Макияж

Можно ли получить золото из ртути. Золото из ртути: метод получения, применение ртути в современной промышленности

Золото, полученное в атомном реакторе

В 1935 году американскому физику Артуру Демпстеру удалось провести масс-спектрографическое определение изотопов , содержащихся в природном уране. В ходе опытов Демпстер изучил также изотопный состав золота и обнаружил только один изотоп - золото-197. Никаких указаний на существование золота-199 не было. Некоторые ученые предполагали, что должен существовать тяжелый изотоп золота, ибо золоту в то время приписывали относительную атомную массу 197,2. Однако золото является моноизотопным элементом. Поэтому желающим искусственным путем получить этот вожделенный благородный металл все усилия необходимо направить на синтез единственного устойчивого изотопа - золота-197.

Известия об успешных опытах по изготовлению искусственного золота всегда вызывали беспокойство в финансовых и правящих кругах. Так было во времена римских правителей, так осталось и теперь. Поэтому не удивительно, что сухой отчет об исследованиях Национальной лаборатории в Чикаго группы профессора Демпстера еще недавно вызвал возбуждение в капиталистическом финансовом мире: в атомном реакторе можно из ртути получить золото! Это - самый последний и убедительный случай алхимического превращения.

Началось это еще в 1940 году, когда в некоторых лабораториях ядерной физики начали бомбардировать быстрыми нейтронами, полученными с помощью циклотрона, соседние с золотом элементы - ртуть и платину. На совещании американских физиков в Нэшвилле в апреле 1941 года А. Шерр и К. Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета доложили об успешных результатах таких опытов. Они направили разогнанные дейтроны на литиевую мишень и получили поток быстрых нейтронов, который был использован для бомбардировки ядер ртути. В результате ядерного превращения было получено золото!

Три новых изотопа с массовыми числами 198, 199 и 200. Однако эти изотопы не были столь устойчивыми, как природный изотоп - золото-197. Испуская бета-лучи, они по истечении нескольких часов или дней снова превращались в устойчивые изотопы ртути с массовыми числами 198, 199 и 200. Следовательно, у современных приверженцев алхимии не было повода для ликования. Золото, которое вновь превращается в ртуть, ничего не стоит: это обманчивое золото. Однако ученые радовались успешному превращению элементов. Они смогли расширить свои познания об искусственных изотопах золота.

В основе "трансмутации", проведенной Шерром и Бейнбриджем, лежит так называемая (n , p ) -реакция: ядро атома ртути, поглощая нейтрон n , превращается в изотоп золота и при этом выделяется протон р .

Природная ртуть содержит семь изотопов в разных количествах: 196 (0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29,80%) и 204 (6,85%). Поскольку Шерр и Бейнбридж нашли изотопы золота с массовыми числами 198, 199 и 200, следует полагать, что последние возникли из изотопов ртути с теми же массовыми числами. Например:

198 Hg + n = 198 Au + р

Такое предположение кажется оправданным - ведь эти изотопы ртути являются довольно распространенными.

Вероятность осуществления какой-либо ядерной реакции определяется прежде всего так называемым эффективным сечением захвата атомного ядра по отношению к соответствующей бомбардирующей частице. Поэтому сотрудники профессора Демпстера, физики Ингрем, Гесс и Гайдн, пытались точно определить эффективное сечение захвата нейтронов природными изотопами ртути. В марте 1947 года они смогли показать, что изотопы с массовыми числами 196 и 199 обладают наибольшим сечением захвата нейтронов и потому имеют наибольшую вероятность превращения в золото. В качестве "побочного продукта" своих экспериментальных исследований они получили... золото! Точно 35 мкг, полученных из 100 мг ртути после облучения замедленными нейтронами в атомном реакторе. Это составляет выход 0,035 %, однако если найденное количество золота отнести лишь к ртути-196, то получится солидный выход в 24 %, ибо золото-197 образуется только из изотопа ртути с массовым числом 196.

С быстрыми нейтронами часто протекают (n , р )-реакции, а с медленными нейтронами - преимущественно (n , γ)-превращения. Золото, открытое сотрудниками Демпстера, образовалось следующим образом:

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

Образующаяся по (n, γ)-процессу неустойчивая ртуть-197 превращается в устойчивое золото-197 в результате K -захвата (электрона с K -оболочки своего собственного атома).

Таким образом, Ингрем, Гесс и Гайдн синтезировали в атомном реакторе ощутимые количества искусственного золота! Несмотря на это, их "синтез золота" никого не встревожил, поскольку о нем узнали лишь ученые, тщательно следившие за публикациями в "Физикл ревью". Отчет был кратким и наверняка недостаточно интересным для многих из-за своего ни о чем не говорящего заголовка: "Neutron cross-sections for mercury isotopes" (Эффективные сечения захвата нейтронов изотопами ртути ).
Однако случаю выло угодно, чтобы через два года, в 1949 году, чересчур ретивый журналист подхватил это чисто научное сообщение и в крикливо-рыночной манере провозгласил в мировой прессе о производстве золота в атомном реакторе. Вслед за этим во Франции произошла крупная неразбериха при котировании золота на бирже. Казалось, что события развиваются именно так, как представлял себе Рудольф Дауман, предсказавший в своем фантастическом романе "конец золота".

Однако искусственное золото, полученное в атомном реакторе, заставляло себя ждать. Оно никак не собиралось затоплять рынки мира. Кстати, профессор Демпстер в этом и не сомневался. Постепенно французский рынок капитала вновь успокоился. В этом не последняя заслуга французского журнала "Атомы", который в январском номере 1950 года поместил статью: "La transmutation du mercure en or" (Трансмутация ртути в золото ).

Хотя журнал в принципе признавал возможность получения золота из ртути методом ядерной реакции, однако своих читателей он уверял в следующем: цена такого искусственного благородного металла будет во много раз выше, чем природного золота, добытого из самых бедных золотых руд!

Сотрудники Демпстера не могли отказать себе в удовольствии - получить в реакторе некоторое количество такого искусственного золота. С тех пор этот крошечный любопытный экспонат украшает Чикагский музей науки и промышленности. Этим раритетом - свидетельством искусства "алхимиков" в атомную эру - можно было полюбоваться во время Женевской конференции в августе 1955 года.

С точки зрения ядерной физики возможны несколько превращений атомов в золото. Мы наконец откроем тайну философского камня и расскажем, как можно сделать золото. Подчеркнем при этом, что единственно возможный путь - это превращение ядер. Все другие дошедшие до нас рецепты классической алхимии ничего не стоят, они приводят лишь к обману.

Устойчивое золото, 197Au, можно было бы получить путем радиоактивного распада определенных изотопов соседних элементов. Этому нас учит так называемая карта нуклидов, в которой представлены все известные изотопы и возможные направления их распада. Так, золото-197 образуется из ртути-197, излучающей бета-лучи, либо из такой ртути путем К-захвата. Можно было бы также получить золото из таллия-201, если бы этот изотоп испускал альфа-лучи. Однако этого не наблюдается. Как же получить изотоп ртути с массовым числом 197, которого нет в природе? Чисто теоретически его можно получить из таллия-197, а последний - из свинца-197. Оба нуклида самопроизвольно с захватом электрона превращаются соответственно в ртуть-197 и таллий-197. Практически это была бы единственная, хотя и только теоретическая, возможность сделать золото из свинца. Однако свинец-197 тоже лишь искусственный изотоп, который надо сначала получить ядерной реакцией. С природным свинцом дело не пойдет.

