Почему золото не тускнеет: Прежние представления оказались ошибочными, и золотые унитазы обрели новый смысл
Золото не ржавеет и не тускнеет. Фото: Queen Art/Shutterstock/Fotodom
Инженеры-химики из Института Тулейн в Новом орлеане (Tulane University) раскрыли истинную природу неизменной чистоты и блеска изделий из золота. О чем сообщили в журнале Physical Review Letters, поставив под сомнение прежнее - расхожее объяснение феномена.
Зимой и летом одним цветом
Золотые монеты, ювелирные украшения, посуда и прочие декоративные изделия, включая вставные зубы, не тускнеют со временем, не ржавеют и не разрушаются. Даже пролежав тысячелетия в земле или под водой в виде кладов, они сохраняют свой блеск. Как и самородки, которым вообще миллионы, если не миллиарды лет. Именно в силу столь удивительных особенностей золото – Aurum (Au) - во всех культурах считалось божественным металлом, имеющим отношение к Солнцу.
Инки называли золото слезами Солнца, древнее египтяне – плотью бога солнца Ра, древние греки – застывшим лучами светила.
У христиан неугасимый блеск «бессмертного» золота, как и оно само, символизировали божественную истину и чистоту.
Уникальность золота, которые древние считали сверхъестественной, в более-менее современном мире принято было приписывать его химической инертности - мол, Au не вступает в реакции почти ни с чем из окружающей среды. От этого и не тускнеет, отличаясь от большинства других металлов, поверхность которых покрывается налетом того или иного состава. Как, к примеру, серебро, медь или алюминий. Не говоря уже о стали. Такие представления оказались ошибочными.
На редкость сообразительный металл
Исследования, которые провел доцент Мэттью Монтемор (Matthew Montemore, Associate Professor) вместе с Санту Бисвасом (Santu Biswas) - коллегой по кафедре химической инженерии - позволило сделать вывод: дело не столько в химической инертности, сколько в поразительной способности золота к «самообороне». Драгоценный металл перестраивает атомную структуру кристаллической решетки своих внешних слоев. И тем самым, меняя их геометрию на поверхности, ограждает себя от воздействия окружающей среды, создавая защитный барьер.
Практически не подверженной окислению (реакции с кислородом) оказалась гексагональная структура. Она, как выяснилось, формируется на поверхности золотого изделия, куска или слитка на месте царапины или разреза. Атомы изначально кубической (квадратной) кристаллической решетки золота за считанные секунды выстраиваются в сверхплотные, похожие на пчелиные соты шестигранники.
По оценке ученых, такой фортель замедляет скорость окисления «божественного металла» в миллиарды раз, делая его практически нержавеющим.
Если бы элементы структуры кристаллической решетки золота оставались квадратными или прямоугольными, то оно бы ржавело – покрывалось налетом и тускнело, расщепляя молекулы кислорода на отдельные активные атомы.
Плотная гексагональная геометрия золота создает почти непреодолимый энергетический барьер, не давая молекуле кислорода распадаться и вступать в реакцию окисления.
У открытия Мэттью и Санту есть практическая польза – оно подсказывает, каким образом можно существенно повысить производительность катализаторов, в качестве которых - для повышения скорости химических реакций - используют золото. Им, к примеру, очищают выхлопные газы.
Ученые считают, что можно будет искусственно воспрепятствовать атомам золота перестраиваться в «защитные шестигранники». И тогда оно станет химически активным, а значит, и более эффективным в качестве катализатора.
А В ЭТО ВРЕМЯ
Если бы золото не было таким дорогим…
Дешевое и доступное золото преобразило бы многое – ведь помимо своей вечной красоты, оно невероятно пластично, отражает до 99 процентов падающего теплового излучения и идеально – почти без потерь - проводит электрический ток.
- Золотые провода высоковольтных линиях свели бы к минимуму достаточно высокие энергетические потери в ЛЭП. Да и в бытовой проводке замена меди и алюминия на золото не повредила бы – меньше бы нагревалась и не портилась со временем.
- Золотые платы, разъемы, контакты, лишенные возможности окисляться, перестали бы искрить и «замыкать» - работали бы вечно без сбоев. Срок службы аккумуляторов для гаджетов и электротранспорта возрос бы в несколько раз.
- Золотые трубы, в том числе и канализационные – не ржавеющие и экологически нейтральные - можно было бы не менять тысячелетиями. В этой связи золотые унитазы, столь уважаемые некоторыми состоятельными людьми, не выглядят совсем уж самодурством, лишенным смысла.
- Золотые радиаторы и теплообменники в силу своей высокой теплопроводности повысили бы эффективность отопления – в домах стало бы теплее при более низких энергетических затратах на подогрев воды на ТЭЦ и в котельных. И наоборот, охлаждение чего-либо стало бы почти идеальным.
- Повсеместное золотое напыление на оконных стеклах отражало бы тепло летом и сохраняло зимой, что несравненно уменьшило бы потребление энергии.
- Аналогичным образом «работала» бы и золотая кровля – помимо того, чтобы была еще и невероятно красивой и не подверженной коррозии.
- Золотые импланты и протезы организм не отторгает, как биологически инертные. Золотые зубы и коронки в этом смысле были идеальны, пока не вышли из моды.
- Золотые изделия много весят – золото тяжелее свинца. Поэтому для большинства несущих конструкций оно не подходит, даже если подешевеет до уровня чугуна. Они будут прогибаться под собственным весом.
Слишком тяжелыми и неподъемными, хоть и красивыми и не требующими покраски, были бы золотые кузова машин и фюзеляжи самолетов.
Тяжелое золото идеально подошло бы для рыболовных грузил, которые пока делают из свинца.
Золото не годится и для всего, что может быстро истереться – например, для железнодорожных рельсов или вагонных колес. Божественный металл - очень мягкий и пластичный.
А вот стены из золота делали. Инки облицевали золотыми пластинами - изнутри и снаружи - храм Кориканча (Qorikancha – «золотой двор», в переводе с языка кечуа) в Куско (Перу). Было, наверное, красиво и величественно.
Для справки: к настоящему моменту человечество добыло около 200 тысяч тонн золота. В недрах где-то лежат еще порядка 60 тысяч тонн. Из всего этого золото, можно было бы отлить куб со стороной в 23 метра – примерно 7 однокомнатных квартир по объему. Впечатляет, но маловато, чтобы массово производить канализационные трубы и унитазы.
Однако, согласно исследованиям немецких геофизиков из Геттингенского университета (Göttingen University), есть весьма обоснованные намеки на то, что золота с избытком полно глубоко в недрах – в районе ядра Земли. Его там столько, что можно было бы позолотить весь земной шар слоем в 50 сантиметров.
Золотой астероид: как он может выглядеть на самом деле (слева) и в мечтах энтузиастов.
Фото: NASA.
Приблизительно в 100 миллиардов тонн оцениваются запасы золота, которые вроде бы скрыты в металлическом астероиде Психея (Psyche), до которого космические разведчики недр рассчитывают добраться в 2029 году на одноименном аппарате NASA (NASA’s Psyche spacecraft). Хотят проверить, в самом ли деле недалеко от Земли летает такое богатство.
Вот если бы удалось когда-нибудь добыть что-то из этих – пока гипотетических - «месторождений», тогда другое дело: можно хоть золотую канализацию тянуть, хоть золотые унитазы отливать, хоть дома крыть золотыми крышами.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
В Японии начали продавать холодильники для людей: заменят ли они кондиционеры
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