خواص و کاربردهای طلا

خواص و کاربردهای طلا

طلا از چگال ترین عناصر در بین فلزات و هادی خوب گرما و الکتریسته است که در میان عناصر بالاترین چکش خواری را دارد. تنها 28 گرم از آن می تواند ورقه ای در حدود 17 متر مربع ایجاد کند.سادگی استخراج طلا و کار با آن، عدم خوردگی و سیاه نشدن، در کنار شکل زیبای این فلز سبب شد تا از اولین فلزاتی باشد که نظر انسان را به خود جلب کرده است.

مونه هایی از آثار قدیمی از روم باستان و آشوریان از گذشته به ما رسیده است. این فلز همچنان در صنعت جواهرسازی و دکوراسیون کاربرد دارد.

کیفیت و خواص ویژه این فلز سبب شده تا به یکی از اصلی ترین مواد برای مبادله کالا و خدمات تبدیل شود. این فلز همانند نقره، به صورت شمش یا سکه در جریان های پولی دولت ها و اقتصاد جهانی معامله می شود. استفاده از طلا به عنوان پشتوانه ای در کنار اسکناس در اقتصاد قرن 19 رایج بود به طوریکه از 1870 تا جنگ جهانی اول به عنوان یک استاندارد پولی در اقتصاد مطرح بود.

با وجود حذف این فلز به عنوان پول رایج در سال 1970، همچنان در حدود 45 درصد از ذخایر بانک های مرکزی در دنیا را شامل می شود. دولت ها از این فلز برای حفظ ارزش دارایی های خود استفاده می کنند. این فلز ارزشمند همچنان در اقتصاد جهانی و در بین دولت ها به عنوان روشی برای تبادلات مالی در نظر گرفته می شود.

فراوانی در زمین

این عنصر با غلظت های پایین در تمامی سنگ های آذرین وجود دارد و فراوانی آن در پوسته زمین در حدود
0.005 تخمین زده شده است. علاوه بر این، در طبیعت به صورت خالص یافت می شود و تنها با عناصری مثل تلوریوم، سلنیوم و بیسموت ترکیب هایی را تشکیل می دهد. طلا تنها یک ایزوتوپ با نام طلای 197 دارد. در برخی موارد مقادیر اندکی از آن به همراه رسوبات مس و سرب دیده می شود.

با وجود این مقدار کم، به عنوان محصول جانبی در پالایش فلزاتی همچون مس و سرب بازیافت می شود. رگه های هیدروترمال همراه با کوارتز و پیریت و همچنین رسوبات زردار، دو نوع متداول از رسوبات و شامل مقدار قابل توجهی طلا هستند. زمانی که این فلز از عمق های زیاد به صورت محلول آبی به همراه دیگر مواد معدنی بالا آورده شود، رگه های اشباع از طلا تشکیل و بعدها ته نشین می شوند.

طلا در سنگ ها به صورت دانه های پراکنده وجود دارد که قابل مشاهده نیست. البته در برخی موارد به صورت پولک مانند یا رگه ای ظاهر می شوند. در این خصوص، کریستال هایی با اندازه 2/5 سانتیمتر در کالیفرنیا کشف شده اند. علاوه بر این، توده هایی با جرمی در حدود 90 کیلوگرم نیز در استرالیا گزارش شده است.

رسوبات آبرفتی طلا که در طول رودخانه ها کشف شده اند، منابع عمده فلزات در مصر باستان و بین النهرین بوده اند. منابع دیگری از این فلز در ترکیه، ایران، هند و چین یافت شده است.استخراج طلا در اروپا بیشتر مربوط به اتریش و ایالت ساکسونی است. استخراج طلا و بهره برداری از آن در دهه 1490 و بعد از کشف آمریکا شاید بزرگ ترین واقعه تاریخی بوده که در آن زمان بشر به خود دیده است.

تاریخچه تولید و بهره برداری

بهره برداری از معادن در دوره برده داری، غارت کاخ ها، معابد و گورستان ها در مرکز و جنوب آمریکا سبب ورود مقادیر بی سابقه ای از این فلز گرانبها و عدم توازن در ساختار اقتصادی اروپا شد.

بعد از کشف آمریکا توسط کریستف کلمب، تا سال 1600 میلادی بیش از 225000 کیلوگرم از این فلز شامل 35 درصد از کل تولید جهانی طلا، از آمریکای جنوبی استخراج شد. این میزان استخراج طلا در قرن های 17 و 18 به ترتیب به 61 و 80 درصد رسید. جالب است بدانید که در قرن 18 در حدود 1350000 کیلوگرم از آن در این ناحیه استخراج شد.

