Tất tần tật về vàng: Sự thật, lịch sử và công dụng

Mèo Cọp

“This world is merciless.”
Thành viên thân thiết
Tham gia
25/11/2012
Bài viết
351
(kenhsinhvien.vn) Vàng là nguyên tố thứ 79 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học.

1646815201742.png

Nguyên tố vàng là chiến lợi phẩm của cướp biển và là thành phần trong vi mạch. Vàng được dùng làm trang sức ít nhất từ 4000 năm TCN và chữa ung thư chỉ trong vài chục năm trở lại đây. Vàng rất quý hiếm và có trong lớp phủ trên kính che mặt của phi hành gia. Vàng là nguyên tố cầu nối giữa cũ và mới, giữa truyền thuyết và khoa học.

Đặc tính của vàng

Vàng (nguyên tố thứ 79 trong bảng tuần hoàn) là một trong những nguyên tố rất dễ nhận biết. Vàng dễ uốn và sáng lấp lánh, khiến nó trở thành một vật liệu dễ gia công. Nói theo hoá học, vàng là một kim loại chuyển tiếp. Kim loại chuyển tiếp rất độc đáo, vì chúng có thể liên kết với các nguyên tố khác không chỉ bằng lớp vỏ electron ngoài cùng (các hạt mang điện tích âm bay xung quanh hạt nhân nguyên tử), mà là bằng hai lớp vỏ ngoài cùng. Hiện tượng đó xảy ra vì phần lớn electron của kim loại chuyển tiếp cản trở sự sắp xếp có trật tự thường thấy của các electron trong các lớp vỏ xung quanh hạt nhân.


1646815223626.png
  • Số nguyên tử (số proton trong hạt nhân): 79
  • Ký hiệu nguyên tử (trong bảng tuần hoàn): Au
  • Khối lượng nguyên tử (khối lượng trung bình của nguyên tử): 196.9665
  • Khối lượng riêng: 19,3 gam/cm3
  • Trạng thái ở nhiệt độ phòng: Rắn
  • Điểm nóng chảy: 1064,18 độ C
  • Điểm sôi: 2850 độ C
  • Số đồng vị (là những nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng có số neutron khác nhau): Từ 18 tới 59, phụ thuộc vào vị trí vạch đồng vị được vẽ. Nhiều đồng vị vàng nhân tạo ổn định trong vài micro giây hoặc mili giây trước khi phân rã thành các nguyên tố khác. Chỉ có một đồng vị ổn định.
  • Đồng vị phổ biến nhất là Au-197, chiếm 100% vàng ngoài tự nhiên.

Vàng được hình thành thế nào?

Vàng, và các nguyên tố nặng hơn sắt, được hình thành ngay trước khi các ngôi sao phát nổ thành siêu tân tinh. Ảnh: Getty Images.

Vàng, và các nguyên tố nặng hơn sắt, được hình thành ngay trước khi các ngôi sao phát nổ thành siêu tân tinh. Ảnh: Getty Images.

Vàng là nguyên tố chiếm một phần rất nhỏ trong vũ trụ. Nguyên nhân của tính quý hiếm đó là do lượng năng lượng khó lý giải cần thiết cho sự hình thành. Vàng được hình thành trong các ngôi sao, nhưng chỉ trong những ngôi sao sắp phát nổ thành những siêu tân tinh khổng lồ, hoặc những ngôi sao cực kỳ đặc kết hợp với nhau trong những vụ va chạm rất mạnh.

Những ngôi sao, như mặt trời của chúng ta, tạo năng lượng qua năng lượng hợp hạch, khi những nguyên tố nhỏ hơn được kết hợp với nhau thành những nguyên tố nặng hơn. Ban đầu, một ngôi sao có thể chứa phần lớn hydro, nguyên tố nhỏ nhất. Quá trình hợp hạch dưới áp suất và sức nóng khổng lồ trong lõi sao sẽ tạo ra heli. Khi hydro sắp hết và ngôi sao bắt đầu tiến đến pha tiếp theo của vòng đời, nó sẽ hợp nhất heli thành nguyên tố nặng hơn kế tiếp, và cứ như vậy.