Изотопы платины 197Pt и ртути 197Hg тоже получают только ядерными превращениями. Реально осуществимыми являются лишь реакции, в основе которых лежат природные изотопы. В качестве исходных веществ для этого подходят только 196 Hg, 198 Hg и 194 Pt. Эти изотопы можно было бы бомбардировать разогнанными нейтронами или альфа-частицами с тем, чтобы прийти к следующим реакциям:

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

С таким же успехом можно было бы получить искомый изотоп платины из 194 Pt путем (n , γ)-превращения либо из 200 Hg путем (n , α) -процесса. При этом, конечно, нельзя забывать, что природное золото и платина состоят из смеси изотопов, так что в каждой случае приходится учитывать конкурирующие реакции. Чистое золото придется в конце концов выделять из смеси различных нуклидов и непрореагировавших изотопов. Процесс этот будет требовать больших затрат. От превращения платины в золото вообще придется отказаться из экономических соображений: как известно, платина дороже золота.

Другим вариантом синтеза золота является непосредственное ядерное превращение природных изотопов, например, по следующим уравнениям:

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

К золоту-197 привел бы также (γ, р ) -процесс (ртуть-198), (α, р ) -процесс (платина-194) или (р , γ) либо (D, n )-превращение (платина-196). Вопрос заключается лишь в том, возможно ли это практически, а если да, то рентабельно ли это вообще по упомянутым причинам. Экономичной была бы только длительная бомбардировка ртути нейтронами, которые имеются в реакторе в достаточной концентрации. Другие частицы пришлось бы получать или ускорять в циклотроне - такой метод, как известно, дает лишь крошечные выходы веществ.

198 Hg + n = 198 Au* + p
198 Au = 198 Hg + e - (2,7 дня)
Исключить обратное превращение радиоактивного золота в ртуть, то есть разорвать этот Circulus vitiosus, ни в коем случае не удается: законы природы нельзя обойти.

В этих условиях менее сложным, чем "алхимия", кажется синтетическое получение дорогостоящего благородного металла - платины. Если бы удалось направить бомбардировку нейтронами в реакторе так, чтобы происходили преимущественно (n , α)-превращения, то можно было бы надеяться получить из ртути значительные количества платины: все распространенные изотопы ртути - 198 Hg, 199 Hg, 201 Hg - превращаются в устойчивые изотопы платины - 195 Pt, 196 Pt и 198 Pt. Конечно, и здесь очень сложен процесс выделения синтетической платины.

Фредерик Содди еще в 1913 году предложил путь получения золота ядерным превращением таллия, ртути или свинца. Однако в то время ученые ничего не знали об изотопном составе этих элементов. Если бы предложенный Содди процесс отщепления альфа-и бета-частиц мог быть осуществлен, следовало бы исходить из изотопов 201 Tl, 201 Hg, 205 Pb. Из них в природе существует лишь изотоп 201 Hg, смешанный с другими изотопами этого элемента и химически неразделимый. Следовательно, рецепт Содди был неосуществим.

То, что не удается даже выдающемуся исследователю атома, не сможет, конечно, осуществить профан. Писатель Дауман в своей книге "Конец золота", вышедшей в 1938 году, сообщил нам рецепт, как превратить висмут в золото: отщеплением двух альфа-частиц от ядра висмута с помощью рентгеновских лучей большой энергии. Такая (γ, 2α)-реакция не известна и до настоящего времени. Помимо этого, гипотетическое превращение

205 Bi + γ = 197 Au + 2α

не может идти и по другой причине: не существует устойчивого изотопа 205 Bi. Висмут - моноизотопный элемент! Единственный же природный изотоп висмута с массовым числом 209 может дать по принципу реакции Даумана - только радиоактивное золото-201, которое с периодом полураспада 26 мин снова превращается в ртуть. Как видим, герой романа Даумана, ученый Баргенгронд, и не мог получить золото!

Теперь нам известно, как действительно получить золото. Вооруженные знанием ядерной физики рискнем на мысленный эксперимент: 50 кг ртути превратим в атомном реакторе в полновесное золото - в золото-197. Настоящее золото получается из ртути-196. К сожалению, этого изотопа содержится в ртути только 0,148%. Следовательно, в 50 кг ртути присутствует лишь 74 г ртути-196, и только такое количество мы можем трансмутировать в истинное золото.

Вначале будем оптимистами и положим, что эти 74 г ртути-196 можно превратить в такое же количество золота-197, если подвергнуть ртуть бомбардировке нейтронами в современном реакторе производительностью 10 15 нейтронов/(см 2 . с). Представим себе 50 кг ртути, то есть 3,7 л, в виде шара, помещенного в реактор, тогда на поверхность ртути, равную 1157 см 2 , в каждую секунду будет воздействовать поток 1,16 . 10 18 нейтронов. Из них на 74 г изотопа-196 воздействуют 0,148%, или 1,69 . 10 15 нейтронов. Для упрощения примем далее, что каждый нейтрон вызывает превращение 196 Hg в 197 Hg*, из которой захватом электрона образуется 197 Au.

Следовательно, в нашем распоряжении имеется 1,69 . 10 15 нейтронов в секунду для того, чтобы превратить атомы ртути-196. Сколько же это, собственно, атомов? Один моль элемента, то есть 197 г золота, 238 г урана, 4 г гелия, содержит 6,022 . 10 23 атомов. Приблизительное представление об этом гигантском числе мы сможем получить лишь на основе наглядного сравнения. Например, такого: представим себе, что все население земного шара 1990 года - примерно 6 миллиардов человек - приступило к подсчету этого количества атомов. Каждый считает по одному атому в секунду. За первую секунду сосчитали бы 6 . 10 9 атомов, за две секунды - 12 . 10 9 атомов и т. д. Сколько времени потребуется человечеству в 1990 году, чтобы сосчитать все атомы в одном моле? Ответ ошеломляет: около 3 200 000 лет!

74 г ртути-196 содержат 2,27 . 10 23 атомов. В секунду с данным потоком нейтронов мы можем трансмутировать 1,69 . 10 15 атомов ртути. Сколько времени потребуется для превращения всего количества ртути-196? Вот ответ: потребуется интенсивная бомбардировка нейтронами из реактора с большим потоком в течение четырех с половиной лет! Эти огромные затраты мы должны произвести, чтобы из 50 кг ртути в конце концов получить только 74 г золота, и такое синтетическое золото надо еще отделить от радиоактивных изотопов золота, ртути и др.

Да, это так, в век атома можно сделать золото. Однако процесс слишком дорог. Золото, полученное искусственно в реакторе, бесценно. Проще было бы продавать в качестве "золота" смесь его радиоактивных изотопов. Может быть, писатели-фантасты соблазнятся на выдумки с участием этого "дешевого" золота?

"Mare tingerem, si mercuris esset" (Я море бы превратил в золото, если бы оно состояло из ртути ). Это хвастливое высказывание приписывали алхимику Раймундусу Луллусу. Предположим, что мы превратили не море, но большое количество ртути в 100 кг золота в атомном реакторе. Внешне неотличимое от природного, лежит перед нами это радиоактивное золото в виде блестящих слитков. С точки зрения химии это - тоже чистое золото.

Какой-нибудь Крез покупает эти слитки по сходной, как полагает, цене. Он и не подозревает, что в действительности речь идет о смеси радиоактивных изотопов 198 Au и 199 Au, период полураспада которых составляет от 65 до 75 ч. Можно представить себе этого скрягу, увидевшего, что его золотое сокровище буквально утекает сквозь пальцы.

За каждые три дня его имущество уменьшается наполовину, и он не в состоянии это предотвратить; через неделю от 100 кг золота останется только 20 кг, через десять периодов полураспада (30 дней) - практически ничего (теоретически это еще 80 г). В сокровищнице осталась только большая лужа ртути. Обманчивое золото алхимиков!

Уже в течение нескольких лет Адольф Мите занимался окрашиванием минералов и стекла под действием ультрафиолетовых лучей. Для этого он использовал обычную ртутную лампу - эвакуированную тру6ку из кварцевого стекла, между электродами которой образуется ртутная дуга, излучающая ультрафиолетовые лучи.

