K čemu se hodí – zlato?

Obsah: Přírodní vznik zlata – Kde všude se dá najít zlato – Kolik zlata mají různé zlaté slitiny – K čemu se hodí zlato? (délka blogu 7 min.)

Kdysi se ho snažili vyrobit alchymisté. Úspěch samozřejmě neměli. Zlatožlutý kov vzniká ve vesmíru v extrémní podmínkách, přítomných například při explozích těžkých hvězd. Dnes máme možnost zlato vytvořit i na Zemi - v urychlovačích. Jeho syntéza z jiných prvků se ale dokonce ani s použitím nejmodernějších aparátů ekonomicky nevyplatí.

Vznik zlata – přírodní nukleosyntéza

Pokud jste četli nedávné blogy o vesmírné alchymii, budete vědět, o čem je řeč.  Zlato vzniká ve vesmíru přirozeným procesem, kterému se říká nukleosyntéza.

Její podstata spočívá převážně v tom, že prvky, které jsou těžší než železo, svým atomovým jádrem zachytávají volné neutrony. Jejich následným rozpadem (na protony a elektrony) pak vzniká nový chemický prvek.

Zatímco elektrony jádro opustí ve formě beta záření, protony přispějí k proměně prvku. Jednotlivé chemické prvky se totiž liší jen počtem protonů v jádře, takže je to právě počet protonů, který určuje jeho identitu.

K záchytu může dojít dvěma způsoby. Tzv. „pomalý“ proces se zakládá na záchytu jednotlivých neutronů. „Rychlý“ proces se uskuteční tehdy, když je k dispozici větší množství neutronů – mimo jiné při výbuchu supernovy typu II. V jádře se zachytí více neutronů zároveň. Část z nich se posléze rozpadne na protony a elektrony – a změní přitom podstatu a název chemického prvku.

Zatímco pomalým procesem se prvky mění postupně a „popořadě“ (vznikají ve stejném pořadí, v jakém se nacházejí v periodické tabulce), rychlým procesem mohou skokově vznikat i velice těžké prvky doslova naráz a bez mezistupňů.

Zlato má jen jeden stabilní izotop: Au197. V jeho jádře se vyskytuje 197 „nukleonů“ (jaderných částic, tj. protonů a neutronů, které se zde počítají dohromady). Protonů má zlato v jádře jen 79. Znamená to, že podobně jako u ostatních těžkých prvků i u zlata většinu nukleonů tvoří neutrony. Je k tomu opravdu dobrý důvod. Neutrony nemají elektrický náboj a mezi protony hrají roli jaderného „lepidla“. Pokud by mělo jádro být složeno jen z (kladně nabitých) protonů, navzájem by se odpuzovaly a jádro by nedrželo pohromadě.

Pomalým procesem vzniká zlato z platiny. 196Pt + n › 197Au + ß- + 6,57 MeV

Rychlým procesem může vzniknout například ze železa. 56Fe + 141n › 197Au + 53ß- + 1109 MeV

Při obou reakcích se uvolňuje větší množství energie. Na první pohled by se mohlo zdát, že jsou tyto reakce podobné termonukleární syntéze lehkých prvků v aktivních zónách (centrech) hvězd.

Může hvězda pomocí syntézy těžkých prvků cíleně získávat energii pro svou další existenci, tak jako to dělala miliony nebo miliardy let spalováním vodíku na helium? Je tu jeden rozdíl. Na oba procesy musí být specifické podmínky, které existují jen v konečných fázích života hvězd.

Pomalé procesy předpokládají existenci těžkého prvku-předchůdce (vzniklého například pomalou syntézou v atmosféře Červeného obra) a rychlé procesy dostatečnou hustotu volných neutronů, která je k dispozici například při kolapsu jádra při výbuchu supernovy. Oba procesy probíhají jen jako následek momentálních extrémních nebo extrémně zřídkavých podmínek. Na roli stabilního zdroje energie (který by mohl vzdorovat působení gravitace, tak jako to dělá termonukleární fúze) se nehodí. Energie, která se uvolní při syntéze těžkých prvků, spíše hvězdu v její momentální fázi vývoje - destabilizuje.

