Voordat chemie een wetenschap was, was er alchimie. Een van de allerhoogste zoektochten van alchemisten was om transmuteren (transformeren) leiden tot goud.
Lood (atoomnummer 82) en goud (atoomnummer 79) worden gedefinieerd als elementen door het aantal protonen dat ze bezitten. Het veranderen van het element vereist het veranderen van het atoom (proton) nummer. Het aantal protonen in een element kan op geen enkele chemische manier worden gewijzigd. Fysica kan echter worden gebruikt om protonen toe te voegen of te verwijderen en daardoor het ene element in het andere te veranderen. Omdat lood stabiel is, vereist het dwingen om drie protonen vrij te geven een enorme hoeveelheid energie, zozeer zelfs dat de kosten van het transmuteren het veel hoger zijn dan de waarde van eventueel resulterend goud.
Geschiedenis
Transmutatie van lood in goud is niet alleen theoretisch mogelijk - het is ook bereikt! Er is gemeld dat Glenn Seaborg, 1951 Nobelprijswinnaar in de scheikunde, erin slaagde een minuut te transmuteren hoeveelheid lood (hoewel hij misschien is begonnen met bismut, een ander stabiel metaal dat vaak in de plaats kwam van lood) in
goud in 1980. Een eerder rapport (1972) beschrijft een toevallige ontdekking door Sovjetfysici in een nucleaire onderzoeksfaciliteit bij het Baikalmeer in Siberië van een reactie die de loodafscherming van een experimentele reactor had veranderd goud.Transmutatie vandaag
Tegenwoordig transmuteren deeltjesversnellers routinematig elementen. Een geladen deeltje wordt versneld met behulp van elektrische en magnetische velden. In een lineaire versneller drijven de geladen deeltjes door een reeks geladen buizen gescheiden door openingen. Elke keer dat het deeltje tussen openingen uitkomt, wordt het versneld door het potentiële verschil tussen aangrenzende segmenten.
In een cirkelvormige versneller versnellen magnetische velden deeltjes die in cirkelvormige paden bewegen. In beide gevallen treft het versnelde deeltje een doelwitmateriaal, waardoor mogelijk vrije protonen of neutronen worden geslagen en een nieuw element of isotoop wordt gemaakt. Nucleaire reactoren kunnen ook worden gebruikt voor het creëren van elementen, hoewel de omstandigheden minder worden gecontroleerd.
In de natuur worden nieuwe elementen gecreëerd door protonen en neutronen toe te voegen aan waterstofatomen in de kern van een ster, die steeds zwaardere elementen produceren, tot ijzer (atoomnummer 26). Dit proces wordt nucleosynthese genoemd. Elementen zwaarder dan ijzer worden gevormd in de stellaire explosie van een supernova. In een supernova kan goud worden omgezet in lood - maar niet andersom.
Hoewel het misschien niet gebruikelijk is om lood in goud te transmuteren, is het praktisch om goud uit looderts te verkrijgen. De mineralen galena (loodsulfide, PbS), cerussite (loodcarbonaat, PbCO3) en anglesiet (loodsulfaat, PbSO4) bevatten vaak zink, goud, zilver en andere metalen. Zodra het erts is verpulverd, zijn chemische technieken voldoende om het goud van het lood te scheiden. Het resultaat is bijna alchemie.