Позднее Мите пользовался новым типом лампы, дававшим особенно высокий энергетический выход. Однако при длительной эксплуатации на ее стенках образовывались налеты, которые сильно мешали работе. В отслуживших ртутных лампах тоже можно было обнаружить такие налеты, если отогнать ртуть. Состав этой черноватой массы заинтересовал тайного советника, и вдруг, при анализе остатка от 5 кг ламповой ртути, он нашел… золото. Мите раздумывал: возможно, ли теоретически, чтобы в ртутной лампе ртуть в результате разрушения атома распадалась до золота с отщеплением протонов или альфа-частиц. Мите и его сотрудник Ганс Штамрайх проводили многочисленные опыты, завороженные идеей такого превращения элементов. Исходным веществом служила ртуть, перегнанная в вакууме. Исследователи полагали, что она не содержит золота. Подтвердили это также анализы известных химиков К. Гофмана и Ф. Габера. Мите попросил их исследовать ртуть и остатки в лампе. Этой ртутью, по аналитическим данным свободной от золота, Мите и Штамрайх заполнили новую лампу, которая затем работала в течение 200 ч. После отгонки ртути они растворили остаток в азотной кислоте и увлеченно рассматривали под микроскопом то, что осталось в стакане: на покровном стекле сверкал золотисто-желтый агломерат октаэдрических кристаллов.

Однако Фредерик Содди не думал, что золото образовалось путем отщепления альфа-частицы или протона. Скорее можно говорить о поглощении электрона: если последний обладает достаточно большой скоростью, чтобы пронзить электронные оболочки атомов и внедриться в ядро, тогда могло бы образоваться золото. При этом порядковый номер ртути (80) уменьшается на единицу и образуется 79-й элемент - золото.

Теоретическое высказывание Содди подкрепило точку зрения Мите и всех тех исследователей, которые твердо уверовали в «распад» ртути до золота. Однако не учли того обстоятельства, что в естественное золото может превратиться лишь один изотоп ртути с кассовым числом 197. Только переход 197 Hg + e - = 197 Au может дать золото.

Существует ли вообще изотоп 197 Hg? Относительная атомная масса этого элемента 200,6, называвшаяся тогда атомным весом, позволила предполагать, что имеется несколько его изотопов. Ф.В. Астон, исследуя каналовые лучи, действительно нашел изотопы ртути с массовыми числами от 197 до 202, так что такое превращение было вероятным.

По другой версии, из смеси изотопов 200,6Hg могло образоваться и 200,6Au, то есть один или несколько изотопов золота с большими массами. Это золото должно было бы быть тяжелее. Поэтому Мите поспешил определить относительную атомную массу своего искусственного золота и поручил это лучшему специалисту в этой области - профессору Гонигшмидту в Мюнхене.

Конечно, количество искусственного золота для такого определения было весьма скудным, однако большего у Мите пока не было: королек весил 91 мг, диаметр шарика 2 мм. Если сравнить его, другими «выходами», которые получал Мите при превращениях в ртутной лампе - они в каждом опыте составляли от 10 -2 до 10 -4 мг, - это был все же заметный кусочек золота. Гонигшмидт и его сотрудник Цинтль нашли для искусственного золота относительную атомную массу 197,2±0,2.

Постепенно Мите снял «секретность» со своих опытов. 12 сентября 1924 года было опубликовано сообщение из фотохимической лаборатории, в котором впервые были приведены экспериментальные данные и более подробно описана аппаратура. Выход тоже стал известен: из 1,52 кг ртути, предварительно очищенной вакуумной перегонкой, после 107-часового непрерывного горения дуги длиной в 16 см, при напряжении от 160 до 175 В и токе в 12,6 А Мите получил целых 8,2 * 10 -5 г золота, то есть восемь сотых миллиграмма. «Алхимики» из Шарлоттенбурга уверяли, что ни исходное вещество, ни электроды и провода, подводящие ток, ни кварц ламповой оболочки не содержали аналитически определимых количеств золота.

Однако вскоре наступил перелом. Подозрений у химиков возникало тем больше и больше. Золото то образуется, и всегда в минимальных количествах, то снова не образуется. Никакой пропорциональности не обнаруживается, то есть количества золота не возрастают с увеличением содержания ртути, повышением разности потенциалов, при большей длительности работы кварцевой лампы. Получалось ли действительно искусственно золото, которое обнаруживали? Или оно уже присутствовало раньше? Источники возможных систематических ошибок в методе Мите проверяли несколько ученых из химических институтов Берлинского университета, а также из лаборатории электрического концерна Сименса. Химики прежде всего детально изучили процесс перегонки ртути и пришли к удивительному заключению: даже в перегнанной, казалось бы, не содержащей золота ртути всегда имеется золото. Оно либо появлялось в процессе перегонки, либо оставалось растворенным в ртути в виде следов, так что его нельзя было сразу обнаружить аналитически. Только после длительного стояния или при распылении в дуге, вызывавшем обогащение, оно вдруг вновь обнаруживалось. Такой эффект мог вполне быть принят за образование золота. Выявилось еще одно обстоятельство. Использованные материалы, в том числе кабели, идущие к электродам, и сами электроды, - все содержало следы золота.

Но всё ещё существовало убедительное заявление физиков-атомщиков, согласно которому такая трансмутация возможна с точки зрения атомной теории. Как известно, при этом исходили из предположения, что изотоп ртути 197 Hg поглощает один электрон и превращается в золото.

Однако такая гипотеза была опровергнута сообщением Астона, появившемся в журнале «Нейчур» в августе 1925 года. Специалисту по разделению изотопов удалось с помощью масс-спектрографа с повышенной разрешающей способностью однозначно охарактеризовать линии изотопов ртути. В результате выяснилось, что природная ртуть состоит из изотопов с массовыми числами 198, 199, 200, 201, 202 и 204.

Следовательно, устойчивого изотопа 197 Hg вовсе не существует. Следовательно, нужно считать, что получить естественное золото-197 из ртути обстрелом ее электронами теоретически невозможно и опыты, направленные на это, можно заранее рассматривать как бесперспективные. Это в конце концов поняли исследователи Харкинс и Кей из Чикагского университета, которые взялись было за превращение ртути с помощью сверхбыстрых электронов. Они бомбардировали ртуть (охлаждаемую жидким аммиаком и взятую в качестве антикатода в рентгеновской трубке) электронами, разогнанными в поле 145 000 В, то есть имеющими скорость 19 000 км/с.

Аналогичные опыты проделывал и Фриц Габер при проверке опытов Мите. Несмотря на весьма чувствительные методы анализа, Харкинс и Кей не обнаружили и следов золота. Вероятно, полагали они, даже электроны со столь высокой энергией не в состоянии проникнуть в ядро атома ртути. Либо образовавшиеся изотопы золота столь неустойчивы, что не могут «дожить» до конца анализа, длящегося от 24 до 48 ч.

Таким образом, представление о механизме образования золота из ртути, предложенное Содди, было сильно поколеблено.

В 1940 году, когда в некоторых лабораториях ядерной физики начали бомбардировать быстрыми нейтронами, полученными с помощью циклотрона, соседние с золотом элементы - ртуть и платину. На совещании американских физиков в Нэшвилле в апреле 1941 года А. Шерр и К.Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета доложили об успешных результатах таких опытов. Они направили разогнанные дейтроны на литиевую мишень и получили поток быстрых нейтронов, который был использован для бомбардировки ядер ртути. В результате ядерного превращения было получено золото.

Вероятность осуществления какой-либо ядерной реакции определяется прежде всего так называемым эффективным сечением захвата атомного ядра по отношению к соответствующей бомбардирующей частице. Поэтому сотрудники профессора Демпстера, физики Ингрем, Гесс и Гайдн, пытались точно определить эффективное сечение захвата нейтронов природными изотопами ртути. В марте 1947 года они смогли показать, что изотопы с массовыми числами 196 и 199 обладают наибольшим сечением захвата нейтронов и потому имеют наибольшую вероятность превращения в золото. В качестве «побочного продукта» своих экспериментальных исследований они получили… золото. Точно 35 мкг, полученных из 100 мг ртути после облучения замедленными нейтронами в атомном реакторе. Это составляет выход 0,035%, однако если найденное количество золота отнести лишь к ртути-196, то получится солидный выход в 24%, ибо золото-197 образуется только из изотопа ртути с массовым числом 196.

