Priče o elementima #4: Nije zlato sve što sija

Za kemičara je zlato (Au) samo jedan od 92 prirodna kemijska elementa. Zlato ne hrđa, no ne hrđa ni nikal, ni titanij, ni krom… Kemijski je otporno, ne otapa se u kiselinama, no u kiselinama se ne otapaju ni mnogi drugi metali, zapravo svi koji se u Voltinom nizu nalaze iza vodika. Vrlo je teško, gustoća mu iznosi 19,282 g/cm³, no platina je još teža (21,46 g/cm³), da ne spominjemo najteže metale, iridij (22,56 g/cm³) i osmij (22,61 g/cm³). Ono što ipak izdvaja zlato od drugih kovina je da se može izuzetno lako kovati, izvlačiti u duge žice i prešati u tanke listiće. I još? Pa zaboravili smo ono najvažnije, nijedan metal nema boju zlata, boju rujne zore ili sunca na izlasku. No dok su alkemičari u boji zlata vidjeli mističnu vezu sa Suncem, kemičari su u njoj našli sasvim racionalnu vezu s Einsteinovom specijalnom teorijom relativnosti. Kako?

Elektroni se, znamo, kreću oko atomske jezgre. Kreću se to brže što je naboj jezgre veći. Redni broj zlata u periodnom sustavu je 79, što znači da jezgra atoma zlata ima 79 puta veći naboj od jezgre vodika, pa se elektroni moraju jako brzo gibati da na nju ne padnu. Brzina im je već usporediva s brzinom svjetlosti, što znači da se masa gibanja elektrona više ne može zanemariti, smatrati jednakom masom mirovanja. Posljedica toga je da masa elektrona raste, pa atomske orbitale atoma zlata poprimaju neke čudne energije. Uslijed toga zlato ima osebujnu boju – jer apsorpcija i refleksija svjetlosti nastaje upravo prelaskom elektrona iz jedne orbitale u drugu.

Za sve to alkemičari, pa i ljudi koji su im prethodili, nisu – razumije se – znali. Za njih je zlato bila kovina boje Sunca koja je vladala na Zemlji kao što Sunce vlada na nebu. U zlato su sazrijevale sve rude i kovine, jer je ono najzreliji plod prirode. Kamen mudraca za kojim su težili trebao je samo pospješiti taj proces, baš kao što svjetlost Sunca čini da žito zrije.

Je li prvi metal bilo zlato ili bakar teško je reći, no činjenica je da prvi arheološki nalazi zlatnog nakita potječu iz sredine 4. tisućljeća prije Krista. Tome se ne trebamo čuditi jer se i zlato, poput bakra, nalazi u elementarnom, samorodnom stanju. Najlakše ga je bilo naći u riječnome pijesku u obliku sitnih zrnaca, ako se tragaču posreći da nađe takvu rijeku. Zrnca su nastala trošenjem okolnih stijena u kojima se zlato nalazi u obliku ljuskica i većih grumenja zatvorenih u kremenu. Ali za vađenje zlata iz kremena trebalo je mnogo više napora, ali i sreće jer nije lako naći zlatnu žilu.

Problem je međutim bio i u tome što se zlato rijetko kad nalazi u prirodi posve čisto. Ono sadrži primjese bakra, olova, kositra ili željeza, a napose srebra. Stari su ga zlatari znali očistiti od primjesa svih navedenih metala osim srebra. Kako? Riječ je o postupku poznatom kao kupelacija. Zlato bi se rastalilo, a zatim bi se s njegove površine skupljala troska koja je sadržavala okside metala, no ne i oksid srebra budući da se srebro na zraku ne oksidira. Stoga su najstarija „zlata“ zapravo bile legure zlata s više ili manje srebra. Zlato sa oko 20 % srebra imalo je osebujnu, jantarnu boju pa su ga u davnini smatrali posebnim metalom. Egipćani su ga zvali asem, a Grci su mu dali isto ime kao i jantaru – elektron. Ta je riječ poslije prešla u latinski jezik (electrum), a nakon mnogo stoljeća dobila je sasvim drugo značenje, značenje elementarne čestice (e^–).

