人類有合成黃金的技術,但為什麼還要滿地球找?原來製造一克黃金竟...

2020-12-04 騰訊網

大家都知道,我們這個世界通用貨幣是黃金,其他美元、歐元、人民幣只是貨幣的符號而已。更何況黃金不僅僅是貨幣,而且黃金作為貴金屬,還其他多種功能,為什麼人們不合成黃金,而要花費大精力去勘探、開採黃金呢?

金是一種元素,化學符號是Au,原子序數79。目前世界上已經發現的118個元素,其中自然界存在的有94種,這些元素是由原子核中質子數決定的。我們都知道 ,質子數決定元素的種類,最外層電子決定元素的化學性質,而原子的結構則決定物質的種類。比如說,鑽石和石墨原子都具有相同質子數,所以它們同屬碳元素,但是因為鑽石和石墨的原子結構不一樣,從而在宏觀上面呈現出完全不一樣的物質形態。

因此,理論上要造黃金,只要想辦法將一個元素的原子質子數變為79個就可以了,看起來是不是很簡單的樣子?但是做起來可不是一件簡單的事情,甚至對於目前人類的技術,是一件極為困難的事情。

黃金是一種惰性的金屬,所以化學性質極為穩定,只有在極高溫度和極高壓力下才可能產生。現在主流觀點認為,宇宙中的黃金都是來源於中子星的合併以及超新星爆發過程產生的,只要在這種級別下的溫度和壓力才能產生金元素,就連恆星的核聚變都只能產生到鐵元素。我們太陽目前只能產生氦元素,換句話說,太陽還是初級核聚變。

原子是由原子核和電子構成,其中原子核集中了原子的絕大部分質量,電子在外面外繞著原子核高速運動,就好比我們太陽系的行星圍繞太陽轉動一樣。在宇宙大爆炸後,形成各種元素過程中,先是產生原子核小的元素,比如氫元素,這也是為什麼氫是宇宙中最多的元素。後來經過各種核聚變(如恆星發光發熱),才慢慢產生各種原子核大的元素,同時也產生各種化合物。在恆星燃燒殆盡演變的超新星爆發、中子星合併等大爆炸過程,產生重原子核元素並被拋射到宇宙各處,從而形成各種固態天體。

那麼人工可以創造這種條件用於合成黃金嗎?答案是可以的,實際上,已經有人這麼做了。他們使用超高速的質子 、中子等「粒子」作為炮彈去轟擊原子核 ,讓其原子重新形成新的物質。比如說美國,在1941年的時候就就實現這一科技 ,使得人類數千年來的「點石成金」夢想變成了現實 。美國哈佛大學的班布裡奇博士及其助手 ,在實驗室中利用 「慢中子技術 」成功地將比金原子序數大1的汞變成了金。1980年 ,美國勞倫斯伯克利研究所的研究人員 ,通過將鉍置入高能加速器中,用近乎光速的粒子去轟擊鉍的原子核,將鉍原子核中的4個質子「轟出」原子核,改變原子核結構,從而實現了將83 號元素鉍轉變成了黃金。 用類似的方法 ,他們把82號元素鉛也變成了金。

理論上人類確實掌握了「製造黃金」的技術了,但是先別高興太早,以上這些只是粒子級別的。而且使用對撞機撞出的質子隨機性很大,製成黃金機率很小,一臺電子對撞機要製造一克黃金,估計得數百萬年以上。不要說世界上有多少對撞機、加速器,就是有,用腳趾頭想想也知道在經濟上也極為不划算。

網上有一個傳言,說日本一個科學家將半徑為50釐米,厚12釐米,重1.34噸的水銀,經過50e6電子伏的γ-射線照射70天後,再經過六年時間的冷卻,得到74公斤的黃金和180公斤的原子序為78的鉑。但是這條消息沒有經過證實,而且也找不到出處,造謠的可能性太大。

可能有人問,鑽石可以人工製造,而黃金為什麼不可以?其中一個主要原因就是無論使用高溫高壓合成法(種晶觸媒法)所用石墨或者化學氣相沉積法所用甲烷,它們的原材料所需元素都是C(碳),與鑽石的元素一樣。因此在人工製造鑽石過程中並沒有改變原子核內質子數,只需要改變原子的結構,相對改變原子核質子數來說,要簡單得多。

綜上所述,人類為什麼不製造黃金,一來是技術難度太高,目前還無法批量生產;二是成本太高。另外,還有一種觀點認為是沒有必要,黃金可以批量製造了,那還值錢嗎?這就是為什麼我們現在沒有大規模的開始人工製造黃金,而還要滿地球的找黃金的原因。

即使人類有一天真的可以大規模合成黃金了,你覺得會去這麼幹嗎?畢竟物理上的規律是單純的,但扯上人類後,就變複雜了。

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