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Was ist Gold? – Gold Wiki

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Gold ist ein chemisches Element mit dem Symbol Au (aus dem Lateinischen: Aurum) und der Ordnungszahl 79, was es zu einem der Elemente mit höherer Ordnungszahl macht, die in natürlich Form vorkommen.

In reiner Form ist es ein helles, leicht rotgelbes, dichtes, weiches, formbares und dehnbares Metall. Gold ist chemisch gesehen ein Übergangsmetall und ein Element der Gruppe 11. Es ist eines der am wenigsten reaktiven chemischen Elemente und unter Standardbedingungen fest.

Gold kommt häufig in freier elementarer (nativer) Form vor, als Klumpen (Nuggets) oder Körner, in Gesteinen, in Adern und in alluvialen Ablagerungen. Es kommt in einer festen Lösungsreihe mit dem nativen Element Silber (als Elektrum) vor und ist natürlich auch mit Kupfer und Palladium legiert.

Gold ist gegen die meisten Säuren resistent, löst sich jedoch in Königswasser (einer Mischung aus Salpetersäure und Salzsäure), das ein lösliches Tetrachloroaurat-Anion bildet. Gold ist in Salpetersäure unlöslich, die Silber und unedle Metalle löst.

Diese Eigenschaft wird seit langem verwendet, um Gold zu raffinieren und das Vorhandensein von Gold in metallischen Objekten zu bestätigen, was den Begriff Säuretest hervorruft. Gold löst sich auch in alkalischen Cyanidlösungen, die beim Bergbau und beim Galvanisieren verwendet werden. Gold löst sich ebenfalls in Quecksilber unter Bildung von Amalgamlegierungen, dies ist jedoch keine chemische Reaktion.

Als relativ seltenes Element ist Gold ein Edelmetall, das im Laufe der Geschichte als Neutronenreflektor in Atomwaffen sowie für Münzen, Schmuck und andere Künste verwendet wurde.

Goldlegierungen

Gold bildet leicht Legierungen mit anderen Metallen. Diese Eigenschaft ist für die Schmuckherstellung aus drei Gründen wichtig: Goldlegierungen haben unterschiedliche Farben, sie kosten weniger als reines Gold und sie haben eine größere Haltbarkeit als reines Gold. Gold ist ein chemisch inaktives Metall, das nicht rostet, trübt oder zerfällt.

Aus Schiffswracks geborgene Goldmünzen erscheinen so glänzend wie an dem Tag, an dem sie geprägt wurden, obwohl sie jahrhundertelang auf dem Meeresboden ruhten. Gold widersteht auch Säure, obwohl es sich darin auflöst Königswasser, eine chemische Mischung, die zum Testen der Feinheit aus Gold.

In der Vergangenheit wurde ein Goldstandard häufig als Geldpolitik eingeführt, aber in den 1930er Jahren wurden Goldmünzen nicht mehr als Umlaufwährung geprägt, und der Weltgoldstandard wurde nach 1971 für ein Fiat-Währungssystem aufgegeben.

Ab 2017 befinden sich insgesamt 190.040 Tonnen Gold oberirdisch. Dies entspricht einem Würfel mit einer Seitenlänge von ungefähr 21,3 Metern. Der weltweite Verbrauch von neu produziertem Gold liegt bei etwa 50% bei Schmuck, 40% bei Investitionen und 10% bei Industrie. Die hohe Formbarkeit, Dehnbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und die meisten anderen chemischen Reaktionen von Gold sowie die Leitfähigkeit von Elektrizität haben dazu geführt, dass Gold weiterhin in korrosionsbeständigen elektrischen Steckverbindern für alle Arten von Computergeräten verwendet wird.

Gold wird auch zur Infrarotabschirmung, zur Herstellung von farbigem Glas, zum Blattgold und zur Zahnrestauration verwendet. Bestimmte Goldsalze werden in der Medizin immer noch als Entzündungshemmer eingesetzt. Ab 2017 war China mit 440 Tonnen pro Jahr der mit Abstand größte Goldproduzent der Welt.

Eigenschaften

Über neunzig Elemente sind in der Erdkruste zu finden, aber seit Jahrtausenden jagen, horten und kämpfen Menschen um eines: das honigfarbene Metall Gold. Die Kunst des Goldschmiedens begann vor etwa sechstausend Jahren in der Steinzeit, und unsere Faszination für dieses Metall hält bis heute unvermindert an.