Kde všude se dá najít zlato?

Ve vesmíru je zlato zastoupeno průměrně 0,6 mikrogramu v jednom kilogramu hmoty. To mu zaručilo 69. příčku v žebříčku nejhojnějších prvků. Vyskytuje se vesmíru přibližně stejně často jako stříbro nebo rhodium, zato je ho ale méně než platiny, ze které část zlata vznikala tzv. „pomalým“ procesem.

V pozemské hmotě je zlato oproti vesmíru už dost koncentrované – kolem 0,26 mg (miligramu) v kilogramu hmoty. Dostává se tak na 52. místo. Lidstvo je zlatem fascinováno, k naší smůle je ho ale přímo v zemské kůře (která jen nám dostupná a ze které se dá těžit) méně – kolem 4 mikrogramů v kilogramu hmoty. To ho přesouvá až na 75. místo. Znamená to, že v zemské kůře je zlato dokonce vzácnější, než přímo ve vesmíru. Způsobuje to jeho malá ochota tvořit sloučeniny (které by ho v kůře naší planety zadržovaly) a vysoká specifická hustota. Zlato je těžký prvek, gravitace ho tedy nutí klesat do zemského pláště, blíže k zemskému jádru.

Pokud se už zlato na povrchu naší planety nalézá, je to téměř vždy ve formě kovu (nuggety a prach). Eroze ho vymývá z horniny a řeky ho mohou přenášet z místa na místo a vytvářet přitom koncentrovanější naleziště.

Zlato tvoří jen málo minerálů, většinou ve spojení se selenem nebo telurem. Je to například calaverit (Au2Te) a slitina jménem elektrum (s podílem stříbra kolem 20 %). Se stříbrem a mědí tvoří zlato mimochodem nejrůznější slitiny s prakticky jakýmkoliv poměrem jednotlivých kovů.

Kolik zlata je v nejrůznějších zlatých slitinách?

Díky tomuto jevu se také na trhu nacházejí různé slitiny zlata, které vykazují různé barvy.

Známe žluté, bílé nebo červené zlato. Existuje ale také například zlato našedlé nebo s nazelenalou barvou. Poslední vzniká tehdy, když je ve slitině podíl atomů zlata a stříbra 1:1. Taková slitina je už značně světlá, což je způsobeno vysokým podílem stříbra (kolem 40 %). Atomy stříbra se dají v zeleném zlatě nahradit kadmiem. To mu propůjčuje ještě intenzivnější zelenavou barvu.

Slitina se zlatým podílem vyšším než 99 % se označuje jako ryzí (999). Má typickou žluto-zlatou barvu.

Tzv. thaiské zlato má podíl 96,5 % a zbytek tvoří stříbro, měď a platina. I ono má ještě typickou barvu, stejně jako zlato „950“ s podílem kolem 95 %. Obě zmiňované slitiny se označují jako 23karátové zlato (čisté zlato má označení 24 karátů).

Slitina „917“ má podíl zlata 91,67 %, zbytek tvoří stříbro a měď. Pyšní se také označením 23karátové zlato.

Mince se zhotovují ze zlata s 21,6 karáty. Podíl vzácného kovu je 90 %, zbytek tvoří stříbro a měď.

Zlato „833“ je 20karátové. Samotného zlata je v něm 83,33 %, zbytek slitiny tvoří obligátní stříbro a měď.

„Korunkové“ zlato obsahuje už jen 75 % vzácného kovu. Zbytek tvoří stříbro a měď. Označuje se jako 18karátové…

… stejně jako „červené zlato“. To má stejný podíl zlata, zato větší množství mědi než stříbra (20,5 % mědi a 4,5 % stříbra).

