Hoe wordt goud gevormd? Oorsprong en proces

Natuurlijk goud gevormd vóór de geboorte van het zonnestelsel. didyk / Getty Images

Goud is een chemish element gemakkelijk te herkennen aan zijn gele metallic kleur. Het is waardevol vanwege zijn zeldzaamheid, weerstand tegen corrosie, elektrische geleidbaarheid, kneedbaarheid, vervormbaarheid en schoonheid. Als je mensen vraagt ​​waar goud vandaan komt, zullen de meesten zeggen dat je het uit een mijn haalt, vlokken in een beekje bakt of het uit zeewater haalt. De ware oorsprong van het element dateert echter van vóór de vorming van de aarde.

Belangrijkste afhaalrestaurants: hoe wordt goud gevormd?

• Wetenschappers geloven dat al het goud op aarde is gevormd in supernovae en neutronensterbotsingen die plaatsvonden voordat het zonnestelsel werd gevormd. In deze gevallen werd goud gevormd tijdens het r-proces.
• Goud zonk naar de kern van de aarde tijdens de vorming van de planeet. Het is vandaag alleen toegankelijk vanwege een asteroïdebombardement.
• Theoretisch is het mogelijk om goud te vormen door de nucleaire processen van fusie, splijting en radioactief verval. Het is voor wetenschappers het gemakkelijkst om goud te transmuteren door het zwaardere element kwik te bombarderen en goud te produceren via verval.
• Goud kan niet worden geproduceerd via chemie of alchemie. Chemische reacties kunnen het aantal protonen in een atoom niet veranderen. Het protonennummer of atoomnummer definieert de identiteit van een element.

Natuurlijke goudvorming

Terwijl kernfusie binnen de zon maakt veel elementen, de zon kan geen goud synthetiseren. De aanzienlijke energie die nodig is om goud te maken, komt alleen voor als sterren exploderen in a supernova of wanneer neutronensterren botsen . Onder deze extreme omstandigheden vormen zich zware elementen via het snelle neutronenvangstproces of r-proces.

Een supernova heeft genoeg energie en neutronen om goud te synthetiseren. gremlin / Getty Images

Waar komt goud voor?

Al het goud dat op aarde is gevonden, is afkomstig van het puin van dode sterren. Toen de aarde zich vormde, werden zware elementen zoals ijzer en goud zonk naar de kern van de planeet. Als er geen andere gebeurtenis had plaatsgevonden, zou er geen goud in de aardkorst zijn. Maar ongeveer 4 miljard jaar geleden werd de aarde gebombardeerd door asteroïde-inslagen. Deze inslagen brachten de diepere lagen van de planeet in beroering en dwongen wat goud in de mantel en korst.

Er kan wat goud worden gevonden in rotsertsen. Het doet voorkomen als vlokken, zoals de puur inheems element , en met zilver in de natuurlijke legering elektrum . Erosie bevrijdt het goud van andere mineralen. Omdat goud zwaar is, zinkt het en hoopt het zich op in stroombeddingen, alluviale afzettingen en de oceaan.

Aardbevingen spelen een belangrijke rol, aangezien een verschuivende breuk mineraalrijk water snel decomprimeert. Als het water verdampt, aderen van kwarts en goudafzetting op rotsoppervlakken. Een soortgelijk proces vindt plaats in vulkanen.

Hoeveel goud is er in de wereld?

De hoeveelheid goud die uit de aarde wordt gehaald, is een kleine fractie van de totale massa. In 2016 schatte de United States Geological Survey (USGS) dat er sinds het begin van de beschaving 5.726.000 troy ounce of 196.320 Amerikaanse ton was geproduceerd. Ongeveer 85% van dit goud blijft in omloop. Omdat goud zo dicht is (19,32 gram per kubieke centimeter), neemt het niet veel ruimte in beslag voor zijn massa. Als je al het goud dat tot nu toe is gedolven zou smelten, zou je eindigen met een kubus van ongeveer 60 voet breed!

Niettemin is goud verantwoordelijk voor enkele delen per miljard van de massa van de aardkorst. Hoewel het economisch niet haalbaar is om veel goud te winnen, is er ongeveer 1 miljoen ton goud in de bovenste kilometer van het aardoppervlak. De overvloed aan goud in de mantel en de kern is onbekend, maar het is veel groter dan de hoeveelheid in de korst.

Het element goud synthetiseren

Pogingen door alchemisten om lood (of andere elementen) in goud te veranderen waren niet succesvol omdat geen enkele chemische reactie het ene element in het andere kan veranderen. Chemische reacties omvatten een overdracht van elektronen tussen elementen, die verschillende ionen van een element kunnen produceren, maar het aantal protonen in de kern van een atoom is wat het element definieert. Alle atomen van goud bevatten 79 protonen, dus het atoomnummer van goud is 79.

Het is mogelijk om kwik om te zetten in goud door het onstabiel te maken, zodat het vergaat. JacobH / Getty Images

Goud maken is niet zo eenvoudig als het direct toevoegen of aftrekken van protonen van andere elementen. De meest gebruikelijke methode om het ene element in het andere te veranderen ( transmutatie ) is om toe te voegen neutronen naar een ander element. Neutronen veranderen de isotoop van een element, waardoor de atomen mogelijk onstabiel genoeg worden om uit elkaar te vallen via radioactief verval.

De Japanse natuurkundige Hantaro Nagaoka synthetiseerde voor het eerst goud door kwik te bombarderen met neutronen in 1924. Hoewel het omzetten van kwik in goud het gemakkelijkst is, kan goud worden gemaakt van andere elementen, zelfs van lood! Sovjetwetenschappers veranderden in 1972 per ongeluk de loden afscherming van een kernreactor in goud en Glenn Seabord transmuteerde een spoor van goud uit lood in 1980.

Thermonucleaire wapenexplosies produceren neutronenvangsten vergelijkbaar met het r-proces in sterren. Hoewel dergelijke gebeurtenissen geen praktische manier zijn om goud te synthetiseren, hebben kernproeven geleid tot de ontdekking van de zware elementen einsteinium (atoomnummer 99) en fermium (atoomnummer 100).

bronnen

• McHugh, JB (1988). 'Concentratie van goud in natuurlijke wateren'. Journal of Geochemical Exploration . 30 (1-3): 85-94. doei: 10.1016/0375-6742(88)90051-9
• Miethe, A. (1924). ' Het verval van het kwikatoom '. Natuurwetenschappen . 12 (29): 597-598. doi:10.1007/BF01505547
• Seeger, Philip A.; Fowler, William A.; Clayton, Donald D. (1965). 'Nucleosynthese van zware elementen door Neutron Capture'. The Astrophysical Journal Supplement Series . 11: 121. doi: 10.1086/190111
• Sherr, R.; Bainbridge, K.T. & Anderson, H.H. (1941). 'Transmutatie van Mercurius door Fast Neutrons'. Fysieke beoordeling . 60 (7): 473-479. doei: 10.1103/PhysRev.60.473
• Willbold, Matthias; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). ' De wolfraamisotopensamenstelling van de aardmantel vóór het eindbombardement '. Natuur . 477 (7363): 195-8. doi:10.1038/natuur10399