Kas laboritingimustes on võimalik kulda luua? Esimest korda maailmas kasvatati kulda laboris

Tuumareaktoris toodetud kuld

1935. aastal suutis Ameerika füüsik Arthur Dempster läbi viia isotoopide massispektrograafiline määramine sisaldub looduslikus uraanis. Dempster uuris katsete käigus ka kulla isotoopkoostist ja avastas vaid ühe isotoobi – kuld-197. Kuld-199 olemasolule ei viidatud. Mõned teadlased eeldasid, et kulla raske isotoop peab eksisteerima, kuna kulla suhteline aatommass oli sel ajal 197,2. Kuld on aga monoisotoopne element. Seetõttu peavad need, kes soovivad seda ihaldatud väärismetalli kunstlikult hankida, suunama kõik jõupingutused ainsa stabiilse isotoobi - kuld-197 - sünteesile.

Uudised edukatest katsetest tehiskulla tootmisel on finants- ja valitsemisringkondades alati muret tekitanud. See oli nii Rooma valitsejate päevil ja on nii ka praegu. Seetõttu pole üllatav, et professor Dempsteri grupi kuiv aruanne Chicago riikliku labori uuringute kohta tekitas kapitalistlikus finantsmaailmas hiljuti elevust: tuumareaktoris saab elavhõbedast kulda! See on kõige värskem ja veenvam alkeemilise transformatsiooni juhtum.

See sai alguse 1940. aastal, kui mõned tuumafüüsika laborid hakkasid kullaga külgnevaid elemente – elavhõbedat ja plaatinat – pommitama tsüklotroni abil saadud kiirete neutronitega. 1941. aasta aprillis Nashville'is toimunud Ameerika füüsikute kohtumisel teatasid A. Sherr ja K. T. Bainbridge Harvardi ülikoolist selliste katsete edukatest tulemustest. Nad saatsid kiirendatud deuteronid liitiumi sihtmärgile ja said kiirete neutronite voo, mida kasutati elavhõbeda tuumade pommitamiseks. Tuumatransformatsiooni tulemusena saadi kulda!

Kolm uut isotoopi massinumbritega 198, 199 ja 200. Need isotoobid ei olnud aga nii stabiilsed kui looduslik isotoop kuld-197. Kiirgades beetakiirgust, muutusid need mõne tunni või päeva pärast taas stabiilseteks elavhõbeda isotoopideks massinumbritega 198, 199 ja 200. Järelikult polnud kaasaegsetel alkeemia järgijatel põhjust rõõmustada. Kuld, mis muutub tagasi elavhõbedaks, on väärtusetu: see on petlik kuld. Teadlased rõõmustasid aga elementide eduka ümberkujundamise üle. Nad said laiendada oma teadmisi kulla tehisisotoopide kohta.

Sherri ja Bainbridge'i poolt läbiviidud "transmutatsiooni" aluseks on nn ( n, lk) -reaktsioon: elavhõbeda aatomi tuum, mis neelab neutronit n, muutub kulla isotoobiks ja vabastab prootoni R.

Looduslik elavhõbe sisaldab seitset isotoopi erinevates kogustes: 196 (0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29 ,80%) ja 204 (6,85%). %). Kuna Sherr ja Bainbridge leidsid kulla isotoobid massinumbritega 198, 199 ja 200, siis tuleb eeldada, et viimased tekkisid samade massinumbritega elavhõbeda isotoopidest. Näiteks:

198 Hg+ n= 198 Au + R

See oletus tundub õigustatud – need elavhõbeda isotoobid on ju üsna levinud.

Igasuguse tuumareaktsiooni toimumise tõenäosuse määrab eelkõige nn efektiivne haarde ristlõige aatomituum vastava pommitava osakese suhtes. Seetõttu püüdsid professor Dempsteri kaastöötajad, füüsikud Ingram, Hess ja Haydn täpselt määrata efektiivset ristlõiget elavhõbeda looduslike isotoopide abil neutronite püüdmiseks. 1947. aasta märtsis suutsid nad näidata, et isotoopide massinumbritega 196 ja 199 neutronite püüdmise ristlõige on suurim ja seetõttu on neil suurim tõenäosus saada kullaks. Eksperimentaalsete uuringute "kõrvalproduktina" said nad... kulla! Täpselt 35 mcg, mis saadakse 100 mg elavhõbedast pärast kiiritamist mõõdukate neutronitega tuumareaktoris. See teeb saagiseks 0,035%, kui aga leitud kullakogus omistatakse ainult elavhõbedale-196, siis saadakse tahke saagis 24%, kuna kuld-197 moodustub ainult elavhõbeda isotoobist. massiarv 196.

