Můžeme proměnit olovo ve zlato? |

Snili jste někdy o tom, že zbohatnete přes noc? Co kdybyste mohli vyrábět zlato z jiných kovů, jako je olovo?

Toho se snažili dosáhnout alchymisté středověku. Jejich cílem byl „kámen mudrců“, „elixír“ nebo „tinktura“, která by těm, kdo ji konzumují, zaručila nesmrtelnost, mládí a osvobození od všech nemocí, a také nespočetné bohatství. Jednou z nejzajímavějších vlastností elixíru bylo, že dokázal proměnit jakýkoli obecný kov, například olovo, v třpytivý kousek zlata. Přeměna jednoho prvku na jiný se nazývá transmutace.

Elixír byl však legendární a alchymisté nikdy neuspěli v přeměně olova na zlato. Neuspěli, protože žádná běžná chemická reakce nedokáže olovo na zlato přeměnit.

Mohli by ale vědci v moderním světě s našimi rozšířenými chemickými znalostmi a sofistikovanějšími přístroji dosáhnout tohoto chemického výkonu?

Co je to prvek?

Přeměna olova na zlato znamená přeměnu jednoho prvku na jiný. Každý prvek je definován počtem protonů (nazývaným atomové číslo) a neutronů (protony + neutrony = hmotnostní číslo), které tvoří jeho jádro; počet elektronů není pro definici prvku tak důležitý.

Olovo má atomové číslo 82 (82 protonů v jádře) a zlato má atomové číslo 79.

Chcete-li změnit jeden prvek na jiný, musíte změnit počet protonů v jádře.

Změnou počtu neutronů (při zachování stejného počtu protonů) v jádře vznikají různé formy téhož prvku, nazývané izotopy. Olovo má čtyři přirozeně se vyskytující izotopy a mnoho dalších bylo vytvořeno v laboratoři.

Transformace jednoho prvku v jiný

Tyto subatomární částice jsou vázány silnými jadernými silami, které udržují jádro stabilní. Snaha o překonání těchto sil vyžaduje obrovské množství energie.

Odebrání protonu nebo neutronu z jádra by bylo jako pokus zvednout Thorovo kladivo Mjolnir, pokud nejste čistého srdce. Přidání subatomární částice by bylo jako pokus přimět magnety stejného pólu, aby se dotkly.

Jak sčítání, tak odčítání subatomárních částic uvolňuje obrovské množství energie.

Ale co kdybyste mohli změnit složení jádra? Bohužel to způsobí krizi identity prvku, která naruší rovnováhu sil uvnitř prvku. Prvek začne emitovat subatomární částice, aby dosáhl stabilnějšího stavu, podobně jako se to děje při radioaktivním rozpadu.

Transmutace radioaktivitou

Atomy s velmi velkými jádry si nedokážou poradit se svou velikostí, což je činí nestabilními. Přebytečnou váhu zbavují uvolňováním protonů a neutronů (alfa záření), elektronů (beta záření) a elektromagnetického záření (gama záření).

Většina prvků v periodické tabulce po bismutu je radioaktivní.

Radioaktivní rozpad není nejlepší způsob, jak získat zlato. Zaprvé, radioaktivním prvkům trvá měsíce, dokonce roky nebo tisíciletí, než se rozpadnou na běžnější prvky. Radium-226 se rozpadne na polovinu za 1600 let. Zadruhé, radiace může způsobovat nemoci, jako je rakovina a problémy se štítnou žlázou.

Za třetí, uran, thorium a radium se rozpadají na olovo. Olovo je stabilní a dále se nerozpadá, což je nešťastné vzhledem k tomu, že zlato má jen o 3 protony méně než olovo.

Jaderná transmutace v jaderném reaktoru

Pokud vyloučíme radioaktivitu, jakou jinou metodu lze použít k přeměně olova na zlato? Existuje několik možností.

Použití olova k výrobě zlata není nejlepší strategií, protože olovo má o 3 protony více než zlato. Je lepší použít buď rtuť (o 1 proton více než zlato), nebo platinu (o 1 proton méně než zlato).

Nejstarší experimenty s přeměnou obecného kovu na zlato sahají až do roku 1924. Nezávisle na sobě vědci Nagoaka v Japonsku a Miethe a Stammreich v Německu přeměnili rtuť na zlato vystavením rtuti vysokým elektrickým proudům. Pozdější vědci, kteří provedli podobné experimenty, dosáhli negativních výsledků, což tyto poznatky zpochybnilo. Vystavení rtuti elektrickým proudům tedy nemusí být řešením.

Další možností je bombardovat rtuť nebo platinu subatomárními částicemi, jako jsou protony a neutrony. V roce 1941 vědci bombardovali rtuť rychlými neutrony a přeměnili kov na zlato a platinu. V roce 1936 vědci bombardovali platinu deuterony (jádro s protonem a neutronem; jádro deuteria), což vedlo ke vzniku radioaktivních izotopů platiny, které se rozpadly na zlato.

Pokud máte velké zásoby olova, které potřebujete spotřebovat, experiment z roku 1996 nalezl zlato po ozáření olova protony o energii 600 MeV.

Kolik zlata dokážete vyrobit?

Pokud jste začali snít o tom, jak zbohatnout těžbou zlata, dovolte nám, abychom vaše sny rozdrtili.

Zaprvé, většina zlata byla radioaktivní, což znamenalo, že se pravděpodobně rozpadne. Bohužel neexistuje žádný chemický způsob, jak přeměnit radioaktivní zlato zpět na normální zlato.

Za druhé, všechny tyto experimenty produkovaly zlato v množství menším než 1 mg. Často byla nalezena pouze stopová množství zlata. Jedna zpráva uvádí, že zlato, které Miethe a Stammreich vyprodukovali, mělo hodnotu pouhého 1 dolaru, ale jeho výroba je stála 60 000 dolarů! Než byste z těchto experimentů získali jakékoli užitečné zlato, byli byste hluboce zadluženi.

Výzkumníci, kteří tyto experimenty prováděli, se více zajímali o chování atomů a jejich subatomárních částic než o to, jak skutečně vydělat jmění ze zlata. I kdyby někteří z těchto výzkumníků byli zaměřeni na peníze, zbohatli by objevem něčeho skutečně užitečného (jako je nekonečný a udržitelný zdroj energie).

Vědci využili své transmutační techniky k vytvoření nových prvků. Prvky jako promethium, technecium a mnoho prvků z řady lanthanoidů a aktinoidů jsou uměle vytvořené. V roce 2020 vědci oznámili vytvoření nového prvku s atomovým číslem 113 fúzí atomů zinku s atomy bizmutu. Jeden z výzkumníků pracujících na projektu uvedl, že k vytvoření prvku pouze třikrát bylo zapotřebí více než 4 miliard srážek.

Každopádně, koho zajímá, že olovo nelze přeměnit na zlato? Vědci pracují na ještě zajímavějších projektech – doufejme, že budou ku prospěchu nám všem!