С быстрыми нейтронами часто протекают (n , р ) - реакции, а с медленными нейтронами - преимущественно (n , г) - превращения. Золото, открытое сотрудниками Демпстера, образовалось следующим образом: 196 Hg + n = 197 Hg* + г 197 Hg* + e - = 197 Au

Образующаяся по (n, г) - процессу неустойчивая ртуть-197 превращается в устойчивое золото-197 в результате K -захвата (электрона с K -оболочки своего собственного атома).

Сотрудники Демпстера не могли отказать себе в удовольствии - получить в реакторе некоторое количество такого искусственного золота. С тех пор этот крошечный любопытный экспонат украшает Чикагский музей науки и промышленности. Этим раритетом - свидетельством искусства «алхимиков» в атомную эру - можно было полюбоваться во время Женевской конференции в августе 1955 года.

С точки зрения ядерной физики возможны несколько превращений атомов в золото. Устойчивое золото, 197Au, можно было бы получить путем радиоактивного распада определенных изотопов соседних элементов. Этому нас учит так называемая карта нуклидов, в которой представлены все известные изотопы и возможные направления их распада. Так, золото-197 образуется из ртути-197, излучающей бета-лучи, либо из такой ртути путем К-захвата. Можно было бы также получить золото из таллия-201, если бы этот изотоп испускал альфа-лучи. Однако этого не наблюдается. Как же получить изотоп ртути с массовым числом 197, которого нет в природе? Чисто теоретически его можно получить из таллия-197, а последний - из свинца-197. Оба нуклида самопроизвольно с захватом электрона превращаются соответственно в ртуть-197 и таллий-197. Практически это была бы единственная, хотя и только теоретическая, возможность сделать золото из свинца. Однако свинец-197 тоже лишь искусственный изотоп, который надо сначала получить ядерной реакцией. С природным свинцом дело не пойдет.

С таким же успехом можно было бы получить искомый изотоп платины из 194 Pt путем (n , г) - превращения либо из 200 Hg путем (n , б) - процесса. При этом, конечно, нельзя забывать, что природное золото и платина состоят из смеси изотопов, так что в каждой случае приходится учитывать конкурирующие реакции. Чистое золото придется, в конце концов, выделять из смеси различных нуклидов и не прореагировавших изотопов. Процесс этот будет требовать больших затрат. От превращения платины в золото вообще придется отказаться из экономических соображений: как известно, платина дороже золота.

Другим вариантом синтеза золота является непосредственное ядерное превращение природных изотопов, например, по следующим уравнениям: 200 Hg + р = 197 Au + 4 He 199 Hg + 2 D = 197 Au + 4 He.

Если природную ртуть подвергнуть в реакторе действию потока нейтронов, то кроме устойчивого золота образуется главным образом радиоактивное. Это радиоактивное золото (с массовыми числами 198, 199 и 200) имеет очень малую продолжительность жизни и в течение нескольких дней вновь превращается в исходные вещества с испусканием бета-излучения: 198 Hg + n = 198 Au* + p 198 Au = 198 Hg + e - (2,7 дня). Исключить обратное превращение радиоактивного золота в ртуть ни в коем случае не удается: законы природы нельзя обойти.

В век атома можно сделать золото. Однако процесс слишком дорог. Золото, полученное искусственно в реакторе, бесценно. А если речь идёт о смеси радиоактивных изотопов 198 Au и 199 Au, то через несколько дней от золотого слитка останется, лишь лужица ртути.