Kiirete neutronitega tekivad need sageli ( n, R) reaktsioonid ja aeglaste neutronitega - peamiselt ( n, γ)-teisendused. Dempsteri töötajate avastatud kuld moodustati järgmiselt:

196 Hg+ n= 197 Hg* + γ
197 Hg* + e- = 197 Au

(n, γ) protsessi käigus moodustunud ebastabiilne elavhõbe-197 muutub selle tulemusena stabiilseks kullaks-197 K- püüda (elektronid K-oma aatomi kestad).

Nii sünteesisid Ingram, Hess ja Haydn aatomireaktoris märkimisväärses koguses tehiskulda! Sellele vaatamata ei tekitanud nende "kulla süntees" kedagi, sest sellest said teada ainult teadlased, kes jälgisid hoolikalt Physical Review väljaandeid. Aruanne oli lühike ja ilmselt ei olnud paljude jaoks piisavalt huvitav selle mõttetu pealkirja tõttu: "Neutronite ristlõiked elavhõbeda isotoopide jaoks" ( Elavhõbeda isotoopide tõhusad neutronite püüdmise ristlõiked).
Siiski on juhus, et kaks aastat hiljem, 1949. aastal, võttis üks liiga innukas ajakirjanik selle puhtteadusliku sõnumi üles ja teatas valjuhäälselt turustiilis maailma ajakirjanduses kulla tootmisest tuumareaktoris. Pärast seda tekkis Prantsusmaal kulla börsil noteerimisel suur segadus. Näis, et sündmused arenesid täpselt nii, nagu oli ette kujutanud Rudolf Daumann, kes ennustas oma ulmeromaanis "kulla lõppu".

Tuumareaktoris toodetud tehiskuld pani end aga ootama. Polnud mingit võimalust, et see ujutaks üle maailma turud. Muide, professor Dempster ei kahelnud selles. Tasapisi rahunes Prantsusmaa kapitaliturg taas maha. See pole ka Prantsuse ajakirja "Atoms" vähim teene, mis avaldas 1950. aasta jaanuarinumbris artikli: "La transmutation du mercure en or" ( Elavhõbeda muundumine kullaks).

Kuigi ajakiri tunnistas põhimõtteliselt võimalust toota kulda elavhõbedast tuumareaktsiooni abil, kinnitas ta oma lugejatele järgmist: sellise tehisliku väärismetalli hind oleks kordades kõrgem kui kõige vaesematest kullamaagidest kaevandatud looduslik kuld!

Dempsteri töötajad ei saanud endale keelata naudingut saada reaktoris teatud kogus sellist tehiskulda. Sellest ajast alates on see väike uudishimulik näitus kaunistanud Chicago teadus- ja tööstuse muuseumi. Seda haruldust - tõendeid "alkeemikute" kunstist aatomiajastul - võis imetleda Genfi konverentsil 1955. aasta augustis.

Tuumafüüsika seisukohalt on võimalikud mitmed aatomite muundumised kullaks. Lõpuks paljastame filosoofikivi saladuse ja räägime teile, kuidas kulda teha. Rõhutagem, et ainus võimalik viis on tuumade transformatsioon. Kõik teised meieni jõudnud klassikalise alkeemia retseptid on väärtusetud, viivad ainult pettuseni.

Stabiilne kuld, 197Au, võib tekkida naaberelementide teatud isotoopide radioaktiivsel lagunemisel. Seda õpetab meile nn nukliidide kaart, mis esitab kõik teadaolevad isotoobid ja nende lagunemise võimalikud suunad. Seega moodustub kuld-197 elavhõbedast-197, mis kiirgab beeta-kiiri, või sellisest elavhõbedast K-püüdmise teel. Tallium-201-st oleks võimalik ka kulda valmistada, kui see isotoop kiirgaks alfakiiri. Seda aga ei järgita. Kuidas saada elavhõbeda isotoopi massiarvuga 197, mida looduses ei eksisteeri? Puhtteoreetiliselt saab seda tallium-197-st ja viimast pliist-197-st. Mõlemad nukliidid muutuvad elektroni kinnipüüdmisel spontaanselt elavhõbe-197-ks ja tallium-197-ks. Praktikas oleks see ainus, kuigi teoreetiline võimalus pliist kulda valmistada. Kuid ka plii-197 on ainult tehislik isotoop, mis tuleb esmalt saada tuumareaktsiooni teel. Loodusliku pliiga see ei tööta.

