Môžete naozaj premeniť olovo na zlato?

Veda za alchýmiou

Nikola Miljkovič/Getty Images

Predtým, ako bola chémia vedou, existovala alchýmia . Jedným z najvyšších questov alchymistov bolo transmutovať (premeniť) olovo na zlato.

Viesť (atómové číslo 82) a zlato (atómové číslo 79) sú definované ako prvky počtom protónov, ktoré vlastnia. Zmena prvku vyžaduje zmenu atómového (protónového) čísla. Počet protónov v prvku nemožno zmeniť žiadnymi chemickými prostriedkami. Fyzika sa však môže použiť na pridanie alebo odstránenie protónov a tým na zmenu jedného prvku na iný. Pretože je olovo stabilné, prinútiť ho uvoľniť tri protóny si vyžaduje obrovské množstvo energie, a to natoľko, že náklady na jeho transmutáciu výrazne prevyšujú hodnotu akéhokoľvek výsledného zlata.

História

Transmutácia olova na zlato nie je možná len teoreticky – bola dosiahnutá! Uvádza sa, že Glennovi Seaborgovi, laureátovi Nobelovej ceny za chémiu z roku 1951, sa podarilo premeniť nepatrné množstvo olova (hoci mohol začať s bizmutom, ďalším stabilným kovom, ktorý často nahrádza olovo) na zlato v roku 1980. Skoršia správa (1972) podrobne uvádza náhodný objav sovietskych fyzikov v jadrovom výskumnom zariadení pri jazere Bajkal na Sibíri o reakcii, ktorá zmenila olovené tienenie experimentálneho reaktora na zlato.

Transmutácia dnes

Dnes urýchľovače častíc bežne transmutujú prvky. Nabitá častica sa urýchľuje pomocou elektrických a magnetických polí. V lineárnom urýchľovači sa nabité častice unášajú cez sériu nabitých trubíc oddelených medzerami. Zakaždým, keď sa častica objaví medzi medzerami, je zrýchlená potenciálnym rozdielom medzi susednými segmentmi.

V kruhovom urýchľovači magnetické polia urýchľujú častice pohybujúce sa po kruhových dráhach. V oboch prípadoch zrýchlená častica narazí na cieľový materiál, potenciálne zrazí voľné protóny alebo neutróny a vytvorí nový prvok alebo izotop. Na vytváranie prvkov možno použiť aj jadrové reaktory, aj keď podmienky sú menej kontrolované.

V prírode sa nové prvky vytvárajú pridávaním protónov a neutrónov k atómom vodíka v jadre hviezdy, čím vznikajú čoraz ťažšie prvky, až po železo (atómové číslo 26). Tento proces sa nazýva nukleosyntéza. Prvky ťažšie ako železo vznikajú pri hviezdnom výbuchu supernovy. V supernove sa zlato môže premeniť na olovo, ale nie naopak.

Hoci transmutácia olova na zlato nemusí byť nikdy samozrejmosťou, je praktické získavať zlato z olovených rúd. Minerály galenit (sulfid olovnatý, PbS), cerusit (uhličitan olovnatý, PbCO₃a anglesite (síran olovnatý, PbSO₄) často obsahujú zinok, zlato, striebro a iné kovy. Po rozdrvení rudy na prášok postačia chemické techniky na oddelenie zlata od olova. Výsledkom je takmer alchýmia.