С тайной миссией

В 20-е годы умы ученых в гораздо большей степени, чем опыты
Марацинеану, занимали иные эксперименты. Серьезные ученые намеревались
получить золото с совершенно определенными целями, исключительно для
"отечественных нужд".
Если рассмотреть сложившееся в то время положение, то причина этого
станет ясной. "Мирный договор", заключенный в Версале в июне 1919 года между
воюющими империалистическими государствами, принес немецкому народу усиление
эксплуатации как со стороны собственных хозяев монополий, так и со стороны
иностранного капитала. В апреле 1921 года репарационная комиссия союзников
установила сумму репараций, которые должна была выплатить Германия: 132
миллиарда золотых марок! Чтобы достать такую убийственную сумму, немецкому
хозяйству, сотрясаемому послевоенными кризисами, пришлось бы затратить
десятилетия, 132 миллиарда марок! Это соответствовало 50 т золота!
Правые круги в Германии стремились направить недовольство народа против
этих огромных военных контрибуций. Ученые, в свою очередь, например Фриц
Габер, думали над тем, каким образом достать такую массу золота и освободить
народ от тяжести репараций.
Каким образом? Конечно, был один еще не использованный источник
невероятных количеств золота. Известный шведский ученый Аррениус, с которым
Габер был в дружеских отношениях, оценил это количество в 8 миллиардов тонн
золота. Если бы удалось добыть даже тысячную долю, все равно это в сто раз
превысило бы количество золота, подлежащее уплате державам-победительницам.
Многие знали об этом сказочном сокровище, однако никто пока еще не смог
его извлечь -- золото океанов. Поясним: речь идет не о сокровищах затонувших
испанских кораблей, груженных золотом, а о золоте, присутствующем в виде
малых примесей в морской воде. Весьма притягательной была мысль -- попросту
извлекать это золото из моря, а не добывать его тяжелым трудом, как обычно!
Тот самый физико-химик Габер, которому удалось азот воздуха превратить в
аммиак, хотел теперь отважиться на попытку извлечь золото из моря. В начале
1920 года Габер сообщил об этом в кругу своих ближайших сотрудников. В
полной секретности совершались приготовления к этому большому начинанию о
котором остальной мир не должен был знать. Более трех лет до лета 1923 года,
затратили Габер с сотрудниками, чтобы выяснить самые насущные проблемы:
аналитически точно определить концентрации золота в морях и подтвердить эти
данные статистически. Содержание золота оказалось невероятно малым. За 50
лет до этого, в 1872 году, англичанин Зонштадт впервые проанализировал
морскую воду из бухты Айл оф Мэн и нашел там максимально 60 мг золота на
тонну, то есть на кубический метр. Другие исследователи считали, что это
значение завышено. Данные колебались от 2 до 65 мг. По-видимому, они
зависели от того, в каком месте Мирового океана были отобраны пробы.
На стыке веков в Англии и США делались попытки экстрагировать золото из
моря в промышленном масштабе. В 1908 году эту проблему пыталось разрешить
акционерное общество под руководством Вильяма Рамзая. Вскоре в изобилии
появились патенты по добыче золота из морской воды. Об удачах не было
слышно. Все попытки заглохли в самом зародыше из-за очень малого содержания
золота, а также присутствия многочисленных сопутствующих солей. Не было
такого промышленного способа, который позволил бы отделить золото от
сопутствующих веществ, то есть обогатить его и извлечь. Однако Габер хотел
предпринять такую попытку. Как уже сказано, три года потратил он лишь на
подготовку. Один только отбор проб воды из океанов оказался целой проблемой,
ибо об этом не должны были узнать противники. Ведь после войны для Германии
доступ к океанам был практически закрыт. Она должна была сдать не только
военный флот, но и торговые корабли.
Не меньшего труда стоила разработка метода количественного определения
золота. Для этой цели Габер предложил микроаналитический метод, который
впервые позволял уловить очень малые количества золота. Он использовал
способность небольших количеств свинца, осаждаемого из раствора в виде
сульфида, увлекать при осаждении все золото, содержащееся в морской воде.
После отделения осадка его восстанавливали и переплавкой переводили в
свинцовый королек, который содержал золото и, быть может, серебро. Свинец
удаляли прокаливанием, микроостаток сплавляли с бурой. В расплаве оставалось
зернышко золота, размеры которого уже можно было установить под микроскопом.
Из объема шарика и известной плотности золота определялась его масса. Такой
процесс анализа должен был также служить основой производственного варианта
для извлечения золота из морской воды. Габер предполагал сначала пропускать
морскую воду через грубый предварительный фильтр, а затем, после добавления
осадителя, просасывать через тонкий песчаный фильтр. Все эти и последующие
операции предстояло проводить в открытом море.
После трех лет секретной работы над проблемой золота Габер уверовал в
свое дело: если доверять его анализам, то вода океана содержала в среднем от
5 до 10 мг золота на кубический метр. Пришлось весьма осторожно ввести в
курс дела судовые компании линии Гамбург -- Америка: будет ли рентабельным
процесс извлечения золота, если придется на пароходах перерабатывать
гигантские количества воды? Результаты были обнадеживающими: добыча
нескольких миллиграммов золота на тонну морской воды покроет
производственные затраты, а превышающие это количество 1 или 2 мг пойдут в
прибыль. Осуществление проекта согласились финансировать такие концерны, как
"Предприятие по выделению серебра и золота" (Degussa) во Франкфурте-на-Майне
и "Банк металлов", сделавшие этот "широкий жест", вероятно, не только из
патриотических побуждений. Габер мог создавать свою плавучую опытную
лабораторию Он хотел планомерно объехать Мировой океан, чтобы исследовать,
где же больше всего золота.
На перестроенной канонерке "Метеор", от которой остался только корпус и
которую переоборудовали в "океанографическое исследовательское судно",
искатели золота вышли в море в апреле 1925 года. Они должны были
возвратиться из своего путешествия в начале июня 1927 года.
Циркулируя взад и вперед между побережьями Америки и Африки, экспедиция
отобрала свыше 5000 проб воды, которые были отосланы в специальных
запломбированных сосудах в институт в Берлин-Далеме. Еще несколько сот проб
были получены с других кораблей из бухты Сан-Франциско и с побережий
Гренландии и Исландии. Советские коллеги прислали Габеру образцы воды из
Северного Ледовитого океана.
В мае 1926 года в докладе "Золото в морской воде" Фриц Габер впервые
открыл тайну и сообщил о шансах получения золота из морской воды.
Приведенный им баланс был уничтожающим: "Золота не будет!".
Результаты первых анализов оказались...неверными! Вкрадись
методические ошибки, сразу не обнаруженные, которые давали завышенное
содержание золота. Слишком велика была вера в классическое химическое
пробирное искусство. Вначале не было также навыков по разделению
микроколичеств золота и серебра, в результате чего выделялось золото,
содержащее серебро. Профессору Габеру потребовалось длительное время, чтобы
найти самые существенные источники ошибок и исключить их. В конце концов с
помощью усовершенствованного метода он мог определить с достоверностью даже
миллионную часть миллиграмма (10[-9] г) золота. Совершенно не
была учтена возможность занесения микроколичеств золота извне. Золото в виде
следов присутствует повсюду: в реактивах, сосудах, посуде. Это -- небольшие
количества, но их достаточно, чтобы исказить результат микроанализа и
привести к нереально завышенным значениям.
В итоге вместо 5--10 мг золота в кубическом метре морской воды Габер
нашел лишь тысячную долю: в среднем от 0,005 до 0,01 мг. Только у побережья
Гренландии содержание золота возросло приблизительно до 0,05
мг/м. Однако золото такой концентрации можно было найти лишь в
воде, полученной после таяния пакового льда.
Габер исследовал также золотоносный Рейн, однако не под впечатлением
сказания об исчезнувшем "рейнском золоте" Нибелунгов; скорее, он учитывал
тот факт, что еще сто лет назад земля Баден добывала для чеканки своих монет
золото на приисках этой реки. Габер нашел в среднем 0,005 мг золота на
кубический метр воды. С хозяйственно-производственной точки зрения рейнское
золото так же не представляло ничего привлекательного -- таково было мнение
Габера. Конечно, с водой Рейна уплывает ежегодно почти 200 кг золота,
растворенного в более чем 63 миллиардах кубических метров воды. Однако, кто
его добудет? Золото в концентрациях (1--3)*10[-12], то есть 3
части золота на 1 000 000 000 000 частей речной воды. Габер не видел
возможности для рентабельной переработки столь малых следов золота.
Разочарованный ученый считал, что, возможно, где-нибудь в океане и
существуют пространства, в которых благородные металлы находятся в
концентрациях, благоприятствующих их промышленному использованию. Габер
смирился: "Я отказываюсь искать сомнительную иголку в стоге
сена".
Этот источник золота также оказался закрытым для человечества.