Plaatina 197Pt ja elavhõbeda 197Hg isotoobid saadakse samuti ainult tuumatransformatsiooni teel. Ainult looduslikel isotoopidel põhinevad reaktsioonid on tõesti teostatavad. Selle lähteaineteks sobivad ainult 196 Hg, 198 Hg ja 194 Pt. Neid isotoope saab pommitada kiirendatud neutronite või alfaosakestega, et tekitada järgmised reaktsioonid:

196 Hg+ n= 197 Hg* + γ
198 Hg+ n= 197 Hg* + 2n
194 Pt + 4 He = 197 Hg* + n

Sama eduga võiks soovitud plaatina isotoobi saada 194 Pt poolt ( n, γ)-transformatsioon kas 200 Hg-st ( n, α) -protsess. Samas ei tohi muidugi unustada, et looduslik kuld ja plaatina koosnevad isotoopide segust, mistõttu tuleb igal juhul arvestada konkureerivate reaktsioonidega. Puhas kuld tuleb lõpuks eraldada erinevate nukliidide ja reageerimata isotoopide segust. See protsess läheb väga kalliks. Plaatina kullaks muutmisest tuleb majanduslikel põhjustel üldse loobuda: teatavasti on plaatina kullast kallim.

Teine võimalus kulla sünteesiks on looduslike isotoopide otsene tuumamuundamine, näiteks vastavalt järgmistele võrranditele:

200 Hg+ R= 197 Au + 4 He
199 Hg + 2 D = 197 Au + 4 He

See tooks kaasa ka kuld-197 (γ, R) -protsess (elavhõbe-198), (α, R) -protsess (plaatina-194) või ( R, γ) või (D, n)-transformatsioon (plaatina-196). Küsimus on ainult selles, kas see on praktiliselt võimalik ja kui on, siis kas see on mainitud põhjustel üldse tasuv. Säästlik oleks vaid elavhõbeda pikaajaline pommitamine neutronitega, mida reaktoris leidub piisavas kontsentratsioonis. Teisi osakesi tuleks toota või kiirendada tsüklotronis – meetodil, mis teadaolevalt annab vaid väikeseid aineid.

Kui looduslik elavhõbe puutub reaktoris kokku neutronivooga, siis lisaks stabiilsele kullale tekib peamiselt radioaktiivne kuld. Sellel radioaktiivsel kullal (massinumbritega 198, 199 ja 200) on väga lühike eluiga ja see taastub mõne päeva jooksul oma algseteks aineteks, eraldades beetakiirgust:

198 Hg+ n= 198 Au* + lk
198 Au = 198 Hg + e- (2,7 päeva)
Mitte mingil juhul ei saa välistada radioaktiivse kulla pöördmuutust elavhõbedaks ehk selle Circulus vitiosuse murdmist: loodusseadustest ei saa mööda hiilida.

Nendes tingimustes tundub kalli väärismetalli plaatina sünteetiline tootmine vähem keeruline kui "alkeemia". Kui oleks võimalik reaktoris neutronite pommitamist suunata nii, et valdavalt ( n, α)-transformatsioonid, siis võiks loota saada elavhõbedast märkimisväärses koguses plaatinat: kõik tavalised elavhõbeda isotoobid - 198 Hg, 199 Hg, 201 Hg - muudetakse plaatina stabiilseteks isotoopideks - 195 Pt, 196 Pt ja 198 Pt . Muidugi on ka siin sünteetilise plaatina eraldamise protsess väga keeruline.

Frederick Soddy pakkus 1913. aastal välja viisi, kuidas saada kulda talliumi, elavhõbeda või plii tuumamuundamise teel. Kuid tol ajal ei teadnud teadlased nende elementide isotoopkoostisest midagi. Kui Soddy pakutud alfa- ja beetaosakeste eraldamise protsess saaks läbi viia, oleks vaja lähtuda isotoopidest 201 Tl, 201 Hg, 205 Pb. Neist looduses eksisteerib ainult isotoop 201 Hg, mis on segunenud selle elemendi teiste isotoopidega ja on keemiliselt lahutamatud. Järelikult ei olnud Soddy retsept teostatav.

Mida isegi silmapaistev aatomiuurija ei suuda, võhik muidugi ei suuda. Kirjanik Dauman andis oma 1938. aastal ilmunud raamatus “Kulla lõpp” meile retsepti vismuti kullaks muutmiseks: eraldades vismuti tuumast suure energiaga röntgenikiirguse abil kaks alfaosakest. Sellist (γ, 2α) reaktsiooni pole tänaseni teada. Lisaks hüpoteetiline teisendus

205 Bi + γ = 197 Au + 2α

ei saa minna muul põhjusel: pole stabiilset isotoopi 205 Bi. Vismut on monoisotoopne element! Ainus looduslik vismuti isotoop massinumbriga 209 suudab Daumanni reaktsiooni põhimõttel toota ainult radioaktiivset kulda-201, mis 26-minutilise poolestusajaga muutub taas elavhõbedaks. Nagu näeme, ei saanud Daumani romaani kangelane teadlane Bargengrond kulda!

Nüüd teame, kuidas tegelikult kulda saada. Olles relvastatud tuumafüüsika teadmistega, riskime mõtteeksperimendiga: muudame tuumareaktoris 50 kg elavhõbedat täieõiguslikuks kullaks – kullaks-197. Päris kuld pärineb elavhõbedast-196. Kahjuks sisaldab elavhõbe ainult 0,148% sellest isotoobist. Seetõttu on 50 kg elavhõbedas ainult 74 g elavhõbedat-196 ja ainult selle koguse saab muuta tõeliseks kullaks.

