Come si forma l'oro? Origini e processo

L'oro naturale si è formato prima della nascita del sistema solare. didyk / Getty Images

Oro è un elemento chimico facilmente riconoscibile per il suo colore giallo metallizzato. È prezioso per la sua rarità, resistenza alla corrosione, conduttività elettrica, malleabilità, duttilità e bellezza. Se chiedi alle persone da dove viene l'oro, la maggior parte dirà che lo ottieni da una miniera, lo estrai dalle scaglie in un ruscello o lo estrai dall'acqua di mare. Tuttavia, la vera origine dell'elemento precede la formazione della Terra.

Punti chiave: come si forma l'oro?

• Gli scienziati ritengono che tutto l'oro sulla Terra si sia formato nelle collisioni di supernove e stelle di neutroni avvenute prima della formazione del sistema solare. In questi eventi, l'oro si è formato durante il processo r.
• L'oro affondò nel nucleo terrestre durante la formazione del pianeta. Oggi è accessibile solo a causa del bombardamento di asteroidi.
• Teoricamente, è possibile formare oro dai processi nucleari di fusione, fissione e decadimento radioattivo. È più facile per gli scienziati trasmutare l'oro bombardando l'elemento più pesante, il mercurio, e producendo oro tramite il decadimento.
• L'oro non può essere prodotto tramite chimica o alchimia. Le reazioni chimiche non possono modificare il numero di protoni all'interno di un atomo. Il numero di protoni o numero atomico definisce l'identità di un elemento.

Formazione d'oro naturale

Mentre fusione nucleare all'interno del Sole fa molti elementi, il Sole non può sintetizzare l'oro. La notevole energia richiesta per produrre l'oro si verifica solo quando le stelle esplodono in a supernova o quando le stelle di neutroni si scontrano . In queste condizioni estreme, gli elementi pesanti si formano attraverso il processo di cattura rapida dei neutroni o processo r.

Una supernova ha abbastanza energia e neutroni per sintetizzare l'oro. gremlin / Getty Images

Dove si trova l'oro?

Tutto l'oro trovato sulla Terra proveniva dai detriti di stelle morte. Quando la Terra si è formata, elementi pesanti come ferro da stiro e l'oro affondò verso il centro del pianeta. Se non si fosse verificato nessun altro evento, non ci sarebbe oro nella crosta terrestre. Ma, circa 4 miliardi di anni fa, la Terra fu bombardata dall'impatto di un asteroide. Questi impatti hanno agitato gli strati più profondi del pianeta e hanno costretto dell'oro a entrare mantello e crosta.

Un po' d'oro può essere trovato nei minerali di roccia. Si presentano come fiocchi, come il puro elemento nativo , e con argento in lega naturale elettro . L'erosione libera l'oro da altri minerali. Poiché l'oro è pesante, affonda e si accumula nei letti dei torrenti, nei depositi alluvionali e nell'oceano.

I terremoti svolgono un ruolo importante, poiché una faglia mobile decomprime rapidamente l'acqua ricca di minerali. Quando l'acqua vaporizza, vene di quarzo e deposito di oro sulle superfici rocciose. Un processo simile si verifica all'interno dei vulcani.

Quanto oro c'è nel mondo?

La quantità di oro estratta dalla Terra è una piccola frazione della sua massa totale. Nel 2016, lo United States Geological Survey (USGS) ha stimato che dall'alba della civiltà siano state prodotte 5.726.000.000 di once troy o 196.320 tonnellate statunitensi. Circa l'85% di questo oro rimane in circolazione. Poiché l'oro è così denso (19,32 grammi per centimetro cubo), non occupa molto spazio per la sua massa. In effetti, se avessi fuso tutto l'oro estratto fino ad oggi, ti ritroveresti con un cubo di circa 60 piedi di diametro!

Tuttavia, l'oro rappresenta poche parti per miliardo della massa della crosta terrestre. Sebbene non sia economicamente fattibile estrarre molto oro, ci sono circa 1 milione di tonnellate d'oro nel chilometro più alto della superficie terrestre. L'abbondanza di oro nel mantello e nel nucleo è sconosciuta, ma supera di gran lunga la quantità nella crosta.

Sintetizzare l'elemento oro

Tentativi di alchimisti trasformare il piombo (o altri elementi) in oro non ha avuto successo perché nessuna reazione chimica può cambiare un elemento in un altro. Le reazioni chimiche implicano un trasferimento di elettroni tra elementi, che possono produrre ioni diversi di un elemento, ma il numero di protoni nel nucleo di un atomo è ciò che definisce il suo elemento. Tutti gli atomi d'oro contengono 79 protoni, quindi il numero atomico dell'oro è 79.

È possibile trasmutare il mercurio in oro rendendolo instabile e facendolo decadere. Jacob H / Getty Images

Fare oro non è semplice come aggiungere o sottrarre direttamente protoni da altri elementi. Il metodo più comune per trasformare un elemento in un altro ( trasmutazione ) è da aggiungere neutroni ad un altro elemento. I neutroni cambiano l'isotopo di un elemento, rendendo potenzialmente gli atomi abbastanza instabili da rompersi a causa del decadimento radioattivo.

Il fisico giapponese Hantaro Nagaoka sintetizzò per la prima volta l'oro bombardando il mercurio con neutroni nel 1924. Sebbene la trasmutazione del mercurio in oro sia più semplice, l'oro può essere ricavato da altri elementi, persino dal piombo! Scienziati sovietici trasformarono accidentalmente in oro la schermatura di piombo di un reattore nucleare nel 1972 e Glenn Seabord trasmutò una traccia di oro dal piombo nel 1980.

Le esplosioni di armi termonucleari producono catture di neutroni simili al processo r nelle stelle. Sebbene tali eventi non siano un modo pratico per sintetizzare l'oro, i test nucleari hanno portato alla scoperta degli elementi pesanti einsteinio (numero atomico 99) e fermio (numero atomico 100).

Fonti

• McHugh, JB (1988). 'Concentrazione di oro nelle acque naturali'. Giornale di esplorazione geochimica . 30 (1–3): 85–94. doi: 10.1016/0375-6742(88)90051-9
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• Seeger, Filippo A.; Fowler, William A.; Clayton, Donald D. (1965). 'Nucleosintesi di elementi pesanti mediante cattura di neutroni'. La serie di supplementi del diario astrofisico . 11: 121. doi: 10.1086/190111
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