Zlato ne reagira, kao što rekoh, s kiselinama. No tu treba biti oprezan, jer ima kiselina i kiselinâ. Solna kiselina, ma koliko jaka bila, neće otopiti srebro, no srebro će se ipak moći otopiti u kiselini, ali dušičnoj. To je zato što kemijski spoj formule HNO₃ nije samo kiselina nego je i oksidacijsko sredstvo, čak tako jako da je služio kao oksidator u raketnim motorima. Ali oksidacijska moć dušične kiseline ipak je preslaba da otopi zlato. Stoga su dušičnu kiselinu zvali „lučevka“ jer je lučila srebro od zlata: srebro bi se u njoj otopilo, a zlato ostajalo nepromijenjeno.

Pomiješa li se pak dušična kiselina s klorovodičnom (HCl), dobiva se zlatotopka, kiselina koja – samo ime kaže – otapa zlato. Reakcijom carske vodice (aqua regia), kako se još zove zlatotopka, sa zlatom nastaje zlatni(III) klorid (AuCl₃), zlatna sol neobičnih svojstava.

To je zlato, ali prikriveno. Kada se danski fizičar Niels Bohr pribojao da bi nacisti za vrijeme njemačke okupacije mogli zaplijeniti zlatne Nobelove medalje dvojice njegovih kolega sa Sveučilišta, otopio ih je u zlatotopci te otopinu ulio u bocu koju je zatim držao na polici. Iz tog je nevidljivog zlata poslije izdvojio pravo zlato i dao ponovno napraviti u boci skrivene medalje. Zlato je vjerojatno dobio elektrolizom, no može ga se dobiti i na drugi način. Ako se naime otopini AuCl₃ doda redukcijsko sredstvo, zlato će se izlučiti u obliku sitnih, koloidnih čestica, pa će otopina, sada koloidna, poprimiti sve dugine boje, ovisno o veličini koloidnih čestica, tj. o početnoj koncentraciji zlatnog klorida (veća koncentracija – veće čestice).

Takva se, koloidna otopina zlata nekoć koristila za dijagostiku likvora leđne moždine jer je pomiješana s njime mijenjala boju, po kojoj je liječnik mogao procijeniti stanje likvora i zdravlje pacijenta. I što još? Danas se spojevi zlata koriste u liječenju artritisa, a istražuje se i mogućnost njihove primjene u liječenju drugih bolesti. No, da. Zaboravio sam na naslov, na narodnu poslovicu „Nije zlato sve što sija“.

Ima mnogo legura koje sjaje poput zlata, od kojih je najpoznatija mjed (legura bakra i cinka), no ima jedno „zlato“ koje Englezi i Amerikanci zovu fool’s gold. To nije čisti metal, nije čak ni legura, nego pirit, prirodni sulfid željeza (FeS₂). Taj mineral doista sjaji poput zlata, posebice ako mu se površina dobro očisti (najbolje četkicom i pastom za zube). No da sjajni kamen nije zlato iako sija, lako će se uvjeriti svatko ako ga uzme u ruku, jer pirit je četiri puta lakši od zlata (gustoća mu iznosi 5,0 g/cm³), a osim toga je mnogo tvrđi od njega. Ali kad ga vidiš kako blješti u mraku neke jame nije teško pomisliti da si našao zlato – posebice ako si krenuo u potragu za njim.

Bilo zlato pravo ili lažno, glavno je da sija! To kažem zato što se pirit koristi za izradu nakita, a još više markazit, mineral istog kemijskog sastava (FeS₂) no druge kristalne strukture. Nakit od markazita i pirita bio je vrlo popularan na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće, u viktorijansko doba i doba moderne. Pa, kitite se.

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, od 2017. u mirovini. Autor je oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske i bioanogranske kemije te povijesti i filozofije znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te za mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima je i „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.