يذوب الذهب فقط في حمض السيلينيك المركز عند 200 درجة مئوية:
2Au + 6H 2 SeO 4 → Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O
يتفاعل حمض الهيدروكلوريك 4 المركز مع الذهب في درجة حرارة الغرفة، مكونًا العديد من أكاسيد الكلور غير المستقرة. المحلول الأصفر من بيركلورات الذهب (III) القابلة للذوبان في الماء.
2Au + 8HClO 4 → Cl 2 + 2Au(ClO 4) 3 + 2O 2 + 4H 2 O
يرجع التفاعل إلى قدرة الأكسدة القوية لـ Cl 2 O 7.
يتفاعل الذهب بسهولة نسبيًا مع الأكسجين والعوامل المؤكسدة الأخرى بمشاركة عوامل معقدة. وهكذا، في المحاليل المائية للسيانيد مع إمكانية الوصول إلى الأكسجين، يذوب الذهب، ويشكل السيانوورات:
4Au + 8CN - + 2H2O + O2 → 4 - + 4OH -
يتم تحويل السيانوورات بسهولة إلى ذهب نقي:
2Na + Zn → Na 2 + 2Au
في حالة التفاعل مع الكلور، فإن إمكانية تكوين المعقد تسهل أيضًا بشكل كبير مسار التفاعل: إذا تفاعل الذهب مع الكلور الجاف عند درجة حرارة ~ 200 درجة مئوية لتكوين كلوريد الذهب (III)، ثم في محلول مائي مركز من الهيدروكلوريك وأحماض النيتريك ("أكوا ريجيا") يذوب الذهب مع تكوين أيون الكلورورات بالفعل في درجة حرارة الغرفة:
2Au + 3Cl 2 + 2Cl - → 2 -
وبالإضافة إلى ذلك، يذوب الذهب في ماء الكلور. يتفاعل الذهب بسهولة مع البروم السائل ومحاليله في الماء والمواد العضوية، مكونًا ثلاثي بروميد AuBr 3 .
يتفاعل الذهب مع الفلور في نطاق درجة الحرارة 300-400 درجة مئوية؛ وفي درجات الحرارة المنخفضة لا يحدث التفاعل، وفي درجات الحرارة المرتفعة تتحلل فلوريد الذهب. يذوب الذهب أيضًا في الزئبق، مكونًا سبيكة منخفضة الذوبان (ملغم) تحتوي على مركبات بين معادن الذهب والزئبق. مركبات الذهب العضوي معروفة - على سبيل المثال، ثنائي بروميد إيثيل الذهب أو أورثيوجلوكوز.
التأثيرات الفسيولوجية
بعض مركبات الذهب سامة وتتراكم في الكلى والكبد والطحال وتحت المهاد، مما قد يؤدي إلى أمراض عضوية والتهاب الجلد والتهاب الفم ونقص الصفيحات. تستخدم مركبات الذهب العضوي (مستحضرات كريزانول وأورانوفين) في الطب في علاج أمراض المناعة الذاتية، وخاصة التهاب المفاصل الروماتويدي.
أصل
شحنة الذهب رقم 79 تجعله أحد أكبر عدد من عناصر البروتون الموجودة في الطبيعة. وكان من المفترض سابقًا أن الذهب يتكون أثناء التخليق النووي للمستعرات الأعظم، لكن النظرية الجديدة تشير إلى أن الذهب وعناصر أخرى أثقل من الحديد تشكلت نتيجة لتدمير النجوم النيوترونية. أجهزة قياس الطيف عبر الأقمار الصناعية قادرة فقط على اكتشاف الذهب الذي يتشكل بشكل غير مباشر فقط، "ليس لدينا أي دليل طيفي مباشر على أن مثل هذه العناصر تتشكل بالفعل". ووفقا لهذه النظرية، فإنه نتيجة لانفجار نجم نيوتروني، يتم قذف الغبار المحتوي على المعادن (بما في ذلك المعادن الثقيلة، مثل الذهب) إلى الفضاء الخارجي، حيث يتكثف فيه فيما بعد، كما حدث في النظام الشمسي وعلى الأرض . وبما أن الأرض كانت في حالة منصهرة بعد نشأتها مباشرة، فإن كل الذهب الموجود على الأرض اليوم تقريبًا موجود في قلب الأرض. تم إحضار معظم الذهب الموجود في قشرة الأرض ووشاحها اليوم إلى الأرض عن طريق الكويكبات أثناء القصف العنيف المتأخر. على الأرض، يوجد الذهب في الخامات في الصخور التي تكونت منذ عصر ما قبل الكمبري.