Zlato s označením „585“ obsahuje 58,5 % vzácného kovu, zbytek tvoří měď, stříbro nebo platina. Takové zlato má 14 karátů. Jeho červená varianta v sobě nese, podobně jako u 18karátové varianty, z velké části měď, zatímco ostatní kovy se na slitině podílejí minimálně.

Existuje ještě jedna slitina tzv. 14 karátového zlata. Je v ní místo mědi, stříbra nebo platiny zastoupeno galium. Právě galium jí dává nazelenalou nebo namodralou barvu.

9karátové zlato se označuje číslem „375“. Zlata obsahuje 37,5 %. Zbytek tvoří stříbro, měď nebo platina.

Podobné složení má „bílé zlato“. Dosahuje téměř 9 karátů, zlato v něm má podíl 37 %, zbytek slitiny tvoří 11 % stříbra, 20 % mědi a 32 % paladia.

„Nejchudší“ slitinou je pak osmikarátové zlato s podílem 33,33 % vzácného kovu. Její zbytek je tvořen mědí, stříbrem, platinou, aj. kovy.

K čemu se hodí zlato?

Lidé používají zlato už celá tisíciletí. Jeho specifická barva a lesk, dobrá zpracovatelnost (kujnost a tažnost) ho přímo předurčují pro výrobu šperků.

Zlatem se také oceňují speciální nadání nebo výkony.  Podobně jako pověstné zlaté medaile ze sportovních zápasů je také medaile, věnovaná při výhře Nobelovy ceny, ze zlata.

Zlato se nechá tepat do velice tenkých fólií. Ty mohou být silné neuvěřitelných 0,1 mikrometru (tisíciny milimetru). Z jednoho gramu se tak dá získat 0,52 čtverečního metru fólie. Jedním krychlovým centimetrem zlata se dá pozlatit kolem 10 čtverečních metrů plochy.

Stejně tak se dá z jednoho gramu zlata vytvořit více než 3 km dlouhý drát, který je tenčí než lidský vlas.

Zlato má třetí nejlepší vodivost (hned po stříbru a mědi). Nereaguje s atmosférickým kyslíkem nebo sírou, nekoroduje. Používá se proto v elektrotechnice, kde se tenkou vrstvou zlata pokrývají (a tím chrání před korozí) dražší vodivé elementy.

Nezanedbatelná je role zlata v bankovnictví. Už odedávna se zlato používalo jako platidlo a i dnes se účastní různých bankovních hrátek.

Někteří lidé věří, že má vzácné zlato léčivé účinky. To je bohužel spíše fáma. Zlato nemá v našem organismu žádnou známou biologickou funkci. Zatímco je kovové zlato inertní a organismus ho po požití zase vyloučí, jsou rozpustné sloučeniny zlata naopak jedovaté.

To neznamená, že byste se museli bát občas používaného fóliového zlata, které se nachází v likérech nebo zdobí povrchy pralinek. Potravinářské zlato má vlastní E-značku, E 175 a nachází se v neškodné kovové (v organismu nereagující) formě. Nemá mimochodem vůbec žádnou vlastní chuť, jeho použití má tedy čistě optický smysl.

Jinak je tomu u tablet, které obsahují rozpustné sloučeniny zlata. Dnes se používají například při léčbě revmatu. Mohou ale poškozovat játra a ledviny. Nemají se užívat „divoce“ a při jejich použití by měl zdravotní stav rozhodně kontrolovat zkušený lékař.

Až vám bude tedy nějaký ezoterický pseudoodborník (pyšnící se, jak to často bývá, vysokoškolským diplomem v úplně jiném oboru), vnucovat zaručeně zdravé a nezbytné tablety se zlatem, které vyléčí kde jakou chorobu, počínajíc padajícími vlasy a konče lámavými kostmi – buďte ve střehu. Přesto, že se zlato hodí na ledacos – i tady platí, že není všechno zlato, co se třpytí.