Olgem alguses optimistlikud ja eeldame, et need 74 g elavhõbedat-196 saab muuta sama koguseks kuld-197, kui elavhõbedat pommitatakse neutronitega kaasaegses reaktoris, mille tootlikkus on 10 15 neutronit/(cm 2 ). . Koos). Kujutagem ette 50 kg elavhõbedat, see tähendab 3,7 liitrit, reaktorisse asetatud kuuli kujul, siis elavhõbeda pinda, mis on võrdne 1157 cm 2, mõjutab vool 1,16 igas sekundis . 10 18 neutronit. Neist 74 g isotoopi-196 mõjutab 0,148% ehk 1,69 . 10 15 neutronit. Lihtsustamise mõttes eeldame veel, et iga neutron põhjustab 196 Hg muundumise 197 Hg*-ks, millest elektronide püüdmise teel moodustub 197 Au.

Seetõttu on meie käsutuses 1.69 . 10 15 neutronit sekundis elavhõbeda-196 aatomi muundamiseks. Mitu aatomit need tegelikult on? Üks mool elementi, see tähendab 197 g kulda, 238 g uraani, 4 g heeliumi, sisaldab 6,022 . 10 23 aatomit. Sellest hiiglaslikust numbrist saame visuaalse võrdluse põhjal vaid ligikaudse ettekujutuse. Näiteks see: kujutage ette, et 1990. aastal hakkas kogu maakera elanikkond - ligikaudu 6 miljardit inimest - seda aatomite arvu loendama. Igaüks loeb ühe aatomi sekundis. Esimesel sekundil loevad nad 6 . 10 9 aatomit, kahe sekundiga - 12 . 10 9 aatomit jne. Kui kaua kuluks inimkonnal aastal 1990, et lugeda kokku kõik ühes moolis olevad aatomid? Vastus on jahmatav: umbes 3 200 000 aastat!

74 g elavhõbedat-196 sisaldab 2,27 . 10 23 aatomit. Ühe sekundi jooksul saame antud neutronivooga transmuteerida 1,69 . 10 15 elavhõbeda aatomit. Kui kaua kulub kogu elavhõbe-196 koguse muundamiseks? Siin on vastus: see eeldaks intensiivset neutronpommitamist kõrgvooreaktorist nelja ja poole aasta jooksul! Peame kandma need tohutud kulud, et lõpuks saada 50 kg elavhõbedast ainult 74 g kulda ja selline sünteetiline kuld tuleb eraldada ka kulla, elavhõbeda jne radioaktiivsetest isotoopidest.

Jah, see on õige, aatomiajastul saab kulda teha. Protsess on aga liiga kallis. Kunstlikult reaktoris toodetud kuld on hindamatu. Lihtsam oleks müüa selle radioaktiivsete isotoopide segu "kullana". Võib-olla tekib ulmekirjanikel kiusatus luua lugusid selle "odava" kullaga?

"Mare tingerem, si mercuris esset" ( Ma muudaksin mere kullaks, kui see koosneks elavhõbedast). See uhke avaldus omistati alkeemik Raymundus Lullusele. Oletame, et me muutsime aatomireaktoris 100 kg kullaks mitte mere, vaid suure koguse elavhõbedat. Looduslikust kullast väliselt eristamatu radioaktiivne kuld on meie ees läikivate valuplokkide kujul. Keemilisest seisukohast on see samuti puhas kuld.

Mõni Kroisus ostab neid kange tema arvates sarnase hinnaga. Tal pole aimugi, et tegelikkuses räägime radioaktiivsete isotoopide 198 Au ja 199 Au segust, mille poolestusaeg on 65 kuni 75 tundi. Võib ette kujutada, kuidas see kooner näeb oma kuldset aaret sõna otseses mõttes sõrmede vahelt libisemas.

Iga kolme päeva järel väheneb tema vara poole võrra ja ta ei saa seda takistada; nädala pärast jääb 100 kg kullast alles vaid 20 kg kulda, pärast kümmet poolväärtusaega (30 päeva) - praktiliselt mitte midagi (teoreetiliselt on see veel 80 g). Riigikassasse oli jäänud vaid suur elavhõbedalomp. Alkeemikute petlik kuld!

Kodus, kuhugi kaevandustesse minemata. Selles artiklis käsitletakse selle väärismetalli kaevandamise (või rafineerimise) meetodeid erinevatest allikatest.

Tavalise linnaelaniku elu majanduslik reaalsus on selline, et osalise tööajaga tööl peab olema oma allikas. Kuid ka seetõttu on majanduses kriis ja piisavalt raha sisse toovas ettevõttes positsiooni leidmine polegi nii lihtne. Seetõttu pole kulla kaevandamiseks sageli muid võimalusi peale kulla valmistamise.

