لماذا الذهب أصفر؟
معظم الفلزات رمادية أو بيضاء. والسبب أن إلكتروناتها الحرة تعكس بالتساوي كل أطوال الموجات المرئية. والذهب والنحاس استثناءان، وفي حالة الذهب يقتضي التفسير النسبية الخاصة.
يتوقف لون الفلز على الطاقة اللازمة لرفع إلكترون بين حزمتين. ففي الفضة يكلّف ذلك الانتقال من المستوى 4d إلى 5s نحو 3.7 إلكترون فولت، وهو ما يوافق فوق البنفسجي: فينعكس الضوء المرئي كله ويبدو الفلز أبيض.
وكان يُتوقع الشيء نفسه في الذهب، إذ بنيته الإلكترونية مماثلة بـ5d و6s. لكن نواة الذهب فيها 79 بروتونًا، وإلكترونات 1s في ذرة كهذه تتحرك بأكثر من نصف سرعة الضوء.
وعند تلك السرعة ترتفع الكتلة النسبية للإلكترون نحو 20 %. والإلكترون الأثقل يدور أقرب إلى النواة، فتتقلص مدارات s كلها. وتقلّص المدار 6s، مضافًا إليه تمدّد مدارات d التي صارت أسوأ حجبًا، يخفض الفصل بين الحزمتين إلى نحو 2.4 إلكترون فولت.
وتلك الطاقة توافق الضوء الأزرق والبنفسجي. فيمتصها الذهب ويعكس بقية الطيف، وهو ما ندركه أصفر.
وهذا من الآثار النسبية القليلة المرئية بالعين المجردة في الحياة اليومية. والآخر، في المجموعة نفسها، هو كون الزئبق سائلًا.
ماذا يعني القيراط؟
كسر من أربعة وعشرين. فالذهب عيار 24 قيراطًا نقي؛ وعيار 18 قيراطًا يحوي 18 جزءًا من الذهب من كل 24، أي 75 %.
⚠️ والوحدة تشترك في الاسم مع قيراط الأحجار الكريمة لكنها تختلف عنه، إذ ذاك كتلة تبلغ 200 ملليغرام. فقيراط السبائك نسبة، وقيراط الأحجار وزن.
والذهب النقي أطرى من أن يصلح للحلي: فهو يُخدش ويتشوّه بالاستعمال اليومي. وسبكه يقسّيه، والفلز المضاف يحدد اللون أيضًا.
فإضافة النحاس تعطي الذهب الأحمر أو الوردي. وإضافة الفضة تعطي درجات أشحب ومائلة إلى الخضرة. أما الذهب الأبيض فيُستحصل بالبالاديوم أو النيكل، ويُطلى عادةً بالروديوم لبلوغ البياض اللامع المنتظر؛ وذلك الطلاء يتآكل ويجب تجديده.
وأشيع العيارات 24 و22 و18 و14 و9 قراريط بحسب السوق. والتنظيم الأوروبي يدمغ القطع بالألف: فـ750 تعادل 18 قيراطًا.
كيف يُستخرج؟
معظم الذهب مبعثر بتراكيز من غرامات لكل طن صخر، لا في كتل. واستخلاصه يقتضي كيمياء.
والعملية المهيمنة هي السيندة. يُعالَج الخام المطحون بمحلول مخفف من سيانيد الصوديوم بوجود هواء:
4 Au + 8 CN⁻ + O₂ + 2 H₂O → 4 [Au(CN)₂]⁻ + 4 OH⁻فيثبّت السيانيد الذهب كمعقّد ذائب، ويعمل الأكسجين مؤكسدًا. ثم يُستعاد الفلز بإضافة زنك يزيح الذهب من المحلول، أو بامتزازه على فحم منشّط.
والأسلوب، المسجّل براءةً عام 1887، يتيح استغلال مكامن منخفضة العيار جدًّا وقد غيّر تعدين الذهب. وعيبه بيّن: فهو يقتضي التعامل مع أحجام كبيرة من السيانيد، وقد سببت انهيارات أحواض المخلفات كوارث بيئية، كما في الدانوب عند بايا ماري عام 2000.
أما التعدين الحرفي فيستعمل الزئبق، الذي يكوّن ملغمًا مع الذهب ثم يُزال بالتبخير. وهو أرخص وأشد تلويثًا بكثير ويعرّض المعدّنين مباشرةً؛ وهو أكبر مصدر لانبعاثات الزئبق في الكوكب.
فيمَ يُستعمل غير الحلي؟
تستوعب الحلي نحو نصف الطلب، والاستثمار جانبًا كبيرًا من الباقي. والاستعمال الصناعي أقلّي لكنه عصيّ على الاستبدال.
في الإلكترونيات يُستعمل الذهب في التماسات وفي السلك الواصل بين الرقاقة وغلافها. وليس أفضل موصل — فالفضة والنحاس يتفوقان عليه — لكنه الوحيد الذي لا يتأكسد، والتماس المؤكسد يكفّ عن التوصيل. فالموثوقية أهم من الموصلية.
وفي طب الأسنان تُستعمل سبائك الذهب لخموله الحيوي ولأن صلادته قريبة من صلادة الميناء، فلا يبري السنّ المقابل.
وفي الفضاء تكسو صفائح ذهب بسمك ميكرومتري الأسطح لعكس الأشعة تحت الحمراء وضبط الحرارة. ومرايا تلسكوب جيمس ويب مطلية بذهب سمكه نحو 100 نانومتر، لأن الذهب يعكس تحت الحمراء أفضل من الألومنيوم أو الفضة.
وفي الطب استُعملت مركّبات ذهب بعينها ضد التهاب المفاصل الرثوي، والجسيمات النانوية الذهبية ميدان نشط في التشخيص وعلاج الأورام.
كم من الذهب موجود؟
يُقدَّر كل ما استُخرج من الذهب عبر تاريخ البشر بنحو 210 آلاف طن. ولو صُهر في كتلة واحدة لكوّن مكعبًا ضلعه نحو 22 مترًا.
والرقم صغير بالضبط لأن الذهب لا يفنى ولا يُستهلك. فكل ما استُخرج تقريبًا لا يزال موجودًا في صورة ما: حلي، سبائك مصارف مركزية، مكوّنات إلكترونية. وقد يحوي خاتم زواج اليوم ذرات مرّت بعملة رومانية.
وفي القشرة الأرضية تبلغ الوفرة نحو 4 أجزاء في المليار، ما يضعه بين أندر العناصر. ومع ذلك ثمة شذوذ: كان ينبغي أن يكون أقلّ من ذلك.
فخلال تكوّن الكوكب يميل الذهب إلى الحديد، وكان ينبغي أن يغوص معه إلى اللبّ غوصًا شبه تام. والذهب المتاح في القشرة آتٍ على الأرجح من قصف نيزكي لاحق لتكوّن اللبّ، قبل نحو 3900 مليون سنة.
فالذهب الذي نلبسه لم يأتِ مع الأرض: بل وصل بعدها.