Mengapa emas berwarna kuning?
Hampir semua logam berwarna kelabu atau putih. Sebabnya, elektron bebasnya memantulkan semua panjang gelombang tampak secara merata. Emas dan tembaga adalah pengecualiannya, dan bagi emas penjelasannya menuntut relativitas khusus.
Warna sebuah logam bergantung pada energi yang diperlukan untuk mengangkat elektron antarpita. Pada perak, transisi dari tingkat 4d ke 5s memerlukan sekitar 3,7 eV, yang sepadan dengan ultraungu: seluruh cahaya tampak dipantulkan dan logamnya tampak putih.
Pada emas orang akan menduga hal yang sama, karena struktur elektronnya serupa dengan 5d dan 6s. Namun inti emas memiliki 79 proton, dan elektron 1s atom sedemikian bergerak lebih dari separuh kecepatan cahaya.
Pada kecepatan itu, massa relativistik elektron naik sekitar 20 %. Elektron yang lebih masif mengorbit lebih dekat ke inti, sehingga semua orbital s memampat. Pemampatan 6s, ditambah pemuaian orbital d yang menjadi kurang terlindungi, memperkecil selisih antarpita menjadi sekitar 2,4 eV.
Energi itu sepadan dengan cahaya biru dan ungu. Emas menyerapnya dan memantulkan sisa spektrum, yang kita tangkap sebagai kuning.
Ini salah satu dari sedikit efek relativistik yang kasatmata dalam kehidupan sehari-hari. Yang lainnya, dalam golongan yang sama, adalah raksa yang berwujud cair.
Apa arti satu karat?
Sebuah pecahan dalam dua puluh empat. Emas 24 karat adalah murni; yang 18 karat mengandung 18 bagian emas dari 24, yaitu 75 %.
⚠️ Satuannya bernama sama tetapi berbeda dari karat batu permata, yang merupakan massa 200 miligram. Yang untuk paduan adalah perbandingan, yang untuk batu adalah bobot.
Emas murni terlalu lunak untuk perhiasan: ia tergores dan berubah bentuk oleh pemakaian sehari-hari. Memadukannya mengeraskannya, dan logam yang ditambahkan juga menentukan warnanya.
Menambahkan tembaga memberi emas merah atau merah muda. Menambahkan perak memberi rona yang lebih pucat dan kehijauan. Emas putih diperoleh dengan paladium atau nikel, dan biasanya disalut rodium untuk mendapatkan putih berkilau yang diharapkan; salutan itu aus dan harus diperbarui.
Kadar yang paling lazim adalah 24, 22, 18, 14, dan 9 karat bergantung pasarnya. Aturan Eropa menandai barangnya dalam perseribu: 750 setara dengan 18 karat.
Bagaimana ia ditambang?
Sebagian besar emas tersebar dalam kadar beberapa gram per ton batuan, bukan dalam bongkahan. Memulihkannya menuntut kimia.
Proses yang dominan adalah sianidasi. Bijih yang telah digerus diolah dengan larutan encer natrium sianida dengan adanya udara:
4 Au + 8 CN⁻ + O₂ + 2 H₂O → 4 [Au(CN)₂]⁻ + 4 OH⁻Sianida memantapkan emas sebagai kompleks yang larut, dan oksigen berperan sebagai pengoksidasi. Sesudahnya logamnya dipulihkan dengan menambahkan seng, yang mendesak emas keluar dari larutan, atau dengan menyerapnya pada karbon aktif.
Metode ini, yang dipatenkan pada 1887, memungkinkan penambangan endapan berkadar sangat rendah dan mengubah pertambangan emas. Kelemahannya jelas: ia menuntut penanganan sianida dalam jumlah besar, dan jebolnya kolam limbah telah menimbulkan bencana lingkungan, seperti di Danube pada Baia Mare tahun 2000.
Pertambangan rakyat sebaliknya memakai raksa, yang membentuk amalgam dengan emas lalu dibuang lewat penguapan. Lebih murah, jauh lebih mencemari, dan memaparkan penambang secara langsung; itulah sumber emisi raksa terbesar di planet ini.
Untuk apa selain perhiasan?
Perhiasan menyerap sekitar separuh permintaan, dan investasi sebagian besar sisanya. Pemakaian industri kecil tetapi sukar digantikan.
Dalam elektronika, emas dipakai pada kontak dan pada kawat yang menghubungkan cip dengan kemasannya. Ia bukan penghantar terbaik — perak dan tembaga melampauinya — tetapi ia satu-satunya yang tidak teroksidasi, dan kontak yang teroksidasi berhenti menghantar. Keandalan lebih penting daripada daya hantar.
Dalam kedokteran gigi dipakai paduan emas karena kelembamannya secara hayati dan karena kekerasannya mirip email, sehingga tidak mengikis gigi lawannya.
Dalam dirgantara, lembaran emas setebal mikrometer menyalut permukaan untuk memantulkan inframerah dan mengatur suhu. Cermin teleskop James Webb bersalut emas setebal sekitar 100 nanometer, karena emas memantulkan inframerah lebih baik daripada aluminium atau perak.
Dalam kedokteran, senyawa emas tertentu pernah dipakai melawan artritis reumatoid, dan nanopartikel emas adalah bidang yang aktif dalam diagnosis dan pengobatan kanker.
Berapa banyak emas yang ada?
Seluruh emas yang ditambang sepanjang sejarah manusia diperkirakan sekitar 210 000 ton. Dilebur menjadi satu bongkah, emas itu akan membentuk kubus bersisi sekitar 22 meter.
Angkanya kecil justru karena emas tidak hancur dan tidak habis terpakai. Hampir semua yang pernah ditambang masih ada dalam suatu bentuk: perhiasan, batangan bank sentral, komponen elektronik. Cincin kawin masa kini bisa memuat atom yang pernah melewati sekeping uang Romawi.
Di kerak bumi kelimpahannya sekitar 4 bagian per miliar, yang menempatkannya di antara unsur terlangka. Namun ada keanehan: seharusnya lebih sedikit lagi.
Selama pembentukan planet, emas bersifat siderofil — berafinitas pada besi — dan seharusnya hampir seluruhnya tenggelam ke inti bersamanya. Emas yang terjangkau di kerak kemungkinan berasal dari hujan meteorit setelah inti terbentuk, sekitar 3 900 juta tahun lalu.
Emas yang kita pakai tidak datang bersama Bumi: ia tiba kemudian.