Gold ist das formbarste aller Metalle. Es kann in einem Draht mit einer Breite von einem Atom gezogen und dann beträchtlich gedehnt werden, bevor es bricht. Solche Nanodrähte verzerren sich durch Bildung, Neuorientierung und Migration von Versetzungen und Kristallzwillingen ohne merkliche Aushärtung.

Ein einzelnes Gramm Gold kann in ein Blatt von 1 Quadratmeter und einer Unze in 300 Quadratmeter geschlagen werden. Blattgold kann dünn genug geschlagen werden, um halbtransparent zu werden.

Das durchgelassene Licht erscheint grünlich blau, weil Gold Gelb und Rot stark reflektiert. Solche halbtransparenten Folien reflektieren auch stark Infrarotlicht, wodurch sie als Infrarotschutz (Strahlungswärme) in Visieren von hitzebeständigen Anzügen und in Sonnenblenden für Raumanzüge nützlich sind. Gold ist ein guter Wärme- und Stromleiter.

Gold hat eine Dichte von 19,3 g / cm3, die mit 19,25 g / cm3 fast identisch mit der von Wolfram ist. So kam es, dass Wolfram bei der Fälschung von Goldbarren verwendet, beispielsweise durch Plattieren eines Wolframstabs mit Gold oder durch Nehmen eines vorhandenen Goldbarren, Bohren von Löchern und Ersetzen des entfernten Goldes mit Wolframstäben.

Farbe

Während die meisten Metalle grau oder silberweiß sind, ist Gold leicht rötlich-gelb. Diese Farbe wird durch die Frequenz der Plasmaoszillationen zwischen den Valenzelektronen des Metalls im ultravioletten Bereich für die meisten Metalle, aber im sichtbaren Bereich für Gold aufgrund relativistischer Effekte auf die Orbitale um Goldatome bestimmt. Ähnliche Effekte verleihen metallischem Cäsium einen goldenen Farbton.

Zu den üblichen farbigen Goldlegierungen gehört das charakteristische 18-Karat-Roségold, das durch Zugabe von Kupfer erzeugt wird.

Palladium- oder Nickelhaltige Legierungen sind auch im kommerziellen Schmuck wichtig, da diese Weißgoldlegierungen produzieren. Die 14-Karat-Gold-Kupfer-Legierung hat eine nahezu identische Farbe wie bestimmte Bronzelegierungen, und beide können zur Herstellung von Polizei- und anderen Abzeichen verwendet werden.

Vierzehn- und achtzehn-Karat-Goldlegierungen mit Silber allein erscheinen grünlich-gelb und werden als grünes Gold bezeichnet. Blaues Gold kann durch Legieren mit Eisen hergestellt werden, und lila Gold kann durch Legieren mit Aluminium erstellt werden. Weniger häufig kann die Zugabe von Mangan, Indium und anderen Elementen zu ungewöhnlicheren Goldfarben für verschiedene Anwendungen führen.

Synthese

Die Herstellung von Gold aus einem häufigeren Element wie Blei ist seit langem Gegenstand menschlicher Untersuchungen, und die alte und mittelalterliche Disziplin der Alchemie konzentrierte sich häufig darauf.

Die Transmutation der chemischen Elemente wurde jedoch erst mit dem Verständnis der Kernphysik im 20. Jahrhundert möglich. Die erste Goldsynthese wurde vom japanischen Physiker Hantaro Nagaoka durchgeführt, der 1924 durch Neutronenbeschuss Gold aus Quecksilber synthetisierte.

Ein amerikanisches Team, das ohne Kenntnis von Nagaokas früherer Studie arbeitete, führte 1941 das gleiche Experiment durch, erzielte das gleiche Ergebnis und zeigte, dass die von ihm produzierten Goldisotope alle radioaktiv waren.

Gold kann derzeit in einem Kernreaktor durch Bestrahlung mit Platin oder Quecksilber hergestellt werden.

Nur das Quecksilberisotop 196Hg, das in natürlichem Quecksilber mit einer Häufigkeit von 0,15% vorkommt, kann durch Neutroneneinfang und nach Zerfall des Elektroneneinfangs in 197Au mit langsamen Neutronen in Gold umgewandelt werden.

