Dlaczego istnieją sztuczne diamenty, a nie ma sztucznego złota?

Dziś sztuczne diamenty nie są już rzadkością. Powstają w laboratorium, mają strukturę, twardość i piękno niemal identyczne z diamentami naturalnymi, a ich cena jest znacznie niższa. Dzięki temu diamenty nie są już tylko domeną rodziny królewskiej czy szlachty. superbogaci w zasięgu ręki. Nawet dla przeciętnych ludzi marzenie o posiadaniu diamentowej biżuterii nie jest już tak odległe.

Diamenty są znacznie droższe niż złoto i mogą zostać „spopularyzowane” dzięki sztucznej produkcji, więc dlaczego nie produkować sztucznego złota, skoro popyt na ten szlachetny metal jest zawsze bardzo wysoki? To pytanie zadaje sobie wiele osób.

Wiele osób zastanawia się jednak, dlaczego na rynku jest mnóstwo syntetycznych diamentów, a nie ma syntetycznego złota? Powodem jest to, że produkcja syntetycznego złota jest praktycznie niemożliwa.

Różnica między sztuczną produkcją złota i diamentów

Powodem, dla którego ludzie produkują sztuczne diamenty, a nie sztuczne złoto, jest wykonalność i efektywność ekonomiczna . Złoto i diamenty charakteryzują się podobną rzadkością, ale ich produkcja zasadniczo się różni.

Aby to zrozumieć, trzeba poznać ich strukturę. Złoto to pierwiastek (pierwiastek to zbiór atomów tego samego typu, czysta substancja, której nie można rozłożyć na prostsze substancje za pomocą normalnych reakcji chemicznych), zbudowany z atomów Au. Nie jest związkiem chemicznym ani kryształem wielu różnych atomów, lecz pierwiastkiem chemicznym stabilnym w naturze.

Diament jest krystaliczną formą pierwiastka węgla (C). W warunkach ekstremalnie wysokiej temperatury i ciśnienia atomy węgla są ściśle ze sobą powiązane w strukturze tetraedrycznej, tworząc kryształy diamentu (również węgla, ale w innych warunkach tworzą formę molekularną o innej strukturze, tworząc inne materiały, takie jak węgiel).

Oznacza to, że aby wyprodukować syntetyczne diamenty, wystarczy stworzyć warunki geologiczne (wysokie ciśnienie i temperaturę), aby „skompresować” węgiel do postaci diamentów, bez konieczności wytwarzania atomów węgla. Tymczasem, aby wyprodukować syntetyczne złoto, musimy tworzyć atomy złota z mniejszych cząsteczek, co wymaga ingerencji na poziomie jądrowym.

Krótko mówiąc, tworzenie diamentów polega na „przekształcaniu atomów”, podczas gdy tworzenie złota polega na „tworzeniu nowych atomów” — i to jest granica między inżynierią przemysłową a fizyką jądrową.

Ludzie od dawna potrafią wytwarzać sztuczne diamenty, co jest bardzo opłacalnym przedsięwzięciem. (Zdjęcie: Etsy)

Dlaczego uzyskanie syntetycznego złota jest prawie niemożliwe?

Ludzie z powodzeniem produkują diamenty syntetyczne od lat 50. XX wieku, stosując dwie główne metody:

- Metoda HPHT (wysokie ciśnienie, wysoka temperatura): symuluje naturalne warunki poprzez wytworzenie niezwykle wysokiej temperatury i ciśnienia, aby zmusić węgiel do krystalizacji w diamenty.

- Metoda CVD (chemicznego osadzania z fazy gazowej): wykorzystuje gaz zawierający węgiel (np. metan) w komorze reakcyjnej i osadza atomy węgla warstwa po warstwie na podłożu diamentowym, tworząc nowe kryształy.

Obecnie diamenty syntetyczne mogą osiągać tę samą jakość i czystość co diamenty naturalne, a nawet je przewyższać. W szczególności niższe koszty produkcji i bardziej przyjazny dla środowiska charakter sprawiają, że diamenty syntetyczne są powszechnie akceptowane w jubilerstwie i przemyśle.