Quá trình này tiếp diễn cho đến khi nguyên tố sắt xuất hiện, là lúc sự cân bằng đột ngột thay đổi. Vì sắt hợp nhất không tạo ra năng lượng, nó chỉ tiêu tốn năng lượng. Khi không có cách nào tạo ra nội năng để chống lại áp suất khổng lồ và lực hấp dẫn của chính nó, ngôi sao bắt đầu tự sụp đổ. Nếu ngôi sao đủ lớn, nó sẽ tạo ra một siêu tân tinh – một vụ nổ sao khổng lồ. Những nguyên tố nặng hơn hình thành từ năng lượng cực lớn được tạo ra trong quá trình này, bao gồm cả vàng.

Vàng xuyên suốt lịch sử

Từ Tây Âu, Trung Đông đến những lăng mộ của các Pharaoh Ai Cập, vàng xuất hiện rộng khắp thế giới cổ đại. Năm ngàn năm trước, sông Nile trù phú là cốt lõi của đế chế Ai Cập cổ đại. Nước sông Nile nuôi dưỡng nhiều hoa màu trồng dọc bờ sông, cung cấp đủ thức ăn cho thường dân và quân đội. Nhưng cũng có một thứ kim loại lấp lánh ánh vàng chảy xuống sông, nguyên tố vàng. Người Ai Cập háo hức nhận lấy kho báu mãn nhãn này và thấy rằng vì bản chất tinh khiết và dễ uốn nắn của vàng, nên cần rất ít công sức tinh luyện để biến nó thành những món đồ trang trí đẹp mê hồn.

Vàng dùng làm đồ trang trí không chỉ có ở Ai Cập cổ đại: Một người phụ nữ thời Đồ Đá được chôn bên ngoài London cũng đeo một sợi dây chuyền vàng quanh cổ; người Celt vào thế kỷ 3 TCN trồng răng vàng; một vị vua Trung Hoa mất năm 128 TCN được chôn cùng với những cỗ xe đính vàng và hàng ngàn báu vật khác.


Mặt nạ an táng của Pharaoh Ai Cập Tutankhamun được làm từ vàng và bền bỉ suốt hàng ngàn năm. Ảnh: Getty Images.

Mặt nạ an táng của Pharaoh Ai Cập Tutankhamun được làm từ vàng và bền bỉ suốt hàng ngàn năm. Ảnh: Getty Images.

Chẳng mấy chốc vàng trở thành một biểu tượng và thước đo của sự giàu có. Nó vẫn giữ sức quyến rũ ấy theo thời gian và trên khắp hành tinh. Vài thiên niên kỷ sau thời của các pharaoh Ai Cập và những lăng mộ bằng vàng của họ, vàng của đế chế Aztec đã bị những Người Chinh Phạt, vốn luôn tìm kiếm cho mình thứ kim loại quý giá này, cướp bóc. Sau đó, những công nhân lũ lượt kéo đến bờ Tây nước Mỹ để tham gia vào “cơn sốt tìm vàng” California, tự tìm kiếm vận may cho riêng mình. Thế nên vàng đã thúc đẩy loài người đến sự ngoại giao, những cuộc đại di cư và thậm chí là hành vi giết người. Nếu không có thứ kim loại này, lịch sử của chúng ta đã rất khác.

Vàng cũng đóng vai trò nặng ký trong lịch sử Australia. Vào cuối thế kỷ 19, nhiều người đổ xô đến đất nước này để tham gia vào cơn sốt tìm vàng đang bùng nổ khiến dân số của Australia tăng gấp 3 lần. Nhờ bồi lắng rộng khắp, nên Australia vẫn là nơi đào vàng cho đến ngày nay. Tuy nhiên một công ty có tên là Evolution Mining đã tìm ra một kho báu khác trong lúc săn vàng. Khi khoan vào bề mặt vùng hẻo lánh nọ để tìm bồi lắng vàng, công ty này đã đào lên được những phiến đá giống “hình nón vỡ”, hình thành trên viền ngoài của hố thiên thạch. Họ theo dấu phát hiện này bằng kỹ thuật vẽ bản đồ tiên tiến cho phép nhóm đào vàng xác định sự tồn tại của hố thiên thạch rộng 5 kilomet, một phát hiện thậm chí còn hiếm hơn một mỏ vàng.

Kara vàng là gì?