Волшебная лампа Адольфа Мите

"Подумать только, в гуще наших бедствий -- политических, хозяйственных
и социальных -- появляется светлый луч, яркое сияние, утешение и надежда..."
Такое поразительное высказывание можно было прочесть в популярной
дрезденской газете в июле 1924 года. Только что сообщалось о конференции
союзников в Лондоне, которая настаивала на скорейшей уплате репараций, и вот
вдруг такая новость!
Причиной "яркого сияния" было золото, искусственно полученное золото.
Ученый, известный до этого времени только в узком кругу специалистов, тайный
советник Адольф Мите (из Высшей технической школы), стал вдруг знаменит
своим открытием по превращению ртути в золото с помощью электрических
разрядов.
Такое великое научное деяние совершилось как раз в нужный момент; это
подчеркивалось в газетном сообщении: "Германия теперь овладела тайной и
сможет откупиться от тяжести репараций; она сможет прокормить и одеть свой
народ; золотой ключ откроет неслыханные перспективы..." Сообщения в прессе
следовали одно за другим. Говорили о "победном шествии немецкого гения".
"Первое золото, изготовленное рукой человека".
"Золото из ртути -- всемирно-историческое достижение немецкой науки".
Однако слышались и голоса скептиков, призывавших к осторожности. Уже
давно ходили слухи о горах искусственного золота, которые производились в
полной тайне. Время от времени ученых поражали сообщениями, подобными тому,
что появилось 19 января 1922 года в "Хемикер цейтунг" под заголовком:
"Последние открытия и сообщения". Немецкий химик якобы получил искусственное
золото в электрической печи. Во всяком случае так об этом доложил профессор
Йельского университета Ирвин Фишер в своем докладе. "Хемикер цейтунг" с
иронией комментировала: "По-видимому, все сообщения стремятся только к тому,
чтобы доказать платежеспособность Германии".
Писатели-фантасты также давали пищу для представлений о штабелях
искусственного золота, которые в тайне накапливает Германия. Шовинистический
роман Рейнхольда Эйхакера, появившийся в 1922 году, назван: "Борьба за
золото". Нас интересует лишь "научное" разрешение вопроса, предлагаемое
автором. Герой романа, немецкий инженер Верндт, умеет улавливать энергию
солнечного излучения, "ураганный поток квантов энергии", с помощью мачты из
нового сплава алюминия длиной в 210 м; эта энергия, превращенная в несколько
миллионов вольт, позволяет ему отщеплять от каждого атома свинца две
альфа-частицы и одну бета-частицу. В мгновение ока Верндт фабрикует 50 000 т
репарационного золота. Весь мир заполняется искусственным золотом.
Неужели пришел "конец золота" и справедливо все то, о чем так
увлекательно поведал нам Рудольф Дауман в своем фантастическом романе,
описывающем будущие события 1938 года? Немецкий профессор химии по имени
Баргенгронд открывает в США способ получения золота путем атомного
превращения, в результате чего за ним гоняется банда гангстеров. После
дикого преследования удается вырвать у профессора его тайну: золото можно
получить, если отщепить от висмута две альфа-частицы при помощи
"ритмизированных О-лучей"-- очень жесткого рентгеновского излучения. Когда
герою романа Даумана посчастливилось сконструировать мощные рентгеновские
трубки, он начинает изготовлять золото центнерами. Капиталистические рынки
золота рушатся, мировой биржевой крах приводит к обесцениванию золота. Но
тут удается открыть, как отличить искусственное золото от природного. Это
невозможно сделать химическим путем, а только физическими методами. Теперь
искусственное золото ни с чем не спутаешь.
Отдадим должное фантазии авторов романов. Однако, если верить
сенсационным газетным сообщениям июля 1924 года, то уже в 1924 году стало
реальностью все то, о чем обычно пишут в утопических романах. Профессор Мите
и его ассистент Штамрайх уже нашли долгожданный "арканум", тот самый тайный
рецепт для получения философского камня, а с ним вновь открыли, как ртуть
превратить в полновесное золото. Что же произошло?
Мите имел хорошую репутацию в кругах специалистов. Тайный советник
считался одним из основателей цветной фотографии, сделал несколько открытий
в области оптики и стал известен своим процессом изготовления искусственных
драгоценных камней. А вот теперь к тому же он делает искусственное золото. В
тот момент, когда ему посчастливилось сделать "открытие века", он руководил
фотохимической лабораторией Высшей технической школы в Шарлоттенбурге. Мите
всегда был немножко со странностями. Немногие его фотографии подтверждают
это; они изображают пожилого человека с угрюмым сверлящим взглядом.
Уже в течение нескольких лет Мите занимался окрашиванием минералов и
стекла под действием ультрафиолетовых лучей. Для этого он использовал
обычную ртутную лампу -- эвакуированную тру6ку из кварцевого стекла, между
электродами которой образуется ртутная дуга, излучающая ультрафиолетовые
лучи.
Позднее Мите пользовался новым типом лампы, дававшим особенно высокий
энергетический выход. Однако при длительной эксплуатации на ее стенках
образовывались налеты, которые сильно мешали работе. В отслуживших ртутных
лампах тоже можно было обнаружить такие налеты, если отогнать ртуть. Состав
этой черноватой массы заинтересовал тайного советника, и вдруг, при анализе
остатка от 5 кг ламповой ртути, он нашел... золото! Золото из ртути?!
"Еще десять лет назад такое обстоятельство едва ли привлекло
внимание,-- писал Мите в своем первом сообщении от 4 июля, опубликованном в
журнале "Натурвиссеншафтен" 18 июля 1924 года.-- Тогда не верили в
возможность превращения одного элемента в другой и сочли бы такой факт
ошибкой. Сегодня мы не можем оставить это наблюдение без внимания..." Мите
уверял, что он долго колебался, сообщать ли об этом открытии из-за
невероятности процесса, хотя "твердые данные" у него были еще в апреле этого
года.
Мите раздумывал: возможно ли теоретически, чтобы в ртутной лампе ртуть
в результате разрушения атома распадалась до золота с отщеплением протонов
или альфа-частиц. Мите и его сотрудник Штамрайх проводили многочисленные
опыты, завороженные идеей такого превращения элементов. Исходным веществом
служила ртуть, перегнанная в вакууме. Исследователи полагали, что она не
содержит золота. Подтвердили это также анализы известных химиков К. Гофмана
и Ф. Габера. Мите попросил их исследовать ртуть и остатки в лампе, хотя не
сообщил, какие цели он преследует.
Этой ртутью, по аналитическим данным свободной от золота, Мите и
Штамрайх заполнили новую лампу, которая затем работала в течение 200 ч.
После отгонки ртути они растворили остаток в азотной кислоте и увлеченно
рассматривали под микроскопом то, что осталось в стакане: на покровном
стекле сверкал золотисто-желтый агломерат октаэдрических кристаллов.
Блестящий металл растворялся только в царской водке и давал все известные
реакции "царя металлов". То было чистое золото! С этого времени его
открыватели были глубочайшим образом убеждены, что они осуществили "распад
атома ртути" до золота.
После появления выпуска "Натурвиссеншафтен" с "предварительным
сообщением" Мите о сенсационной находке пресса дня под огромными заголовками
сообщала об этом открытии и уже предсказывала возможные его последствия для
мировой валюты. Репортеры постоянно осаждали фотохимическую лабораторию
Высшей технической школы. У Мите теперь не было спокойной минутки; в
редакциях ухмылялись: нельзя безнаказанно быть открывателем искусства
изготовления золота.
Однако ученый подчеркивал в "Берлинер локаль анцейгер": "Хотелось бы
сразу в корне пресечь мнение, что открытое нами искусство получения золота
позволяет добывать золото в любых желаемых количествах. Это невозможно...".
Над такими словами понимающе посмеивались -- даже тогда, когда Мите назвал
цену искусственного золота, рассчитанную из расхода материалов и энергии: 20
миллионов марок за 1 кг. Обычная товарная цена 1 кг чистого золота
составляла тогда 3000 марок. Эти оговорки не принимались всерьез: конечно,
ведь процесс сейчас разработан в лабораторном масштабе: несомненно, он будет
вскоре значительно удешевлен. Открытием Мите заинтересовались электрические
концерны, и не зря. Сам же он сделал патентную заявку на свой процесс!
Реакция прессы была однозначной: 3 августа берлинская "Иллюстрирте
цейтунг" на первой странице напечатала большой портрет Мите с подписью
"Алхимик". Подозреваем, что господин тайный советник не без удовольствия
купался в лучах своей славы. В лаборатории он установил мемориальную доску,
чтобы оповестить следующие поколения о месте и дате первого превращения
ртути в золото.
Отклик коллег был двояким. Ф. Габер и К. Гофман, которых даже в газетах
именовали свидетелями удачного превращения, письменно отказались участвовать
в опытах. Вероятно, они опасались за свою научную репутацию: искусство
алхимии было слишком сомнительным. К тому же Габер был недоволен
скрытничеством Мите: пересланные им пробы были засекречены, да и в
публикациях Мите совершенно не было конкретных данных. Однако, по понятным
причинам, известный ученый все же заинтересовался этим новым источником
золота. Габер начал повторять опыты Мите. Физико-химика занимала, прежде
всего, научная сторона проблемы: распад нерадиоактивного элемента, стоящего
в периодической системе вблизи радиоактивного, в соседний элемент, который
случайно оказался столь желанным золотом. "Это было поразительное и
невероятное наблюдение,-- говорил Габер позднее, оценивая задним числом
"открытие" Мите и Штамрайха,-- однако какое-то неопределенное чувство
говорило все же в его пользу".
За границей не менее заинтересованно следили за победными сообщениями о
превращении ртути. Известный лондонский журнал "Нейчур" напечатал
высказывание Содди от 16 августа 1924 года. Исследователь атома напомнил,
что он уже давно предсказывал возможность превращения ртути в золото на
основе современный представлений о строении атома. Сложность же состояла в
том, чтобы обнаружить такое превращение; до сих пор оно было достигнуто лишь
в невесомых количествах для других элементов, и только путем ядерных
превращений. Поразительно, если Мите действительно обнаружил весомые
количества искусственно получаемого элемента, который можно химически
идентифицировать. Однако Содди не думал, что золото образовалось путем
отщепления альфа-частицы или протона. Скорее можно говорить о поглощении
электрона: если последний обладает достаточно большой скоростью, чтобы
пронзить электронные оболочки атомов и внедриться в ядро, тогда могло бы
образоваться золото. При этом порядковый номер ртути (80) уменьшается на
единицу и образуется 79-й элемент -- золото!
Теоретическое высказывание Содди подкрепило точку зрения Мите и всех
тех исследователей, которые твердо уверовали в "распад" ртути до золота.
Однако не учли того обстоятельства, что в естественное золото может
превратиться лишь один изотоп ртути с кассовым числом 197. Только переход
Hg + e[-] = Au
может дать "настоящее" золото.
Существует ли вообще изотоп Hg? Относительная атомная
масса этого элемента 200,6, называвшаяся тогда атомным весом, позволила
предполагать, что имеется несколько его изотопов. Ф.В. Астон, исследуя
каналовые лучи, действительно нашел изотопы ртути с массовыми числами от 197
до 202, так что такое превращение было вероятным. По другой версии, из смеси
изотопов Hg могло образоваться и Au, то
есть один или несколько изотопов золота с большими массами. Это золото
должно было бы быть тяжелее. Поэтому Мите поспешил определить относительную
атомную массу своего искусственного золота и поручил это лучшему специалисту
в этой области -- профессору Гонигшмидту в Мюнхене.
Конечно, количество искусственного золота для такого определения было
весьма скудным, однако большего у Мите пока не было: королек весил 91 мг,
диаметр шарика 2 мм. Если сравнить его, другими "выходами", которые получал
Мите при превращениях в ртутной лампе -- они в каждом опыте составляли от
10[-2] до 10[-4] мг,-- это был все же заметный кусочек
золота. Гонигшмидт и его сотрудник Цинтль нашли для искусственного золота
относительную атомную массу 197,2 ± 0,2. Значит, "другого" золота не
получилось.
Постепенно Мите снял "секретность" со своих опытов. 12 сентября 1924
года журнал "Натурвиссеншафтен" опубликовал сообщение из фотохимической
лаборатории, в котором впервые были приведены экспериментальные данные и
более подробно описана аппаратура. Выход тоже стал известен: из 1,52 кг
ртути, предварительно очищенной вакуумной перегонкой, после 107-часового
непрерывного горения дуги длиной в 16 см, при напряжении от 160 до 175 В и
токе в 12,6 А Мите получил целых 8,2 * 10[-5] г золота, то есть
восемь сотых миллиграмма! "Алхимики" из Шарлоттенбурга уверяли, что ни
исходное вещество, ни электроды и провода, подводящие ток, ни кварц ламповой
оболочки не содержали аналитически определимых количеств золота.