A co ze złotem? W rzeczywistości ludzie wytworzyli złoto sztucznie, ale tylko w warunkach laboratoryjnych i nie jest to tak proste, jak wielu ludzi myśli. Tworzenie atomów złota z innych atomów jest możliwe jedynie poprzez zmianę struktury jądra atomowego, czyli przekształcenie jednego pierwiastka w drugi – dziedzina należąca do fizyki jądrowej, a nie chemii czy technologii materiałowej.

W 1980 roku fizyk Glenn Seaborg, laureat Nagrody Nobla, zdołał przekształcić ołów w złoto poprzez bombardowanie atomów ołowiu neutronami w akceleratorze cząstek. W rezultacie część jąder ołowiu została przekształcona w złoto – praktyczna metoda „rafinacji złota”.

Proces ten jest jednak niezwykle kosztowny pod względem energii, sprzętu i czasu. Ilość wydobywanego złota jest niezwykle mała, niewystarczająca do praktycznych zastosowań. Część wydobywanego złota jest również lekko radioaktywna i niebezpieczna w codziennym życiu.

Dlatego nawet gdyby udało się uzyskać złoto poprzez transmutację jądrową, koszty byłyby miliony lub miliardy razy wyższe niż w przypadku wydobywania złota naturalnego, co czyni tę metodę nieopłacalną ekonomicznie.

Wydobycie złota jest miliony, miliardy razy bardziej ekonomiczne niż produkcja sztucznego złota. (Zdjęcie: Nature)

Największa różnica między produkcją sztucznego złota i diamentów polega na tym, że: produkcja sztucznych diamentów to proces przemysłowy, który można przeprowadzić za pomocą maszyn, wykorzystując powszechnie dostępne surowce (węgiel), podczas gdy produkcja sztucznego złota to proces jądrowy, który wymaga technologii takiej jak w ośrodkach badań atomowych, wykorzystujących niezwykle dużo energii i bardzo drogi sprzęt.

Współczesna fabryka sztucznych diamentów jest w stanie wyprodukować setki diamentów dziennie, ale gdyby ktoś chciał „wyprodukować” złoto za pomocą akceleratora cząstek, koszt wytworzenia 1 grama złota mógłby być miliardy razy wyższy niż jego wartość.

Złoto na Ziemi nigdy się nie wyczerpuje

Głębszym powodem, dla którego ludzie nie zawracali sobie głowy tworzeniem syntetycznego złota, jest jego duża trwałość. Nie utlenia się, nie koroduje i nie blaknie z upływem czasu – w przeciwieństwie do wielu innych materiałów.

Innymi słowy, złoto jest niemal „na zawsze” w swoim naturalnym stanie. Ilość złota wydobywanego od czasów starożytnych wciąż znajduje się w obiegu gospodarczym. Złoto praktycznie nie traci się w naturze, więc „większa produkcja” nie jest konieczna – chyba że popyt rzeczywiście przewyższy podaż, co jest mało prawdopodobne.

Diamenty, choć lśniące, można sztucznie wytworzyć – stąd ich wartość maleje z czasem. Złota nie da się jednak odtworzyć za pomocą konwencjonalnej technologii. Sam fakt, że ludzie nie potrafią wyprodukować złota, uczynił je standardem wartości i trwałości w całej historii ludzkości.

Krótko mówiąc, syntetyczne diamenty można produkować masowo, ponieważ są one po prostu szczególną formą węgla, podczas gdy złoto jest pierwiastkiem chemicznym i aby je stworzyć, musimy zmienić strukturę jądrową materii – co znacznie przekracza obecne możliwości przemysłowe.

Ludziom udało się stworzyć materiały twardsze od diamentów i jaśniejsze od metali, ale produkcja cennych pierwiastków, takich jak złoto, na potrzeby rynku, to wciąż historia bardzo odległej przyszłości – jeśli nie wręcz niemożliwa.

I być może dlatego wartość złota Ono tylko wzrasta, nigdy nie maleje, jest zawsze symbolem wieczności, nie da się go podrobić.

Source: https://baolangson.vn/vi-sao-co-kim-cuong-nhan-tao-ma-khong-san-xuat-vang-nhan-tao-5062869.html