Вся звичайна матерія складається з атомів. Всі атоми складаються з невеликого ядра, що містить протони і нейтрони, пов'язані разом, і великої хмари електронів, пов'язаних з ядром.
Оскільки більшість фізичних і хімічних властивостей атома визначаються числом і формою його електронів, а число і форма його електронів визначаються числом протонів в ядрі, природа атома значною мірою визначається число протонів в його ядрі.
Всі атоми з однаковим числом протонів в ядрі поводяться майже однаково. З цієї причини група атомів з однаковим числом протонів називається «хімічним елементом» і пов'язує різні властивості з окремими елементами.
Золото - хімічний елемент з 79 протонами в кожному атомному ядрі. Кожен атом, що містить 79 протонів, є атомом золота, і всі атоми золота хімічно поводяться однаково.
В принципі, можна створити золото, просто зібравши 79 протонів (і достатню кількість нейтронів, щоб зробити ядро чистим стабільним). Або, що ще краще, можна видалити один протон з ртуті (у якої їх 80) або додати один протон до платини (у якої їх 78), щоб отримати золото.
Процес простий в теорії, але важковиконаний на практиці. Додавання або видалення протонів з ядра є типами ядерних реакцій. Таким чином, жодна серія хімічних реакцій не може створити золото.
Хімічні реакції змінюють число і форму електронів в атомі, але не змінюють ядро. Таким чином, мрія давніх алхіміків про створення золота шляхом простої хімічної реакції неможлива. Необхідно використовувати ядерні реакції для створення золота. Складність полягає в тому, що ядерні реакції вимагають багато енергії.
Ядро стабільного атома дуже тісно пов'язане, тому важко що-небудь постійно вставляти в ядро. Щоб викликати ядерну реакцію, потрібно вистрілити в ядро на високоенергетичні частинки.
Золото (Au від лат. Aurum) - елемент 11 групи, шостого періоду періодичної системи хімічних елементів, з атомним номером 79. Золото - благородний метал жовтого кольору.
Золото - важкий метал: щільність чистого золота дорівнює 19,32 г/см (куля з чистого золота діаметром 46,237 мм має масу 1 кг). Серед металів по щільності займає сьоме місце після осмію, іридію, платини, ріння, нептунію і плутонію. Порівнянну із золотом щільність має вольфрам (19,25 грама в одному кубічному сантиметрі).
Причиною того, що колір золота відрізняється від кольору більшості металів, є малість енергетичної щілини між напівзаповненою 6s-орбіталлю і заповненими 5d-орбіталями. В результаті золото поглинає фотони в синій, короткохвильовій частині видимого спектру, починаючи з приблизно 500 нм, але відображає більш довгохвильові фотони з меншою енергією, які не здатні перевести 5d-електрон на вакансію в 6s-орбіталі. Тому золото при освітленні білим світлом виглядає жовтим.
Отримати такі частинки можливо або при радіоактивному розпаді, або при ядерних реакціях в реакторі, або при прискоренні повільних частинок, або за допомогою комбінації цих методів. Наприклад, дослідники створили золото 1941 року, стріляючи нейтронами в ртуть. Нейтрони були генеровані серією ядерних реакцій, які були запущені циклотронним прискорювачем частинок.
Зазвичай золото отримують з платини, в якій на один протон менше, ніж у золоті, або з ртуті, в якій на один протон більше, ніж у золоті. Бомбардування ядра платини або ртуті нейтронами може збити нейтрон або додати нейтрон, що в результаті природного радіоактивного розпаду може призвести до золота.
Як повинно бути очевидно з цього виробничого процесу, більша частина золота, створеного з інших елементів, є радіоактивною. Радіоактивне золото небезпечне для людини і не може продаватися в комерційних цілях. Більше того, коли через кілька днів радіоактивне золото піддається радіоактивному розпаду, воно вже не є золотом.
Тому, щоб створити нерадіоактивне золото, необхідно:
- Побудувати ядерний реактор, який буде джерелом нейтронів.
- Помістити ртуть у реактор. Після великого обсягу роботи створюється лише крихітна частина золота.
- Зробити отримане золото безпечним. Це складніше, ніж здається, тому що не можна відокремити нерадіоактивне золото від радіоактивного суто хімічними методами.
З цього процесу має бути очевидно, що створення золота з інших елементів в даний час є дорогим лабораторним експериментом, а не життєздатною комерційною діяльністю.
Можливо, в майбутньому технологія покращиться настільки, що виробництво золота в ядерних реакторах стане прибутковим економічним підприємством.