Selliseks täiendavaks rahaallikaks võib pidada kullakaevandamist kodus. Sel juhul ei pea te liitmist kasutama - see on elavhõbedal põhinev kaevandamine, sest on teada, kui mürgine ja kahjulik on see keemiline element mitte ainult kaevandajale endale, vaid ka kogu tema keskkonnale.

Teadaolevalt pole tööstusliku kullakaevandamisega tegelevad valitsusasutused seda meetodit pikka aega kasutanud. Nad eelistavad kulla leostamist naatriumtsüaniidiga.

Enne oma kätega kulla kaevandamise tehnoloogia kirjeldamist määratleme, kuidas kulda valmistatakse ja millest võib teatud piirkonnas saada "kullakaevandus". Nii et esiteks võib selline allikas olla sotsialistliku realismi ajastu kullatud objekt:

Rääkimata nende esemete välimusest, kui otsustate improviseeritud vahenditest kulda ekstraheerida, on peamine, et Nõukogude Liidus kasutati toodetes aktiivselt kvaliteetseid materjale, aga ka väärismetalle.

Lisaks leidub kulda ka elektroonikaseadmetes ning väärismetalle nii vanade kui ka tänapäevaste elektroonikamudelite sees.

Kui tiigli konstruktsioon puudub, võite kasutada põletatud tellist, millesse saate veskiga õõnsuse välja lõigata.

Oksüdeerijat kasutatakse kohe pärast selle valmistamist, sest settimisprotsess viib lämmastikdioksiidi lagunemiseni. See halvendab oksüdeerija ja protsessi, näiteks kulla sünteesi, jõudlust.

Olles plaadid, mikroskeemid ja muud osad valmistatud lahusesse langetanud, näeme, et mõne aja pärast tekib vedelikku õhuke väärismetallist kile. Instrumendi osade muud osad, mis on lahusesse kastetud, lahustuvad selles täielikult.

Kui protsess on lõppenud, filtreerige lahus läbi puuvillase riide. Seega jääb kangale söövitamisel saadud õhuke kuldkile.

Selle meetodi rakendamiseks ja kulla saamiseks võite võtta ainult lämmastikhapet.

Oluline on teada, et sel juhul peab lämmastikhape olema väga puhas ja ilma lisanditeta. Selleks võib vaadata avatud anumat lämmastikhappega – kui hape on puhas, siis anuma avamisel tekib suitsu.

Kulda saate selliste reaktiividega:

1. Valmistame toorainet ja happeid. Eraldage väga hoolikalt plaatide kuldsed osad ja osad ülejäänud elementidest. See aitab minimeerida väärismetalli kadu söövitusprotsessi ajal.
2. Asetage ettevalmistatud osad happesse. Mikroskeemide töötlemisel ei pruugi kuldsete alade kõrval asuvad “jalad” kõik lahustuda. Saate probleemi lahendada magneti abil, mis tõmbab need osad teie poole.
3. Filtreerimisprotsess. Saadud kullapulbri sulatame tiiglis, lisades booraksit - seda saab gaasikeevitajatelt. Nad kasutavad booraksit messingi jootena.

Kodus kulla valmistamine - elektrolüüs

Järgmine tõhus viis väärismetallide kodus ekstraheerimiseks on elektrolüüsi meetod. Esiteks tuleb öelda, et see meetod on mõeldud kulla eraldamiseks väikestest seadmetest, näiteks mikroskeemidest, pooljuhtidest, raadioplaatidest, SIM-kaartidest jms.

See valik on keerulisem kui söövitusmeetod, kuid võimaldab teil ekstraheerida puhtamat kulda ja teha kulda pliist. Protsess ise näeb välja umbes selline:

Kõik kirjeldatud meetodid on kuluefektiivsed – investeerides minimaalselt raha, on võimalik saada rohkem kasumit. Muuhulgas ei võta see tehnoloogia palju aega ja seda kullakaevandamise meetodit saab kombineerida muude tegevustega.

Teil pole vaja palju kogemusi ega erivarustust. Puuduste hulgas on see, et võite vigastada. Kui aga järgite ettevaatusabinõusid – omage põlle, kummikindaid, respiraatorit, minimeerite kõik riskid.

Möödunud sajandi keskel levis üle maailma uudis, et teadlastel on õnnestunud kulda kunstlikult sünteesida. Paljud võtsid seda uudist kauaoodatud uudisena filosoofi kivi kättesaamise kinnituse kohta. Kuid mitte kõik pole nii lihtne, kui me tahaksime. Saadud kullal polnud filosoofikiviga mingit pistmist.