Иностранная конкуренция

В тот день, 5 декабря 1924 года, большая физическая аудитория Высшей
технической школы в Шарлоттенбурге была набита битком. Немецкое общество
технической физики собралось на заседание, в программе которого значилось:
"Профессор А. Мите: Об образовании золота из ртути (с демонстрациями)". Так
многообещающе гласило объявление. Тайный советник Мите впервые публично
выступил перед представителями науки. Его слушали с большим вниманием.
Докладчик сообщил, что в последние недели он менял постановку опытов.
Лучше всего работа шла с обычными ртутными разрядными трубками. Однако пока
не известны точные условия, при которых из ртути образуется золото. Повторяя
предыдущие опыты, Мите вдруг совсем не нашел золота. Выход тоже сильно
колебался. До сих пор ему удавалось получить, самое большее, десятую
миллиграмма золота из 1000 г ртути. Мите объявил своим слушателям, что
вскоре предстоит разрешить основополагающий вопрос: удается ли превратить
всю ртуть в золото или только малую часть? Объявленные "демонстрации"
привлекли много любопытных, которые не заглядывали обычно на научные
собрания. Ведь не каждый день показывают, как сделать золото. Именно этого,
вероятно, ожидали, прочитав объявление. Мите, специалист по фотографии,
представил только цветные диапозитивы: фотографии золота, которое он
"искусственно" получил из ртути, вдобавок фотографию агатовой ступки с
первой полученной пробой золота "исторический экспонат", как гордо отметил
оратор. Такое золото, сфотографированное при 300-кратном увеличении и
спроецированное на стену, импонировало. При демонстрациях лишь немногие
поникали, что речь идет о крошечных кристалликах.
В заключение своих изъяснений Мите призвал слушателей и всех ученых
убедиться в истинности превращения ртути в золото: опыты эти может проделать
всякий, ибо условия для этого есть в каждой лаборатории. Обычную ртутную
лампу можно включить повсюду. Конечно, следует вооружиться некоторым
терпением, так как не каждый опыт дает положительные результаты.
Эксперименты такого рода надо ставить как можно скорее, поскольку следует
опасаться, что заграницей ушли гораздо дальше в вопросе изготовления золота.
Мите намекнул на известие, которое он недавно получил. Германское
посольство в Токио сообщало, что исследователи из Берлин-Шарлоттенбурга не
одиноки в своих попытках получения золота из ртути. Научный работник Нагаока
экспериментировал в Токио над превращением ртути с помощью электрических
разрядов высокого напряжения. Мите и Штамрайх могли бы позавидовать
благоприятным условиям работы японца. Нагаока проводил опыты с напряжением в
несколько миллионов вольт вместо смехотворных 175 В Мите. Слой ртути
пробивался искровым разрядом длиной в 120 см. Однако берлинский
экспериментатор мог утешиться: выход золота был не выше, чем у него.
Оказывается, в Соединенных Штатах тоже не дремали. Вскоре после того
как стали известны опыты Мите, Нью-Йоркскому университету было поручено
изучить основы процесса превращения ртути для оценки возможностей его
технического воплощения. Интерес американской общественности был разбужен.
Финансовые и банковские воротилы Уолл-стрита, хранившие самые большие в мире
запасы золота, стали опасаться, что где-либо скопятся еще более мощные, чем
в Форт-Ноксе, количества золота, да к тому же еще и искусственного. На
горизонте показался призрак золотой инфляции.
В качестве представителя перепуганной "империи доллара" слово взял
научно-популярный развлекательный журнал "Сайнтифик америкэн". Журнал
объявил конкурс и предоставил денежные средства для научных экспериментов,
чтобы установить истину как в интересах науки, так и для государственных
финансов.
В Нью-Йоркском университете исследованиями руководил профессор Шелдон.
Он проверял опыты Мите и сам искал оригинальные решения вопроса, как из
ртути приготовить золото. Чикагский университет сообщал, что собирается
проводить опыты с потоком электронов. Сотрудники университета предполагали
бомбардировать атомы со скоростью в тысячу раз большей, чем в ртутной лампе
Мите.
Вероятно, самая сумасшедшая идея в "стране неограниченных возможностей"
пришла в голову тому изобретателю, который -- если верить сообщениям того
времени -- подготовлял гигантский проект, используя огромные водные мощности
Ниагарского водопада, этот фантаст хотел превратить 35 миллионов лошадиных
сил в электрическую энергию и воздействовать ею на несколько сот килограммов
ртути, чтобы получить из нее чистое золото. Америка была воодушевлена.
Критические голоса требовали прекращения этого широко задуманного
предприятия, но их заставили умолкнуть. Раздавались требования непременно
провести "эксперимент века", даже если это приведет к падению курса доллара
на Нью-Йоркской бирже. Многочисленные зеваки расположились на смотровых

Золото и ртуть образуют амальгаму. В основу образования этого соединения заложены физические свойства металлов. Амальгамирование широко использовалось в технологическом процессе по извлечению драгоценного компонента из породы и для обогащения шлихового материала.

В поисках философского камня

У многих народов мира золото является символом высокого достоинства и ценности. Довольно часто в быту, характеризуя мастера, говорят, что у него золотые руки. Давно привычным стало определение черное золото по отношению к нефти. Как символ, это слово вошло в пословицы и поговорки, а достижения в науке и технике принято отмечать наградами из солнечного материала.

С момента становления желтого металла средством товарного обмена золото стало символом богатства и власти. Неустанные поиски благородного металла привели к новым географическим открытиям.

Достижения алхимии, которую называют неразумной дочерью химии, позволило экспериментировать с химическими элементами и соединениями в поисках философского камня, превращающего любой металл в золото.

Разработанная алхимиками ртутно-серная теория происхождения металлов составила основу их познания. Сера и живое серебро рассматривались ими как отец и мать металлов. В своей деятельности алхимики использовали различные металлы и вещества, каждому из которых соответствовал символ или знак.