الجيوكيمياء
محتوى الذهب في القشرة الأرضية منخفض جدًا - 4.3·10 -10% بالوزن (0.5-5 ملجم/طن)، لكن الرواسب والمناطق الغنية بشدة بالمعدن كثيرة جدًا. ويوجد الذهب أيضًا في الماء. يحتوي لتر واحد من مياه البحر والنهر على أقل من 5.10 -9 جرام من Au، وهو ما يعادل تقريبًا 5 كجم من الذهب في كيلومتر مكعب واحد من الماء. توجد رواسب الذهب في الغالب في مناطق تطور الجرانيت، ويرتبط عدد صغير منها بالصخور الأساسية وفوق القاعدية. يشكل الذهب تركيزات صناعية في رواسب ما بعد الصهارة، وخاصة الحرارية المائية. في ظل الظروف الخارجية، يعد الذهب عنصرًا مستقرًا للغاية ويتراكم بسهولة في الغرينيات. ومع ذلك، فإن الذهب تحت المجهر، والذي هو جزء من الكبريتيدات، عند أكسدته، يكتسب القدرة على الهجرة في منطقة الأكسدة. ونتيجة لذلك، يتراكم الذهب أحيانًا في منطقة التخصيب الثانوي للكبريتيد، لكن تركيزاته القصوى ترتبط بالتراكم في منطقة الأكسدة، حيث يرتبط مع هيدروكسيدات الحديد والمنغنيز. تحدث هجرة الذهب في منطقة أكسدة رواسب الكبريتيد على شكل مركبات بروميد ويوديد في شكل أيوني. يسمح بعض العلماء بذوبان ونقل الذهب بكبريتات أكسيد الحديديك أو على شكل معلق. هناك 15 معدنًا معروفًا في الطبيعة تحتوي على الذهب: الذهب الأصلي مع خليط من الفضة والنحاس وما إلى ذلك، والإلكتروم Au و25 - 45% Ag؛ بوربيسيت AuPd. الذهب النحاسي، البزموتوريت (Au، Bi)؛ الذهب الأصلي، الذهب قزحي الألوان، الذهب البلاتيني. تم العثور عليه أيضًا مع الإيريديوم الاسمي (أوروسميريد). يتم تمثيل المعادن المتبقية بواسطة تيلوريد الذهب: كالافيريت AuTe 2، كرينيريت AuTe 2، سيلفانيت AuAgTe 4، بيتزيت Ag 3 AuTe 2، موتمانيت (Ag، Au)Te، مونتبريويت Au 2. Te 3، ناجياجيت Pb 5 AuSbTe 3 S 6 . يتميز الذهب بشكله الأصلي. ومن بين أشكاله الأخرى، تجدر الإشارة إلى الإلكتروم، وهو عبارة عن سبيكة من الذهب والفضة، ذات لون أخضر ويمكن تدميرها بسهولة نسبيًا عند نقلها بالماء. في الصخور، عادة ما يكون الذهب مشتتًا على المستوى الذري. في الرواسب غالبًا ما يكون محاطًا بالكبريتيدات والزرنيخيدات. هناك رواسب ثانوية من الذهب - الغرينيات التي يقع فيها نتيجة تدمير رواسب الخام الأولية، والرواسب ذات الخامات المعقدة - حيث يتم استخراج الذهب كمكون مرتبط.