Pole saladus, et paljud keskaja alkeemikud otsisid filosoofi kivi ainult selleks, et veenda oma patroone eraldama raha oma keemilisteks katseteks ja okultsete teaduste uurimiseks. Tänu sellele on inimkond omandanud hulgaliselt teadmisi kemikaalide omaduste kohta. Aja jooksul okultsed teadmised ununesid ja meie aega on jõudnud vaid osa tänapäevaste astroloogide kasutatavast teabest.

Hiljem hakkasid teadlased aatomit uurima. Neid võiks võrrelda tänapäeva alkeemikutega selle sõna heas mõttes. Nad, nagu ka nende eelkäijad, kõndisid juhuslikult, seades mõnikord oma elud surmaohtu. Ja nad avastasid ka aine struktuuri tundmatuid horisonte.

Surmav sõber – Quicksilver

Tundmatud isotoobid

Kulla isotoope uurides tegi Ameerika füüsik Arthur Dempster 1935 avastas, et väärismetallil on ainult üks stabiilne suhtelise massiga isotoop 197 . Üldiselt on aktsepteeritud, et selle sünteesimiseks peab inimese käsutuses olema palju suurema massiga isotoop, kuid seda lihtsalt looduses ei eksisteeri ja kui see sünteesitakse kunstlikult, siis ei saa see püsida stabiilses olekus. pikka aega. Seetõttu olid kõik eelmise sajandi teadlaste jõupingutused suunatud kulla raske isotoobi hankimisele.

Seda on võimalik saavutada ainult kullale, elavhõbedale ja plaatinale kõige lähedasemate elementide kasutamisega. Plaatina pole mõtet kullaks muuta, kuna see on sellest kallim. Järele jääb elavhõbe. Eelmise sajandi neljakümnendate aastate alguses alustati sellesuunalisi uuringuid paljudes tuumalaborites. Ja kevadel 1940 aasta füüsikud Harvardi ülikoolist A. Scherr ja K.T. Bainbridge'ile teatati, et nad said kulla kunstlikult. Neil õnnestus kiirendatud deuteronid liitiumist valmistatud sihtmärgile suunata ja seeläbi saada kiirete neutronite voog. Saadud liitiumi neutroneid kasutati omakorda elavhõbeda pommitamiseks. Pärast uurimistööd jõudsid nad järeldusele, et kuld tekkis tuumareaktsioonide tulemusena.

Kuid see kuld koosnes massinumbritega ebastabiilsetest isotoopidest 198 , 199 Ja 200 . Mõne tunni või päeva pärast muutus see uuesti elavhõbedaks, kiirgades kosmosesse beetakiirgust. Reaktsioon kulgeb hästi tuntud valemi järgi, mis kirjeldab seda protsessi selgelt hästi.

Elavhõbedal on seitse isotoopi. Ja ainult kolm neist suutsid kullaks muutuda. Nende massinumbrid langevad täielikult kokku saadud kulla numbritega. Hiljem, märtsis 1947, avaldasid kolm füüsikut, professor Dempster Ingrami kolleegid Hess ja Gaidi hüpoteesi ja pärast seda, kui see tõestas, et ainult 199 ja 196 elavhõbeda isotoopi on võimelised muutuma kullaks. Kogemuste tulemusena said nad sellest kasu saada 100 grammi elavhõbedat 35 mcg kulda. Seda reaktsiooni saab esitada järgmise valemiga:

196Hg + n = 197Hg* + γ

Kuid protsess ei lõpe sellega ja jätkub veelgi:

Kuidas teha kulda

Seega saadi kulda esmalt elavhõbedast laboritingimustes.

Alguses ei omistanud keegi sellele sündmusele mingit tähtsust. Seda fakti teadsid ainult need teadlased, kes selle probleemiga tegelesid. Kuid kaks aastat hiljem avaldas üks hoolas ajakirjanik selle uurimistöö tulemuse, pakkudes materjalile omapoolseid oletusi ja põhjendusi. Selle tulemusena algas börsidel tõeline paanika. Kõik arvasid, et nüüd langeb kulla hind ja lakkab olemast valuuta ekvivalent.

Kuid börside kokkuvarisemiseks polnud põhjust. Saadud kuld oli mitu korda kallim kui looduslik kuld, mida kaevandati kaevanduses või kullakaevanduses kõige vaesematest maakidest. Füüsikud ei pidanud aga vastu ja lubasid endale pisut luksust. Nüüd hoitakse väikest kogust tuumareaktoris saadud kulda Chicago teadus- ja tööstuse muuseumis ning in 1955 aastal said kõik seda Genfi konverentsi ajal näha.

Saladus paljastatakse

Nüüd paljastame lõpuks “filosoofikivist” kulla saamise saladuse. Loomulikult pole sellel alkeemiaga mingit pistmist. Kõik, millega me tegutseme, on seotud puhtalt materiaalse maailmaga. Ja nii, alustame oma mõttekäiku.

