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Wie entsteht Gold? Ursprung und Prozess

Gold ist ein chemisches Element, das leicht an seiner gelben metallischen Farbe zu erkennen ist. Es ist wegen seiner Seltenheit, Korrosionsbeständigkeit, elektrischen Leitfähigkeit, Formbarkeit, Duktilität und Schönheit wertvoll. Wenn Sie Leute fragen, woher Gold kommt, sagen die meisten, dass Sie es aus einer Mine beziehen, in einem Bach nach Flocken suchen oder es aus Meerwasser extrahieren. Der wahre Ursprung des Elements liegt jedoch vor der Entstehung der Erde.

Wichtige Erkenntnisse: Wie entsteht Gold?

  • Wissenschaftler glauben, dass sich das gesamte Gold auf der Erde in Supernovae- und Neutronensternkollisionen gebildet hat, die vor der Bildung des Sonnensystems aufgetreten sind. In diesen Fällen bildete sich während des R-Prozesses Gold.
  • Gold sank während der Entstehung des Planeten in den Erdkern. Es ist heute nur wegen Asteroidenbeschuss zugänglich.
  • Theoretisch ist es möglich, durch die Kernprozesse Fusion, Spaltung und radioaktiver Zerfall Gold zu bilden. Für Wissenschaftler ist es am einfachsten, Gold umzuwandeln, indem sie das schwerere Element Quecksilber bombardieren und durch Zerfall Gold produzieren.
  • Gold kann nicht durch Chemie oder Alchemie hergestellt werden. Chemische Reaktionen können die Anzahl der Protonen innerhalb eines Atoms nicht verändern. Die Protonenzahl oder Ordnungszahl definiert die Identität eines Elements.

 

Natürliche Goldbildung

Während die Kernfusion innerhalb der Sonne viele Elemente enthält, kann die Sonne kein Gold synthetisieren. Die beträchtliche Energie, die zur Herstellung von Gold benötigt wird, tritt nur auf, wenn Sterne in einer Supernova explodieren oder wenn Neutronensterne kollidieren. Unter diesen extremen Bedingungen bilden sich schwere Elemente über den schnellen Neutroneneinfangprozess oder den r-Prozess.

Eine Supernova hat genug Energie und Neutronen, um Gold zu synthetisieren. Gremlin / Getty Images

 

Wo kommt Gold vor?

Das gesamte auf der Erde gefundene Gold stammte aus den Trümmern toter Sterne. Während sich die Erde bildete, sanken schwere Elemente wie Eisen und Gold in Richtung des Kerns des Planeten. Wenn kein anderes Ereignis eingetreten wäre, wäre kein Gold in der Erdkruste. Vor rund 4 Milliarden Jahren wurde die Erde von Asteroideneinschlägen bombardiert. Diese Einschläge bewegten die tieferen Schichten des Planeten und zwangen etwas Gold in den Mantel und die Kruste.

Etwas Gold kann in Gesteinserzen gefunden werden. Es macht auftritt als Flocken, als reines natives Element. und mit Silber in der natürlichen Legierung electrum. Erosion befreit das Gold von anderen Mineralien. Da Gold schwer ist, sinkt es und sammelt sich in Flussbetten, Schwemmlandablagerungen und im Ozean.

Erdbeben spielen eine wichtige Rolle, da ein sich verschiebender Fehler mineralreiches Wasser schnell dekomprimiert. Wenn das Wasser verdampft, lagern sich Quarz- und Goldadern auf Gesteinsoberflächen ab. Ein ähnlicher Prozess findet in Vulkanen statt.

 

Wie viel Gold ist in der Welt?