در سال 1823، روسیه به تولیدکننده اصلی آن تبدیل شد و تا 14 سال منبع اصلی توزیع این فلز مهم در جهان بود. در طول دوره دوم استخراج طلا، به دلیل کشف معادن جدید در کالیفرنیا و استرالیا، میزان طلای استخراج شده به بیشترین میزان خود از سال 1492 رسید. دوره سوم، مربوط به سال های 1890 تا 1915 و کشفیات در ایالت یوکون بود. یک فاکتور اصلی در افزایش استخراج طلا، معرفی روش سیانوراسیون، برای استخراج آن از سنگ معدن هایی با مقدار کم از این عنصر بود.

افزایش استخراج طلا تا قرن بیستم ادامه پیدا کرد. بخشی از این افزایش به خاطر بهبود روش های استخراج، و بخشی دیگر به دلیل توسعه معادن در آفریقا بود. در اواخر قرن بیستم، چهار کشور آفریقای جنوبی، روسیه، آمریکا و استرالیا در حدود دو سوم طلای تولیدی سالانه در جهان را به خود اختصاص دادند. در اوایل قرن بیستم، این چین بود که به تولیدکننده اصلی این فلز در جهان تبدیل شد. چهار کشور گفته شده هم همچنان به تولید خود ادامه دادند.

آلیاژها

برای استفاده از این فلز در جواهرسازی، ضرب سکه و ساخت ابزار، آن را به آلیاژ تبدیل می کنند. این کار به این دلیل انجام می شود تا طلای خالص، که نرم و شکل پذیر است، با این فرآیند، سخت و قابل استفاده در صنعت شود. آلیاژ طلا با نقره، مس و روی سبب تولید طلای زرد، و آلیاژ طلا با نیکل، مس و روی سبب تولید طلای سفید می شود.

استفاده بیش از 70 درصد نقره در آلیاژ سبب تولید طلای سفید می شود. هر اندازه که نسبت نقره در این آلیاژ بیشتر شود، رنگ آن از زرد به سمت سفید تغییر می کند. از آلیاژهای این فلز با نقره یا مس جهت ضرب سکه و از آلیاژهای طلا با پلاتینیوم و پالادیوم برای جواهرسازی استفاده می شود. برای تعیین محتوای آلیاژ طلا از عیار استفاده می شود. طلای خالص، طلای 24 عیار و طلای 12 عیار شامل 50 درصد طلا است.

کاربرد در صنعت

طلا، هادی بسیار خوب الکتریسیته است. از این رو، در صنایع الکترونیک همچون آبه کاری اتصالات، مدارهای چاپی و نیمه هادی ها به کار می رود. یک لایه نازک از طلا تا 98 درصد از اشعه فروسرخ را بازتاب می دهد. به همین خاطر در سطح ماهواره های فضایی برای کنترل دما و در شیشه کلاه فضانوردان برای محافظت از آنها استفاده می شود.

به همین شکل در ساختمان ها با پنجره های بزرگ، از لایه طلا برای بازتاب اشعه فروسرخ استفاده که این امر علاوه بر بهبود مصرف انرژی، سبب زیبایی بیشتر بنا نیز می شود. این عنصر در پر کردن دندان ها هم کاربرد دارد.

در میان فلزات واسطه، طلا از واکنش پذیری بسیار کمی برخوردار است. این عنصر توسط اکسیژن و گوگرد مورد حمله قرار نمی گیرد اما به سادگی با هالوژن ها و محلول های شامل کلر، مانند تیزاب واکنش می دهد. همچنین در سیانور و در حضور هوا یا «هیدروژن پراکسید»، حل می شود.

حل شدن طلا در محلول سیانور سبب تشکیل یون بسیار پایدار دی سیانورات می شود. همانند مس، طلا هم یک الکترون در لایه آخر خود دارد اما علیرغم ساختار مولکولی مشابه و انرژی یونش، شباهت های اندکی بین طلا و مس وجود دارد.

فرآوری طلا

به آماده سازی سنگ معدن های این عنصر برای استفاده در محصولات مختلف، فرآوری طلا می گویند. برای مدت ها طلا به عنوان عنصری از زیبایی شناسی مورد استفاده قرار می گرفت. رنگ طلا به خاطر ساختار مولکولی اتم های آن در جذب طول موج های الکترومغناطیسی کمتر از 5600 آنگستروم و انعکاس طول موج های بیشتر از 5600 آنگستروم است. این طول موج انعکاس یافته، همان طول موج رنگ زرد است.