إنتاج
لقد كان الناس ينقبون عن الذهب منذ زمن سحيق. واجهت البشرية الذهب بالفعل في الألفية الخامسة قبل الميلاد. ه. في العصر الحجري الحديث بسبب توزيعه في موطنه الأصلي. وفقا لعلماء الآثار، بدأ التعدين المنهجي في الشرق الأوسط، حيث تم توريد المجوهرات الذهبية، على وجه الخصوص، إلى مصر. وفي مصر، في قبر الملكة زير وإحدى الملكات بو أبي أور في الحضارة السومرية، تم العثور على أول مجوهرات ذهبية يعود تاريخها إلى الألفية الثالثة قبل الميلاد. ه. لم يتم استخراج الذهب في روسيا حتى العصر الإليزابيثي. تم استيرادها من الخارج مقابل سلع وتم تحصيلها على شكل رسوم استيراد. تم أول اكتشاف لاحتياطيات الذهب عام 1732 في مقاطعة أرخانجيلسك، حيث تم اكتشاف منجم للذهب بالقرب من إحدى القرى. بدأ تطويره في عام 1745. عمل المنجم بشكل متقطع حتى عام 1794 وأنتج حوالي 65 كجم فقط من الذهب. تعتبر بداية تعدين الذهب في روسيا هي 21 مايو (1 يونيو) 1745، عندما أعلن إروفي ماركوف، الذي عثر على الذهب في جبال الأورال، عن اكتشافه في مكتب المجلس الرئيسي للمصانع في يكاترينبرج.
أنتجت البشرية عبر التاريخ حوالي 161 ألف طن من الذهب، تبلغ قيمتها السوقية 8-9 تريليون دولار (تقديرات 2011). وتتوزع هذه الاحتياطيات على النحو التالي (تقديرات عام 2003):
إيصال
للحصول على الذهب، يتم استخدام خصائصه الفيزيائية والكيميائية الأساسية: وجوده في الطبيعة في حالته الأصلية، والقدرة على التفاعل مع عدد قليل فقط من المواد (الزئبق والسيانيد). مع تطور التقنيات الحديثة، أصبحت الطرق الكيميائية أكثر شعبية. في عام 1947، أجرى الفيزيائيون الأمريكيون إنجرام وهيس وهايدن تجربة لقياس المقطع العرضي الفعال لامتصاص النيوترونات بواسطة نوى الزئبق. وكأثر جانبي للتجربة، تم الحصول على حوالي 35 ميكروجرامًا من الذهب. وهكذا تحقق حلم الكيميائيين الذي دام قرونًا - تحويل الزئبق إلى ذهب. ومع ذلك، فإن إنتاج الذهب هذا ليس له أهمية اقتصادية، لأنه يكلف عدة مرات أكثر من استخراج الذهب من أفقر الخامات.
طلب
يتم توزيع الذهب المتوفر حاليًا في العالم على النحو التالي: حوالي 10% يوجد في المنتجات الصناعية، والباقي مقسم بالتساوي تقريبًا بين الاحتياطيات المركزية (أساسًا على شكل سبائك قياسية من الذهب النقي كيميائيًا)، والملكية الخاصة على شكل سبائك. والمجوهرات.
محميات
في روسيا
بلغ احتياطي الذهب في احتياطي الدولة الروسية في ديسمبر 2008 495.9 طن (2.2% من جميع دول العالم). بلغت حصة الذهب في إجمالي حجم احتياطيات الذهب والعملات الأجنبية لروسيا في مارس 2006 3.8٪. اعتبارًا من بداية عام 2011، تحتل روسيا المرتبة الثامنة في العالم من حيث حجم الذهب الموجود في احتياطيات الدولة. وفي أغسطس 2013، زادت روسيا احتياطياتها من الذهب إلى 1015 طناً. وفي عامي 2014 و2016، واصلت روسيا زيادة احتياطياتها من المعدن الثمين، والتي بلغت 1444.5 طناً حتى منتصف عام 2016.
نظام العينة
في جميع البلدان، يتم التحكم في كمية الذهب في السبائك من قبل الدولة. في روسيا، يتم قبول خمسة معايير لسبائك المجوهرات الذهبية بشكل عام: الذهب 375، 500، 585، 750، 958.
