Kuinka muuttaa lyijy kultaan

Ennen kuin kemia oli tiede, siellä oli alkemia. Yksi alkemistien korkeimmista tehtävistä oli transmute (muuntaa) lyijy kultaksi.

Johtaa (atominumero 82) ja kulta (atominumero 79) määritellään alkioiksi niiden hallussa olevien protonien lukumäärän perusteella. Elementin vaihtaminen vaatii atomin (protonin) numeron vaihtamista. Elementin protonien lukumäärää ei voida muuttaa millään kemiallisella tavalla. Fysiikkaa voidaan kuitenkin käyttää lisäämään tai poistamaan protoneja ja muuttamaan siten yksi elementti toiseksi. Koska lyijy on vakaa, kolmen protonin vapauttamisen pakottaminen vaatii valtavan määrän energiaa, niin paljon, että sen muuttamisen kustannukset ylittävät suuresti mahdollisen tuloksena olevan kullan arvon.

Lyijyn muuttuminen kullaksi ei ole vain teoreettisesti mahdollista - se on saavutettu! On todettu, että Glenn Seaborg, 1951, kemian Nobel-palkittu, onnistui muuntamaan minuutin lyijymäärä (vaikka hän on saattanut alkaa vismutista, toisesta vakaasta metallista, joka usein korvataan lyijyllä) osaksi

Nykyään hiukkaskiihdyttimet muuntavat rutiininomaisesti elementtejä. Varattua hiukkasta kiihdytetään sähkö- ja magneettikenttiä käyttämällä. Lineaarisessa kiihdyttimessä varautuneet hiukkaset ajautuvat rakojen välillä erotettujen varautuneiden putkien läpi. Aina kun partikkeli ilmaantuu aukkojen väliin, sitä kiihdyttää vierekkäisten segmenttien potentiaaliero.

Pyöreässä kiihdyttimessä magneettikentät kiihdyttävät pyöreillä reiteillä liikkuvia hiukkasia. Kummassakin tapauksessa kiihdytetty hiukkanen kohdistuu kohdemateriaaliin, potentiaalisesti koputtaen vapaita protoneja tai neutroneja ja tekemällä uuden elementin tai isotoopin. Ydinreaktoreita voidaan käyttää myös elementtien luomiseen, vaikka olosuhteet ovat vähemmän hallitut.

Luonnossa syntyy uusia elementtejä lisäämällä protoneja ja neutroneja vetyatomeihin tähden ytimessä, jolloin tuotetaan yhä raskaampia elementtejä, jopa rautaan saakka (atominumero 26). Tätä prosessia kutsutaan nukleosynteesiksi. Supernoovan tähtien räjähdyksessä muodostuu rautaa raskaampia alkuaineita. Supernovassa kulta voidaan muuttaa lyijyksi, mutta ei päinvastoin.

Vaikka lyijyn muuttaminen kultaksi ei välttämättä ole koskaan tavallista, on käytännöllistä saada kultaa lyijymalmista. Mineraalit galena (lyijysulfidi, PbS), cerussiitti (lyijykarbonaatti, PbCO₃) ja anglesite (lyijysulfaatti, PbSO₄) sisältävät usein sinkkiä, kultaa, hopeaa ja muita metalleja. Kun malmi on jauhettu, kemialliset tekniikat riittävät erottamaan kullan lyijystä. Tuloksena on melkein alkemia.