Die Menge an Gold, die aus der Erde gewonnen wird, ist ein winziger Bruchteil ihrer Gesamtmasse. Im Jahr 2016 schätzte der United States Geological Survey (USGS), dass seit Beginn der Zivilisation 5.726.000.000 Feinunzen oder 196.320 US-Tonnen produziert wurden. Etwa 85% dieses Goldes verbleiben im Umlauf. Weil Gold so dicht ist (19,32 Gramm pro Kubikzentimeter), nimmt es nicht viel Platz für seine Masse ein. Wenn Sie das gesamte bisher abgebaute Gold schmelzen würden, würden Sie einen Würfel mit einem Durchmesser von etwa 60 Fuß erhalten!

Trotzdem macht Gold einige Teile pro Milliarde der Masse der Erdkruste aus. Während es wirtschaftlich nicht machbar ist, viel Gold zu fördern, befinden sich auf dem obersten Kilometer der Erdoberfläche etwa 1 Million Tonnen Gold. Die Menge an Gold im Mantel und im Kern ist unbekannt, aber sie übersteigt die Menge in der Kruste bei weitem.

 

Synthese des Elements Gold

Versuche von Alchemisten. Blei (oder andere Elemente) in Gold umzuwandeln, waren erfolglos, da keine chemische Reaktion ein Element in ein anderes verwandeln kann. Chemische Reaktionen beinhalten einen Elektronentransfer zwischen Elementen, der unterschiedliche Ionen eines Elements erzeugen kann, aber die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms definiert sein Element. Alle Goldatome enthalten 79 Protonen, daher beträgt die Ordnungszahl von Gold 79.

Es ist möglich, Quecksilber in Gold umzuwandeln, indem es instabil gemacht wird, damit es zerfällt. JacobH / Getty Images

Die Herstellung von Gold ist nicht so einfach wie das direkte Hinzufügen oder Subtrahieren von Protonen von anderen Elementen. Die gebräuchlichste Methode, ein Element in ein anderes umzuwandeln. Transmutation ), besteht darin , einem anderen Element Neutronen hinzuzufügen . Neutronen verändern das Isotop eines Elements und machen die Atome möglicherweise instabil genug, um durch radioaktiven Zerfall auseinanderzubrechen.

Der japanische Physiker Hantaro Nagaoka synthetisierte 1924 erstmals Gold, indem er Quecksilber mit Neutronen bombardierte. Während die Umwandlung von Quecksilber in Gold am einfachsten ist, kann Gold aus anderen Elementen hergestellt werden – sogar aus Blei! Sowjetische Wissenschaftler verwandelten 1972 versehentlich die Bleiabschirmung eines Kernreaktors in Gold, und Glenn Seabord wandelte 1980 eine Spur Gold aus Blei um.

Explosionen von Kernwaffen erzeugen Neutroneneinfang ähnlich dem R-Prozess in Sternen. Während solche Ereignisse kein praktischer Weg zur Synthese von Gold sind, führten Kerntests zur Entdeckung der schweren Elemente Einsteinium (Ordnungszahl 99) und Fermium (Ordnungszahl 100).

 

Quellen

  • McHugh, JB (1988). „Konzentration von Gold in natürlichen Gewässern“. Journal of Geochemical Exploration . 30 (1-3): 85-94. doi: 10.1016 / 0375-6742 (88) 90051-9
  • Miethe, A. (1924). “ Der Zerfall des Quecksilberatoms „. Die Naturwissenschaften . 12 (29): 597–598. doi: 10.1007 / BF01505547
  • Seeger, Philip A.; Fowler, William A.; Clayton, Donald D. (1965). „Nukleosynthese schwerer Elemente durch Neutroneneinfang“. Die Astrophysical Journal Supplement Series . 11: 121. doi: 10.1086 / 190111
  • Sherr, R.; Bainbridge, KT & Anderson, HH (1941). „Transmutation von Quecksilber durch schnelle Neutronen“. Körperliche Überprüfung . 60 (7): 473–479. doi: 10.1103 / PhysRev.60.473
  • Willbold, Matthias; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). “ Die Wolframisotopenzusammensetzung des Erdmantels vor dem Endbeschuss „. Natur . 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / nature10399

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