Kulla saamiseks teistest keemilistest elementidest on vaja arvestada aatomireaktsioonidega. Siiani pole teadlased muid viise avastanud, mistõttu peetakse kõike alkeemiaga seonduvat ekslikuks ning nende retsepte peetakse pettuseks.

Tõelise kulla saamiseks, mitte selle isotoopide saamiseks, mis ei kesta kaua, kaalusid teadlased nukliidide kaardi järgi mitmeid võimalusi.

• Esimene variant see on siis, kui beetakiirte emissiooni või K-püüdmise käigus saab elavhõbe-197-st kulda toota. Kuid see on põhimõtteliselt võimatu, sest 197. isotoopi looduses lihtsalt ei eksisteeri. Kui me räägime teoreetiliselt, siis saab seda tallium-197-st ja seda omakorda pliist-197-st. Kuid selline plii tekib ainult tuumareaktsioonide käigus ja kahjuks pole seda ka looduses. Nii et lihtsast pliist ei saa te palju kulda.
• Teine variant hõlmab plaatina ja elavhõbeda isotoopide kasutamist, mis võivad tekkida ainult tuumatransformatsioonide käigus. Seetõttu saab kulda tegelikult saada ainult 196 ja 198 Hg ning 194 Pt pealt. Kiirendatud neutronite või alfaosakestega pommitamisel tekivad reaktsioonid, mille tulemusena võib saada isotoope 197 Hg ja neist, nagu teada, stabiilset kulda. Kuid see tuleb seejärel puhastada ülejäänud isotoopidest, mis ei reageerinud, ja erinevate nukliidide segudest. Ja see on väga kallis puhastusmeetod. Plaatina kui kullaallikas võib olla välistatud ka materiaalsetel põhjustel.
• Kolmas variant hõlmab pikaajalist elavhõbeda pommitamist neutronitega või tsüklotroni kasutamist, kuid aine saagis on väga väike. Kui looduslikku elavhõbedat kiiritatakse neutronvooga, siis, nagu nägime, moodustuvad koos stabiilse kullaga radioaktiivsed isotoobid. Mõne aja pärast muutuvad need uuesti elavhõbedaks ja sellega ei saa midagi teha. Loodus toimib nii.

Palju huvitavam on elavhõbedast plaatina saamise protsess. Võib eeldada, et kui reaktorisse suunata võimas neutronkiirgus nii, et tekivad (n, α) transformatsioonid, siis võib loota saada märkimisväärne kogus plaatinat ja kõik elavhõbeda isotoobid, mida saaks kullaks muuta. .

Mis juhtus alguses

Kõige huvitavam on see, et teiste elementide kullaks muutmise küsimus on teadlaste jaoks alati olnud. Isegi aatomi uurimise koidikul Frederick Soddy 1913 aastal tegi eelduse, et kulda saab sünteesida talliumist, pliist või elavhõbedast. Kuid siis oli palju veel teadmata ja reaktsiooni, millele teadlane viitab, ei saanud objektiivsetel põhjustel lihtsalt eksperimentaalses seadistuses läbi viia.

Hiljem, sisse 1938 aastal pakkus ulmekirjanik Dauman ühes oma teoses välja retsepti, kuidas vismutist kulda saada. Ta kirjeldas, kuidas tema kangelane sai võimsa röntgenikiirguse abil selle aine tükist piiramatus koguses kulda. Ja seejärel modelleeris ta kirjandusliku oletuse meetodil poliitilist olukorda ja analüüsis seda. Tõsised teadlased asusid kohe uurima võimalust toota vismutist kulda, kuid jõudsid kiiresti järeldusele, et selline reaktsioon on võimatu, kuna looduses pole stabiilset isotoopi 205 Bi. Teisendusvalem võib võtta kuju

205Bi + γ = 197Au + 2α

Mis juhtuks, kui oleks

Seetõttu poleks romaani kangelane saanud kulda. Kuid me võime riskida ja proovida hüpoteetiliselt ette kujutada, kuidas inimesed hakkavad tööstustingimustes elavhõbedast väärismetalli hankima. Tuumafüüsikast saadud teadmiste põhjal alustame oma arutluskäiku sellest, mida kasutame 50 kg elavhõbedat. See ainekogus sisaldab ainult 74 g elavhõbedat-196, mis võib teoreetiliselt muutuda kullaks.

Oletame, et alates 74 d tuumateisenduste tulemusena saame sama koguse stabiilset kulda. Pärast lihtsaid arvutusi jõuame pettumust valmistavale järeldusele, et 74 g kulda saab, kui asetada mahutavusega elavhõbedakera 3, 7 l reaktoritsooni neljaks ja pooleks aastaks. Ja siis tuleb kõike, mida me saame, täiendavalt puhastada.