Andere Quecksilberisotope werden umgewandelt, wenn sie mit langsamen Neutronen ineinander bestrahlt werden, oder es bilden sich Quecksilberisotope, die Beta in Thallium zerfallen.

Medizinische Anwendungen

Medizinische Anwendungen von Gold und seinen Komplexen haben eine lange Geschichte, die Jahrtausende zurückreicht. Zur Behandlung der rheumatoiden Arthritis wurden mehrere Goldkomplexe angewendet, wobei Aurothiomalat, Aurothioglucose und Auranofin am häufigsten verwendet werden. Sowohl Gold (I) – als auch Gold (III) -Verbindungen wurden als mögliche Krebsmedikamente untersucht. Bei Gold (III) -Komplexen muss die Reduktion zu Gold (0 / I) unter physiologischen Bedingungen berücksichtigt werden. Stabile Komplexe können unter Verwendung verschiedener Arten von bi-, tri- und tetradentaten Ligandensystemen erzeugt werden, und ihre Wirksamkeit wurde in vitro und in vivo gezeigt

Ursprung

Im 5. Jahrhundert v. Chr. Fasste Pindar unsere Beziehung zu Gold zusammen, als er es als „ein Kind des Zeus, weder Motte noch Rost verschlingt es, aber der Geist des Menschen wird durch diesen höchsten Besitz verschlungen“ beschrieb.

Der Begriff „Gold“ kommt vom altenglischen Wort für Gelb (Gelo). Gold wird für seine relative Seltenheit geschätzt; es macht nur 0,0000005 Prozent der Erdkruste aus. Das chemische Symbol für Gold ist Au, kurz für Aurum, das lateinische Wort für Gold.

Goldproduktion im Universum

Es wird angenommen, dass Gold bei der Supernova-Nukleosynthese und bei der Kollision von Neutronensternen entstanden ist und in dem Staub vorhanden war, aus dem sich das Sonnensystem gebildet hat.

Traditionell wird angenommen, dass Gold im Universum durch den r-Prozess (Rapid Neutron Capture) in der Supernova-Nukleosynthese gebildet wurde.

In jüngerer Zeit wurde jedoch vermutet, dass Gold und andere Elemente, die schwerer als Eisen sind, auch in Mengen von produziert werden können der r-Prozess bei der Kollision von Neutronensternen.

In beiden Fällen haben Satellitenspektrometer das resultierende Gold zunächst nur indirekt nachgewiesen. Im August 2017 wurden die spektraskopischen Signaturen schwerer Elemente, einschließlich Gold, von elektromagnetischen Observatorien im Neutronensternfusionsereignis GW170817 beobachtet, nachdem Gravitationswellendetektoren das Ereignis als Neutronensternfusion bestätigt hatten.

Aktuelle astrophysikalische Modelle legen nahe, dass dieses einzelne Neutronenstern-Fusionsereignis zwischen 3 und 13 Erdmassen Gold erzeugt. Diese Menge, zusammen mit Schätzungen der Häufigkeit des Auftretens dieser Neutronenstern-Fusionsereignisse, legt nahe, dass solche Fusionen genug Gold produzieren könnten, um den größten Teil der Häufigkeit dieses Elements im Universum zu erklären.

Asteroiden-Ursprungstheorien

Da die Erde bei ihrer Entstehung geschmolzen war, ist wahrscheinlich fast das gesamte in der frühen Erde vorhandene Gold in den Planetenkern gesunken. Daher wurde das meiste Gold, das sich in der Erdkruste und im Erdmantel befindet, in einem Modell vermutlich später durch Asteroideneinschläge während des späten schweren Bombardements vor etwa 4 Milliarden Jahren auf die Erde gebracht.

Gold, das für Menschen erreichbar ist, wurde in einem Fall mit einem bestimmten Asteroideneinschlag in Verbindung gebracht. Dem Asteroiden, der vor 2,020 Milliarden Jahren den Vredefort-Krater gebildet hat, wird häufig die Aussaat des Witwatersrand-Beckens in Südafrika mit den reichsten Goldvorkommen der Erde zugeschrieben.

Dieses Szenario wird jedoch jetzt in Frage gestellt. Die goldhaltigen Witwatersrand-Gesteine ​​wurden zwischen 700 und 950 Millionen Jahre vor dem Aufprall von Vredefort niedergelegt. Diese goldhaltigen Gesteine ​​waren außerdem vor dem Einschlag des Meteors von einer dicken Schicht Ventersdorp-Laven und der Transvaal-Supergruppe von Gesteinen bedeckt worden, so dass das Gold tatsächlich nicht im Asteroiden / Meteoriten ankam.