Существует множество рецептов получения философского камня, но научный подход позволяет объяснить процессы в реальном времени, значении и с пониманием того, что ртуть невозможно преобразовать в золото. Но можно создать амальгаму солнечного материала с живым серебром.

Свойства солнечного металла и ртути

Живое серебро представляет собой жидкий металл серебряного цвета со свойственной ему высокой степенью смачивания других металлов. Ртуть имеет тенденцию к скатыванию в шарики, притягивая к себе другие частицы.

Это свойство можно наблюдать в быту в случае повреждения ртутного термометра. Маленькие шарики жидкого компонента устремляются друг к другу и скатываются в большой подвижный шарик.

Ртуть является тяжелым химическим элементом, его удельный вес всего на 6 единиц меньше, чем у золота. Опытные золотодобытчики помещали жидкое серебро в шлюзы, предназначенные для промывки шлихового золота, для улавливания мельчайших частиц и порошка драгоценного металла.

Способ получения амальгамы требует высокой чистоты золота. Оно не должно быть покрыто примесью железа, нефти и других веществ, препятствующих смачиванию.

Чтобы извлечь весь благородный компонент из концентрата, следует его поместить в разбавленный 10 % раствор азотной кислоты. При этом следует подобрать соответствующий сосуд для проведения очистки, чтобы избежать взаимодействия кислой среды с материалом используемой емкости.

нагреванием соединения до полного испарения ртути;
растворением живого серебра в азотной кислоте.

Температура, при которой ртуть переходит в пар, равна 357°C. Достичь ее можно в верхней части открытого пламени газовых горелок. Нагревание следует проводить в проветриваемом помещении с соблюдением правил техники безопасности, и помнить, что опасно вдыхать пары жидкого химического элемента.

Амальгама солнечного металла

Золото в измельченном виде почти мгновенно пропадает в ртути, поглощаясь жидким металлом. Амальгамы, в которых содержится до 12 % драгметалла, внешне выглядят как чистое живое серебро.

Поэтому во времена процветания алхимии наиболее популярный способ получения золота из ртути заключался в растворении небольшого количества драгметалла с последующим извлечением.

Способ извлечения золота, используемый в металлургии драгметалла, состоит из такой технологической последовательности:

кварцевые жилы, содержащие драгоценный компонент, измельчают до тонкого состояния;
порошок промывают над медными листами, покрытыми слоем амальгамы;
пылеобразное золото растворяется в слое покрытия;
образованное соединение снимают с листов и подвергают дистилляции;
образованную руду после 1 этапа фракционирования обрабатывают раствором цианида с целью извлечения драгоценного компонента.

В часовом и ювелирном производстве для защиты изделий от воздействия атмосферных условий осуществляют золочение, которое наносят электролитическим и контактным способами.

Огневой способ золочения, основанный на использовании амальгамы золота, в настоящее время применяется крайне редко. В основе этого метода заложена способность солнечного металла растворяться в живом серебре с образованием амальгамы.

После нанесения раствора на поверхность изделие нагревают. В результате термической обработки ртуть испаряется, а золото остается в виде осадка, плотно прилегающего к изделию.

Ртуть может легко растворить золото, поэтому украшения из солнечного металла не должны соприкасаться с живым серебром. Даже наличие в воздухе ртутных испарений способствует растворению драгметалла, который меняет свой цвет, становясь белым.

Амальгама золота очень концентрированная, и при нарушении предела растворения драгметалла может распадаться на мелкие кусочки. Их легко можно собрать с помощью минимального количества чистой ртути, к которой будут стремиться мелкие части амальгамы.

Железо не образует соединения со ртутью, что позволяет использовать стальные сосуды для транспортировки сырья.

Конечно, способ амальгамации драгметалла является очень токсичным и требует мер предосторожности. В России в технологических процессах, связанных с обогащением руд и извлечением золота из породы, применение ртути воспрещено соответствующим приказом.

Процесс, при котором происходит растворение золота в ртути, заложен в основу метода очистки благородного химического элемента от естественных примесей, применяется в процессе извлечения драгоценного компонента из породы, для покрытия поверхности изделий. Технология извлечения золота из руды в промышленных масштабах предусматривает сочетание различных методов обогащения и очистки рудного сырья.

Химический элемент № 79 представляет собой инертный пластичный материал, принадлежит к группе благородных металлов, проявляет устойчивость к атмосферным условиям. Распространенным методом отделения драгоценного компонента из состава породы является гравитационный способ обогащения.

Ртуть — химический элемент, атомный № 80, простое вещество, которое находится в самородном виде в составе горной породы (киновари). Это единственный металл, который при комнатной температуре сохраняет текучесть. Серебристо-белую жидкость иногда называют «живым серебром».

При взаимодействии золото и ртуть образует амальгаму. В I тысячелетии до н.э. основной способ извлечения металла из концентрата базировался на растворении благородного компонента в «живом серебре» с последующей перегонкой ртути.

Процесс, при котором ртуть растворяет золото, использовался опытными золотодобытчиками для улавливания мелких частиц при извлечении ценного компонента из русел рек.

Методы растворения золота

По отношению к реагентам благородный химический элемент № 79 проявляет устойчивость. Распространен способ растворения золота в царской водке (смесь соляной и азотной кислот), используемой в процессе аффинажа драгметаллов.

Прозрачная смесь кислот со временем теряет свойства и приобретает оранжевый оттенок. Химический элемент № 79 растворяется при комнатной температуре. Чтобы реакция проходила быстрее, проводят подогрев.

Можно ли растворить золото без применения соляной и азотной кислот? Другой способ применяется в промышленном производстве и считается технологически сложным процессом. Для этого понадобится синильная кислота.

Такой способ растворения осуществляется путем цианирования руд и предусматривает:

подготовку площадки, не пропускающей воду;
на поверхность помещается рудное сырье, содержащее благородный металл;
насыщение руды раствором цианидов;
просачивание породы до момента растворения золота;
осаждение благородного металла в колоннах.

Такой способ обогащения руды используется не для всех типов сырья. Чтобы максимально растворилась составная часть благородного компонента в сульфидных рудах, используют сложные технологии. Способ растворения порошка благородного металла при взаимодействии со ртутью называется амальгамацией.

Этот способ извлечения благородного компонента разрешает многократное использование «живого серебра» и требует высокой чистоты золота. Частицы благородного металла не должны быть покрыты железом, нефтью и другими веществами, препятствующими смачиванию поверхности.

Чтобы в процессе амальгамации из концентрата вытянулось все золото, материал необходимо поместить в 10 % раствор азотной кислоты. Очистку не рекомендуется проводить на металлической основе, поскольку раствор кислоты реагирует с металлом.

Применение амальгамы

Кроме метода извлечения химического элемента № 79 из концентрата, амальгамирование производится в мелких масштабах в мастерских золотильщиков. Они используют сплав ртути и солнечного компонента при золочении изделий из металла через огонь.

Для этого с помощью шпателя накладывается амальгама на предметы, которые ставят в печь. При этом ртуть испаряется, а золото приклеивается к поверхности. Позолоченные таким способом вещи полируют до блеска.

Амальгаму используют при покрытии предметов с целью облагораживания и защиты изделий от химического воздействия. В ювелирном деле металлизацию используют при золочении.

Для этого предмет опускают в раствор соли, золота и ртути, находящийся ванне. При химическом разложении элементов состава на поверхности изделия остается золото.

В таких ваннах реакция может проходить с помощью электрического тока или при дополнительном нагреве состава. Более толстую пленку на поверхности можно получить, если в горячую ванну вместе с предметом дополнительно положить цинк или алюминий.

При гальваническом способе покрытия с протеканием электролиза можно создать пленку любой толщины, выбрать сплав компонентов. Например, для красного оттенка применяется медь и золото, для зеленого — серебро.