Nagu näeme, pole seda praktikas lihtsalt realistlik rakendada, kuid see on ahvatlev. Radioaktiivse kulla saamine on palju lihtsam ja odavam. Huvitav oleks neile maksta ja siis jälgida, kuidas see aja jooksul sulama hakkab ja elavhõbedaks muutuma. Tõenäoliselt õpivad tulevikus petturid seda meetodit kasutama või jääb see lihtsalt ulmeromaanide lehekülgedele, pidevalt põnevaks uudishimulikuks meeleks.

Me keerame kõik tagurpidi

Vaieldes selle üle, kuidas elavhõbedast kulda saab, jõudsime järeldusele, et elavhõbedat saab ka sellest. See osutub huvitavaks pildiks. Selgub, et kuld eksisteerib suure tõenäosusega vastuolus loodusseadustega. Kuid tegelikkus on reaalsus.

Praegu käib intensiivne töö kulla muundamiseks muudeks elementideks. Kui alkeemikud oleksid sellest omal ajal teadnud, poleks nad meist, nende järeltulijatest, kindlasti aru saanud. Aga fakt on fakt.

Teadlaste kullaga seotud uurimused ei olnud asjatud. Fakt on see, et ühel ajal seisis teadus silmitsi ülesandega saada väga puhast elavhõbedat. Ükskõik, kuidas nad püüdsid looduslikku elavhõbedat puhastada, ei töötanud miski. Siis meenus neile, et on olemas vastupidine protsess, kulla muutumine elavhõbedaks. Pidin oma "ahnuse" alla surudes reaktori käivitama. Seda tehti selleks, et saada väga täpne arvesti standard.

Mitte kõik, mis sädeleb, pole kuld

Esimesed elavhõbedaauru lambid ilmusid USA-s pärast Teist maailmasõda. Nagu arvata võis, oli neis lampides elavhõbe kunstlik. Siis õpiti puhta elavhõbeda tootmist teistes riikides. Rakendust on leidnud ka radioaktiivne kuld-198. Seda hakati meditsiinis kasutama vähikasvajate ravimiseks ja inimkeha röntgenülesvõtete tegemiseks. Selgub, et radioaktiivse kulla pisikesed osakesed tapavad vähirakke, jättes terved muutumatuks. See meetod töötab kohapeal ilma suurt pinda kahjustamata. Seda meetodit tunnustatakse kogu maailmas ja seda eelistatakse paljudes kliinikutes.

Kunstlikult toodetud kulda kasutatakse leukeemia raviks. On teada, et selle haiguse ajal suureneb valgete vereliblede arv. See meetod on päästnud paljude inimeste elusid, kes kannatavad näiliselt ravimatute haiguste all. Nii hakkas inimkond saama väärismetalli kasutamisest nähtavat kasu, ehkki mitte vastupidav ja mitte nii tuttav, kuid siiski.

Teaduse huvi "filosoofi" kivi hankimise vastu langes. Nüüd uurivad paljud laborid uusi kullast sünteesitavaid aineid. Kunstlikud elemendid frantsium ja astatiin pakuvad teadlastele suurt huvi. Frantsiumi toodetakse kulla pommitamisel hapniku või neooniioonidega. Astatiin tekib, kui kulda pommitatakse kiirendatud süsiniku tuumadega.

Aga see pole veel läbi

Näib, et saame sellele punktile lõpu teha. Kui raske on aga leppida mõttega, et elavhõbedast on võimatu odavat kulda saada. Ja selgub, et on inimesi, kes usuvad siiralt, et see pole nii. Need on kaasaegsed alkeemikud. Jah, nad jätkavad selle maailma teadmiste uurimise suuna arendamist.

Mida me teame alkeemiast ja inimestest, kes seda harrastasid? Ajalugu tutvustab meile seda suunda fragmentide kujul, rääkides meile edukatest katsetest ja ebaõnnestunud kogemustest. Alkeemikute seas oli ilmselt palju šarlatane, aga kus neid pole? Siin on üks näide sellest, kuidas üks üsna kuulus alkeemik kirjeldab kulla tootmist elavhõbedast. See näeb välja umbes selline.

1. Peate võtma vajaliku koguse elavhõbedat ja valama selle teile teadaolevasse anumasse. Seejärel pange see tulele ja keetke elavhõbedat nii kaua, kui teate. Visake anumasse ainult teile teadaolev pulber. Kogus öeldi teile varem. Seega elavhõbe fikseeritakse;
2. Võtke väike tükk saadud ainet ja visake see tuhande untsi elavhõbedasse. See muutub punaseks pulbriks. Nüüd visake väike kogus seda pulbrit tuhande untsi elavhõbedasse ja ka see muutub punaseks pulbriks. Tehke seda seni, kuni elavhõbe lõpuks kullaks muutub.

Noh, on "täpne retsept" ja põhjus järelemõtlemiseks. Igatahes kasutab keegi kunagi seda retsepti ja kes teab, milliseid uusi avastusi ta teeb.