Phần lớn trang sức vàng đều không làm từ vàng nguyên chất. Lượng vàng trong vòng cổ hay khuyên tai được đo trên cân kara. Vàng nguyên chất là 24 kara. Thỏi vàng được giữ trong Pháo đài Knox và những nơi khác trên thế giới được coi là tinh khiết 99,95% vàng 24 kara.

Khi kim loại được thêm vào vàng trong lúc tạo tác trang sức, vàng trở nên ít tinh khiết hơn và con số kara giảm xuống. Ví dụ, 12 kara vàng chứa 50% trọng lượng vàng và 50% trọng lượng hợp kim.

Từ kara xuất phát từ hạt carob. Trong những phiên chợ châu Á cổ đại, loại hạt này được dùng để cân bằng cán cân đo trọng lượng vàng.

Vàng trong Pháo đài Knox nhiều bao nhiêu?

Kho lưu ký vàng thỏi liên bang tại Pháo đài Knox, Kentucky nắm giữ một phần dự trữ vàng của Hoa Kỳ. Ảnh: Bettmann/Getty Images.

Kho lưu ký vàng thỏi liên bang tại Pháo đài Knox, Kentucky nắm giữ một phần dự trữ vàng của Hoa Kỳ. Ảnh: Bettmann/Getty Images.

Để theo kịp với lượng dự trữ vàng ngày càng tăng, Kho lưu ký vàng thỏi Hoa Kỳ đã mở tại Đơn vị đồn trú Quân đội Pháo đài Knox ở Kentucky năm 1937. Chuyến vàng đầu tiên từ Philadelphia được chuyên chở trên các toa tàu được quân đội canh gác.

Pháo đài Knox được xây dựng bằng thép với những bức tường bê tông. Bất chấp sự bảo vệ của cánh cửa thép 20 tấn, một tin đồn thất thiệt vào những năm 1970 truyền rằng vàng ở Pháo đài Knox đã biến mất. Để trấn an dư luận, giám đốc của Cục đúc tiền kim loại Hoa Kỳ đã hướng dẫn những thành viên quốc hội và báo giới vào một căn phòng kín, chứa những chồng thỏi vàng cao 2,4 mét, gồm 36.236 thỏi.

Kho lưu ký này chứa khoảng một nửa vàng được lưu trữ của Ngân khố Hoa Kỳ. Mỗi thỏi vàng nặng khoảng 400 troy ounce (khoảng 27,5 pao).

Những hiện vật quan trọng khác cũng “được nhìn thấy” bên trong Pháo đài Knox. Ví dụ, trong Thế Chiến II, Tuyên ngôn độc lập, Hiến pháp và Tuyên ngôn về nhân quyền được niêm phong bên trong để bảo vệ, được trao trả lại Washington DC năm 1944. Các vật phẩm khác thì được lưu trữ tại đó vào một thời điểm nhất định trong lịch sử, như: Đại Hiến Chương; vương miện, kiếm, quyền trượng, quả cầu và áo choảng của Thánh Stephen, Vua Hungary.

“Vàng bịp” là gì?

Pyrite, loại khoáng vật kém chất lượng có biệt danh là vàng bịp, chỉ bắt chước vàng về vẻ ngoài. Pyrite phổ biến hơn, cứng hơn và giòn hơn vàng. Khi bị nghiền thành bột, nó có màu đen ngả lục, trong khi bột vàng thật có màu vàng. Pyrite chứa sunfua và sắt. Trong Thế Chiến II, pyrit được khai thác để sản xuất axit sunfuric, một hoá chất công nghiệp. Ngày nay, nó được dùng trong pin xe hơi, thiết bị gia dụng, trang sức và máy móc.

Dù vàng bịp có thể là một phát hiện gây thất vọng, nhưng nó thường được khám phá ở gần mỏ đồng và vàng thật. Vậy nên có lẽ những người đào mỏ không tiếp tục đào nữa khi thấy pyrite trong tay chính là những kẻ bị bịp.

