Чому є штучні діаманти, але немає штучного золота?

Сьогодні штучні діаманти вже не є чимось дивним. Вони створюються в лабораторії, мають структуру, твердість і красу майже ідентичні природним діамантам, але ціна набагато нижча. Завдяки цьому сьогодні діаманти більше не є чимось лише для членів королівської родини чи знаті. надбагаті в межах досяжності. Навіть для звичайних людей мрія володіти діамантовими прикрасами вже не надто далека.

Діаманти набагато дорожчі за золото і їх можна «популяризувати» завдяки штучному виробництву, то чому ж ми не виробляємо штучне золото, в той час як попит на цей дорогоцінний метал завжди дуже високий? Це питання багатьох людей.

Однак багатьох людей дивує, чому ринок переповнений синтетичними алмазами, але немає синтетичного золота? Причина полягає в тому, що виробництво синтетичного золота практично неможливе.

Різниця між штучним виробництвом золота та діамантів

Причина, чому люди виробляють штучні алмази, а не штучне золото, полягає в доцільності та економічній ефективності. Золото та алмази схожі за рідкістю, але їх виробництво принципово відрізняється.

Щоб зрозуміти це, потрібно зрозуміти їхню структуру. Золото – це елемент (елемент – це сукупність атомів одного типу, чиста речовина, яку неможливо розкласти на простіші речовини за допомогою звичайних хімічних реакцій), що складається з атомів Au. Це не сполука чи кристал з багатьох різних атомів, а хімічний елемент, стабільний за своєю природою.

Алмаз — це кристалічна форма елемента Карбону (C). За умов надзвичайно високої температури та тиску атоми вуглецю щільно зв'язані між собою в тетраедричну структуру, утворюючи кристали алмазу (також вуглець, але за інших умов, створює молекулярну форму з іншою структурою, утворюючи інші матеріали, такі як вугілля).

Це означає, що для виробництва синтетичних алмазів нам потрібно лише створити геологічні умови (високий тиск і температуру) для «стиснення» вуглецю в алмази, без необхідності виробляти атоми вуглецю. Тим часом, для виробництва синтетичного золота нам потрібно створювати атоми золота з менших частинок, що вимагає втручання на ядерному рівні.

Коротше кажучи, створення алмазів – це «перегрупування атомів», тоді як створення золота – це «створення нових атомів» – і це межа між промисловою інженерією та ядерною фізикою.

Людство вже давно вміє виробляти штучні алмази, і це дуже економічно ефективна діяльність. (Фото: Etsy)

Чому синтетичне золото практично неможливо?

Синтетичні алмази успішно виробляються людьми з 1950-х років, використовуючи два основні методи:

- Метод HPHT (високий тиск, висока температура): імітує природні умови, створюючи надзвичайно високу температуру та тиск, щоб змусити вуглець кристалізуватися в алмази.

- Метод CVD (хімічного осадження з парової фази): використовує газ, що містить вуглець (наприклад, метан), у реакційній камері та шар за шаром осаджує атоми вуглецю на алмазну підкладку для утворення нових кристалів.

Сьогодні синтетичні алмази можуть досягати такої ж якості та чистоти, як і природні алмази, або навіть перевершувати їх. Зокрема, нижчі виробничі витрати та більш екологічна чистота роблять синтетичні алмази широко прийнятими в ювелірній та промисловій промисловості.

А як щодо золота? Насправді, люди штучно виробляли золото, але лише в лабораторних умовах, і це не так просто, як багато хто думає. Створення атомів золота з інших атомів може відбутися лише шляхом зміни структури ядра, тобто перетворення одного елемента на інший – галузь, яка належить до ядерної фізики, а не хімії чи технології матеріалів.

У 1980 році фізик, лауреат Нобелівської премії Гленн Сіборг, успішно перетворив свинець на золото, бомбардуючи атоми свинцю нейтронами в прискорювачі частинок. В результаті деякі ядра свинцю були перетворені на золото – практичний спосіб «рафінування золота».

Однак цей процес надзвичайно дорогий з точки зору енергії, обладнання та часу. Кількість виробленого золота надзвичайно мала, недостатня для практичного застосування. Частина виробленого золота також є дещо радіоактивною, небезпечною для використання в повсякденному житті.

Тому, навіть якби було можливо виробляти золото шляхом ядерної трансмутації, вартість цього процесу була б у мільйони або мільярди разів вищою, ніж видобуток природного золота, що робило б цей процес економічно невигідним.

Видобуток золота в мільйони, мільярди разів економічніший, ніж виробництво штучного золота. (Фото: Nature)

Найбільша різниця між виробництвом штучного золота та алмазів полягає в наступному: виробництво штучних алмазів – це промисловий процес, який може здійснюватися за допомогою машин зі звичайної сировини (вуглецю); тоді як виробництво штучного золота – це ядерний процес, який вимагає технологій, як-от в атомних дослідницьких центрах, з використанням надзвичайно високоенергетичного та наддорожнього обладнання.

Сучасна фабрика штучних алмазів може виробляти сотні алмазів на день, але якби хтось захотів «виробляти» золото за допомогою прискорювача частинок, вартість виробництва 1 грама золота могла б бути в мільярди разів вищою за його вартість.

Золото на Землі ніколи не вичерпується

Глибша причина, чому люди не турбувалися про створення синтетичного золота, полягає в тому, що золото дуже міцне. Воно не окислюється, не кородує, не вицвітає з часом – на відміну від багатьох інших матеріалів.

Іншими словами, золото майже «вічно» перебуває у своєму природному стані. Кількість золота, видобутого з давніх часів, досі перебуває в економічному обігу. Втрат золота в природі майже немає, тому «більше виробництва» не є необхідним – хіба що попит дійсно перевищить пропозицію, що навряд чи станеться.

Діаманти, хоча й виблискують, їх можна виробляти штучно, тому їхня вартість з часом падає. Але золото неможливо відтворити за допомогою звичайних технологій. Сам факт того, що люди не можуть виробляти золото, зробив його еталоном цінності та довговічності протягом усієї історії людства.

Коротше кажучи, синтетичні алмази можна виробляти масово, оскільки вони є лише особливою формою вуглецю, тоді як золото — це хімічний елемент, тому для його створення нам потрібно змінити ядерну структуру речовини — те, що далеко виходить за межі сучасних промислових можливостей.

Людство змогло створювати матеріали твердіші за алмази та яскравіші за метали, але виробництво дорогоцінних елементів, таких як золото, для постачання ринку все ще залишається історією дуже далекого майбутнього, якщо не неможливою.

І, можливо, саме тому вартість золота Воно лише збільшується і ніколи не зменшується, воно завжди є символом вічності, його неможливо повторити.

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