До того, как химия была наукой, была алхимия. Одним из главных заданий алхимиков было Трансмутация (превратить) привести в золото.
привести (атомный номер 82) и золото (атомный номер 79) определяются как элементы по количеству протонов, которыми они обладают. Изменение элемента требует изменения атомного (протонного) числа. Количество протонов в элементе не может быть изменено никакими химическими средствами. Однако физика может быть использована для добавления или удаления протонов и тем самым превращения одного элемента в другой. Поскольку свинец стабилен, для того, чтобы заставить его высвободить три протона, требуется огромный вклад энергии, настолько большой, что стоимость его превращения значительно превосходит стоимость любого получающегося в результате золота.
история
Превращение свинца в золото не только теоретически возможно - оно достигнуто! Сообщалось, что Гленн Сиборг, нобелевский лауреат по химии 1951 года, преуспел в превращении минуты количество свинца (хотя он мог начать с висмута, другого стабильного металла, часто заменяющего свинец) в
золото в 1980 году. В более раннем докладе (1972 г.) подробно описано случайное обнаружение советскими физиками на объекте ядерных исследований возле озера Байкал в Сибири в результате реакции, которая превратила свинцовый экран экспериментального реактора в золото.Трансмутация сегодня
Сегодня ускорители частиц постоянно трансмутируют элементы. Заряженная частица ускоряется с помощью электрических и магнитных полей. В линейном ускорителе заряженные частицы дрейфуют через ряд заряженных трубок, разделенных промежутками. Каждый раз, когда частица появляется между промежутками, она ускоряется разницей потенциалов между соседними сегментами.
В круговом ускорителе магнитные поля ускоряют движение частиц по круговым путям. В любом случае ускоренная частица воздействует на целевой материал, потенциально выбивая свободные протоны или нейтроны и создавая новый элемент или изотоп. Ядерные реакторы также могут быть использованы для создания элементов, хотя условия менее контролируемы.
В природе новые элементы создаются путем добавления протонов и нейтронов к атомам водорода внутри ядра звезды, производя все более тяжелые элементы, вплоть до железа (атомное число 26). Этот процесс называется нуклеосинтезом. Элементы, более тяжелые, чем железо, образуются в результате звездного взрыва сверхновой. В сверхновой золото может превращаться в свинец, но не наоборот.
Хотя превращение свинца в золото может быть обычным делом, практично получать золото из свинцовых руд. Минералы галена (сульфид свинца, PbS), церуссит (карбонат свинца, PbCO3) и англезит (сульфат свинца, PbSO)4) часто содержат цинк, золото, серебро и другие металлы. Как только руда была измельчена, химических методов достаточно, чтобы отделить золото от свинца. Результат почти алхимия.