Sự thật thú vị về vàng

  • Hai phần ba vàng trên thế giới được khai thác ở Nam Phi.
  • 78% nguồn cung vàng hàng năm trên thế giới được dùng làm đồ trang sức. Phần còn lại được dùng trong điện tử, nha khoa và mục đích y tế.
  • Ký hiệu nguyên tử của vàng (Au) có nguồn gốc từ tiếng Latin “aurum”, nghĩa là vàng.
  • Mũ của phi hành gia được trang bị tấm kính chắn phủ một lớp vàng mỏng. Lớp vàng này giúp cản tia cực tím có hại từ mặt trời.
  • Tinh thể vàng lớn nhất thế giới có kích thước bằng một quả bóng chơi golf và đến từ Venezuela. Tinh thể ấy nặng 217,78 gam và đáng giá 1,5 triệu USD.
  • Động đất có thể tạo ra vàng: Một nghiên cứu năm 2013 trên tạp chí Nature Geoscience phát hiện khi động đất, nước trong các kẽ hở và khe nứt bốc hơi, để lại vàng.
  • Đồng tiền vàng nguyên chất đầu tiên được sản xuất ở vương quốc Lydia vùng Tiểu Á vào năm 506 TCN.
  • Vàng có nhiều đồng vị nhận tạo không ổn định (con số chính xác phụ thuộc vào nhà khoa học mà bạn đặt câu hỏi), nhưng thường gặp ngoài tự nhiên chỉ có Au-197.
  • Bạn có thể ăn vàng… nếu bạn thật sự muốn. Các cửa hàng dành cho người sành ăn có bán lá vàng và mảnh vàng ăn được để thêm vào vẻ lấp lánh trong những món như bánh ngọt, vodka và dầu ô liu. Đừng sợ có hại cho bao tử: Vàng không bị tiêu hoá mà chỉ đi qua đường ruột.

Vàng được sử dụng thế nào?

Vàng cũng được dùng trong y học. Đồng vị vàng phóng xạ Au-198 có thể được truyền trực tiếp vào vị trí của khối u, tại đó sự phóng xạ có thể phá huỷ tế bào khối u mà không lan truyền đến những bộ phận khác trên cơ thể. Năm 2012, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng họ có thể liên kết các hạt nano Au-198 với một hợp chất có trong lá trà để trị bệnh ung thư tuyến tiền liệt. Hợp chất trà tập trung vào tế bào khối u, giúp các hạt nano dính vào đúng vị trí trong vài tuần trong khi xạ trị diễn ra. (Phương pháp điều trị này vẫn chưa được thử nghiệm trên người.)

Trong một số trường hợp, các hạt nano vàng là loại thuốc duy nhất có tác dụng. Thuốc chống ung thư TNF-alpha tiêu diệt ung thư rất hiệu quả. Đáng tiếc thay, nó cũng rất độc hại với tế bào còn khoẻ mạnh. Tuy nhiên các thử nghiệm lâm sàng hiện đang được tiến hành đã phát hiện ra rằng việc liên kết thuốc TNF-alpha với các hạt nano vàng có thể điều trị khối u thành công, vì thuốc này chỉ tấn công đến những mục tiêu của chúng.

Chỉ có một vấn đề với tình yêu dành cho vàng của nhân loại: Công đoạn lấy nó ra khỏi lòng đất. Khoảng 83% trong số 2700 tấn vàng được khai thác mỗi năm được chiết xuất bằng quy trình gọi là hoà tách cyanide. Quy trình này sử dụng cyanide để tách vàng ra khỏi đất đá đang giữ nó. Không may là cyanide rất độc, và quy trình này cũng không thân thiện với môi trường.

Nhưng có thể vẫn còn hy vọng cho những tín đồ yêu thích trang sức bằng vàng (cũng như vi mạch điện tử và y học nano). Năm 2013, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tình cờ tìm ra cách chiết xuất vàng từ quặng bằng tinh bột lành tính mà không cần đến cyanide độc hại. Trong lúc chế tạo mút xốp, họ đã trộn hồ bột alpha-Cyclodextrin với muối vàng (những phân tử tích điện của vàng). Vàng đã nhanh chóng kết tủa ra khỏi dung dịch trước sự kinh ngạc của họ.

Nhóm nghiên cứu đã được cấp bằng sáng chế cho phương pháp này, dễ dàng chiết xuất vàng có độ tinh khiết hơn 97% chỉ trong một bước. Họ hiện đang hợp tác với các nhà đầu tư để mở rộng quy mô của quy trình, hy vọng một ngày nào đó có thể tìm ra một cách “xanh” hơn để thay thế quy trình cyanide.


Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo Live Science)
 
×
Quay lại
Top