Mit dem Vredefort-Aufprall wurde das Witwatersrand-Becken jedoch so verzerrt, dass die goldhaltigen Gesteine ​​auf die derzeitige Erosionsoberfläche in Johannesburg am Witwatersrand gebracht wurden, genau innerhalb des Randes des ursprünglich verursachten Kraters mit 300 km Durchmesser durch den Meteoritenschlag.

Die Entdeckung der Lagerstätte im Jahr 1886 löste den Witwatersrand Gold Rush aus. Etwa 22% des gesamten Goldes, von dem heute festgestellt wird, dass es auf der Erde existiert, wurden aus diesen Witwatersrand-Gesteinen gewonnen.

Auftreten

Auf der Erde findet man Gold in Erzen und Gesteinen, die seit der präkambrischen Zeit gebildet wurden. Es tritt am häufigsten als natives Metall auf, typischerweise in einer festen Metalllösung mit Silber (d. H. Als Gold-Silber-Legierung). Solche Legierungen haben üblicherweise einen Silbergehalt von 8–10%.

Electrum ist elementares Gold mit mehr als 20% Silber. Die Farbe von Electrum reicht von goldsilber bis silbrig, abhängig vom Silbergehalt. Je mehr Silber, desto niedriger das spezifische Gewicht.

Natives Gold kommt als sehr kleine bis mikroskopisch kleine Partikel vor, die in Gestein eingebettet sind, oft zusammen mit Quarz- oder Sulfidmineralien wie „Narrengold“, einem Pyrit.

Diese werden als Lode-Ablagerungen bezeichnet. Das Metall in einem nativen Zustand kommt auch in Form von freien Flocken, Körnern oder größeren Klumpen (Nuggets) vor, die von Gesteinen abgetragen wurden und in alluvialen Ablagerungen enden, die als Placer-Ablagerungen bezeichnet werden.

Solches freie Gold ist an der Oberfläche goldhaltiger Adern immer reicher, da die begleitenden Mineralien oxidiert werden, gefolgt von Verwitterung und Waschen des Staubes in Bäche und Flüsse, wo es sich sammelt und durch Wassereinwirkung angeschweißt werden kann Nuggets bilden.

Neuere Forschungen legen nahe, dass Mikroben manchmal eine wichtige Rolle bei der Bildung von Goldvorkommen, beim Transport und der Ausfällung von Gold spielen können.

Meerwasser

Die Weltmeere enthalten Gold. Die gemessenen Goldkonzentrationen im Atlantik und im Nordostpazifik betragen 50–150 Femtomol / l oder 10–30 Teile pro Billiarde (ca. 10–30 g / km3).

Im Allgemeinen sind die Goldkonzentrationen für Proben im Südatlantik und im Zentralpazifik gleich (~ 50 Femtomol / l), jedoch weniger sicher. Tiefwasser im Mittelmeerraum enthält etwas höhere Goldkonzentrationen (100–150 Femtomol / L), die auf vom Wind verwehten Staub und / oder Flüsse zurückzuführen sind.

Bei 10 Teilen pro Billiarde würden die Ozeane der Erde 15.000 Tonnen Gold enthalten.

Eine Reihe von Menschen hat behauptet, in der Lage zu sein, Gold aus Meerwasser wirtschaftlich wiederzugewinnen, aber sie haben sich entweder geirrt oder in einer absichtlichen Täuschung gehandelt.

Prescott Jernegan betrieb in den 1890er Jahren in den USA einen Gold-aus-Meerwasser-Schwindel, ebenso wie ein englischer Betrüger in den frühen 1900er Jahren. Fritz Haber forschte über die Gewinnung von Gold aus Meerwasser, um die Wiedergutmachung Deutschlands nach dem Ersten Weltkrieg zu finanzieren.

Basierend auf den veröffentlichten Werten von 2 bis 64 ppb Gold in Meerwasser schien eine kommerziell erfolgreiche Extraktion möglich. Nach der Analyse von 4.000 Wasserproben mit einem Durchschnitt von 0,004 ppb wurde klar, dass eine Extraktion nicht möglich sein würde, und er stoppte das Projekt.