金はどのように形成されますか?起源とプロセス

太陽系が誕生する前に形成された天然の金。ディディク/ゲッティイメージズ

金 です 化学元素 黄色のメタリックカラーで簡単に認識できます。希少性、耐腐食性、電気伝導性、可鍛性、延性、および美しさのために価値があります。金がどこから来るのかを人々に尋ねると、ほとんどの人は、鉱山から入手したり、小川でフレークをパンしたり、海水から抽出したりすると答えます.しかし、元素の本当の起源は地球の形成よりも前にさかのぼります。

重要ポイント: 金はどのように形成されますか?

• 科学者たちは、地球上のすべての金は、太陽系が形成される前に発生した超新星と中性子星の衝突で形成されたと考えています。これらのイベントでは、r プロセス中に金が形成されました。
• 金は、惑星の形成中に地球のコアに沈みました。小惑星の衝突のため、今日だけアクセスできます。
• 理論的には、核融合、核分裂、および放射性崩壊のプロセスによって金を形成することが可能です。科学者にとって、より重い元素である水銀を衝突させ、崩壊によって金を生成することにより、金を変換するのが最も簡単です。
• 金は化学や錬金術では生産できません。化学反応は、原子内の陽子の数を変えることはできません。陽子番号または原子番号は、要素のアイデンティティを定義します。

自然な金の形成

その間 核融合 太陽の中では多くの元素が作られますが、太陽は金を合成できません。金を作るのに必要なかなりのエネルギーは、星が爆発するときにのみ発生します。 超新星 またはいつ 中性子星が衝突する .これらの極端な条件下では、急速な中性子捕獲プロセスまたは r プロセスを介して重元素が形成されます。

超新星は、金を合成するのに十分なエネルギーと中性子を持っています。 グレムリン/ゲッティイメージズ

ゴールドはどこで発生しますか?

地球上で発見されたすべての金は、死んだ星の破片に由来します。地球が形成されたとき、次のような重元素 鉄 そして金は惑星の核に向かって沈みました。他のイベントが発生しなければ、地球の地殻に金は存在しません。しかし、約 40 億年前、地球は小惑星の衝突によって爆撃されました。これらの衝撃は、惑星のより深い層をかき混ぜ、金を地球に押し込みました。 マント そして地殻。

岩石の中に金が見つかることがあります。それはフレークとして発生します。 純粋なネイティブ要素 、天然合金に銀を使用 エレクトラム .侵食は金を他の鉱物から解放します。金は重いので、川床や沖積堆積物、海に沈み、蓄積します。

地震は重要な役割を果たします。移動する断層がミネラル豊富な水を急速に減圧するからです。水分が蒸発すると、 石英脈 そして岩の表面に金が堆積します。同様のプロセスが火山内で発生します。

世界にはどれくらいの金がありますか?

地球から抽出された金の量は、その総質量のごく一部です。 2016 年、米国地質調査所 (USGS) は、文明の黎明期以降、5,726,000,000 トロイオンスまたは 196,320 米トンが生産されたと推定しました。この金の約 85% が流通しています。金は非常に密度が高いため (1 立方センチメートルあたり 19.32 グラム)、その質量に対してあまりスペースを取りません。実際、これまでに採掘されたすべての金を溶かすと、直径約 60 フィートの立方体になります。

それにもかかわらず、金は地球の地殻の質量の数ppbを占めています。多くの金を採掘することは経済的に実現可能ではありませんが、地球の表面の最上部 1 キロメートルには約 100 万トンの金が存在します。マントルとコアの金の量は不明ですが、地殻の量を大幅に上回っています。

エレメントゴールドの合成

による試み 錬金術師 化学反応で元素を別の元素に変えることはできないため、鉛 (または他の元素) を金に変えることはできませんでした。化学反応には、元素間の電子の移動が含まれ、元素のさまざまなイオンが生成される可能性がありますが、原子核内の陽子の数がその元素を定義します。金のすべての原子には 79 個の陽子が含まれているため、金の原子番号は 79 です。

水銀を不安定にして崩壊させることで、水銀を金に変換することができます。 JacobH /ゲッティイメージズ

金を作ることは、他の元素から陽子を直接足したり引いたりするほど単純ではありません。ある要素を別の要素に変更する最も一般的な方法 ( 核変換 ）は追加することです 中性子 別の要素に。中性子は元素の同位体を変化させ、潜在的に原子を不安定にして、放射性崩壊によってばらばらになる可能性があります。

日本の物理学者長岡半太郎は、1924 年に水銀に中性子を衝突させて初めて金を合成しました。 1972年、ソ連の科学者が誤って原子炉の鉛シールドを金に変えてしまい、グレン・シーボードは微量の 鉛からの金 1980年。

熱核兵器の爆発は、星の r プロセスに似た中性子捕捉を生成します。このようなイベントは金を合成する実用的な方法ではありませんが、核実験により重元素アインスタイニウム (原子番号 99) とフェルミウム (原子番号 100) が発見されました。

ソース

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