الذهب خصائص العنصر واستخداماته

التعريف بالعنصر

لطالما كان الذهب على مرّ التاريخ مرغوباً فيه لندرته وجاذبيته ومتانته باعتباره محور الفن والنقود والطقوس. ومع ذلك، فإن صفاته الجوهرية جعلته أيضاً لا يمكن الاستغناء عنه في الاستخدامات الصناعية والتكنولوجية والطبية المعاصرة، مما يضمن استمرار فائدته على أهميته الثقافية والجمالية.

الخصائص الفيزيائية للذهب

لا تقل الخصائص الفيزيائيةللذهب عن خصائصه المذهلة وغير العادية:

- الكثافة: تبلغ كثافة الذهب 19.32 جم/سم مكعب وهو أحد أكثر المعادن كثافة. تزن قطعة صغيرة جداً أكثر من ذلك بشكل مدهش، مما يدل على نسبة كتلته إلى حجمه.

- قابلية التطويع والليونة: الذهب هو أكثر المعادن المعروفة قابلية للطرق والسحب. فمن الممكن خفق أونصة منه في صفيحة بمساحة 300 قدم مربع أو سحبه إلى سلك يزيد طوله عن 50 ميلاً. وهو مناسب للتطبيقات التي تكون فيها الطبقات الرقيقة مثالية، كما هو الحال في أوراق الذهب على الأعمال الفنية أو الطلاءات العاكسة على الإلكترونيات.

- اللمعان: يمتلك بريقاً معدنياً غنياً يدوم طويلاً فضلاً عن كونه جذاباً للعين، ويبقى لامعاً لقرون دون أن يتآكل.

- النعومة: يتميز الذهب عيار 24 قيراط أو الذهب الخالص بالنعومة، ولذلك يتم خلطه بالنحاس أو الفضة أو البلاديوم لصناعة المجوهرات والأدوات الوظيفية.

- التوصيلية: الذهب موصل جيد للكهرباء والحرارة، وبالتالي يُستخدم في الموصلات والدوائر الإلكترونية عالية الموثوقية.

الخواص الكيميائية للذهب

الخصائص الكيميائية للذهب لا ت قل تميزاً:

- الخمول: كمعدن نبيل، لا يتأكسد الذهب ولا يتآكل، ولهذا السبب يتم اكتشاف القطع القديمة في حالة مثالية بعد آلاف السنين.

- مقاومة الأحماض: الذهب خامل إلى حد ما بالنسبة لغالبية الأحماض ولكنه يذوب في حمض أكوا ريجيا (مزيج من حمضي النيتريك والهيدروكلوريك)، والذي كان يُستخدم لقرون لتنقية الذهب.

- حالات الأكسدة: يحدث الذهب في حالات الأكسدة +1 (الأوري) و+3 (الأوريك) في المقام الأول، ولكن في حالات قليلة -1 و+2 و+5. كل هذه الحالات مهمة في الحفز والطلاء الكهربائي والتركيب الكيميائي.

خصائص المادة الأساسية

لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

الاستخدامات الشائعة للذهب

ينبع تعدد استخدامات الذهب من مزيجه الفريد من الخصائص:

1. المجوهرات وفنون الزينة

يستخدم 75% من إجمالي الذهب المستخرج في المجوهرات. حيث تسمح قابليته للطرق بابتكار تصاميم معقدة، كما أن خموله يمنع الخواتم والقلائد وغيرها من العناصر الزخرفية من التلطيخ على مر القرون. ويستخدم أيضًا في شكل أوراق الذهب في الفن والزخرفة المعمارية، مثل القباب المذهبة والأيقونات الدينية.

2. الإلكترونيات

إن الموصلية الممتازة للذهب ومقاومته للتآكل تضعه في مركز المفاتيح ولوحات الدوائر والموصلات ذات الموثوقية العالية. فعلى سبيل المثال، يضمن طلاء موصلات الهواتف الذكية بالذهب سلامة الإشارة لفترة طويلة على الرغم من الإجهاد الميكانيكي المتكرر. يحتوي الهاتف الذكي الحديث في المتوسط على 0.03 إلى 0.05 جرام من الذهب، مما يوضح كيف أن جزءًا بسيطًا من الكمية فعال للغاية.

3. الاستثمار والتمويل

يُعتبر الذهب مخزنًا تقليديًا للقيمة، حيث يُستخدم في العملات المعدنية والسبائك واحتياطيات البنوك المركزية. وتسمح ندرته واستقراره باستخدامه كتحوط ضد التضخم وانخفاض قيمة العملة وتقلبات السوق.

4. طب الأسنان

تُستخدم سبائك الذهب عادةً في تيجان وجسور وحشوات الأسنان لأنها صلبة ومتوافقة حيوياً. لا يتآكل الذهب في الفم، كما هو الحال مع المعادن الأخرى، مما يسمح بتكوين ترميمات أسنان متينة.

5. تطبيقات الفضاء والتكنولوجيا الفائقة

تستخدم المركبات الفضائية أغشية رقيقة من الذهب كعازل حراري لعكس أشعة الشمس للتحكم في درجة الحرارة. تحتوي خوذات رواد الفضاء على طلاءات ذهبية لحماية العينين من الأشعة فوق البنفسجية الضارة.

6. الطب

وجدت النظائر المشعة مثل Au-198 تطبيقات في علاج السرطان، في حين يجري التحقيق في جسيمات الذهب النانوية لتوصيل الأدوية المستهدفة والتصوير التشخيصي. وتستفيد هذه الجسيمات من خمول الذهب وقابليته الوظيفية مع الجزيئات الحيوية.

الأسئلة المتداولة

ما هي الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة للذهب؟

يتميّز الذهب بكثافته العالية وقابليته للطرق والليونة والتوصيلية والخمول الكيميائي في مزيج فريد من نوعه بما يكفي للسماح باستخدامه في المجالين الفني والصناعي.

كيف يتم تنقية الذهب الصناعي؟

يتم تعدين الذهب الصناعي وسحقه وفصله كيميائياً وتنقيته عن طريق السيانيد والتكرير الكهربائي.

لماذا يُستخدم الذهب في الإلكترونيات على الرغم من تكلفته؟

تبرر موثوقيته ومقاومته للتآكل والتوصيل تكلفته في الأنظمة الحرجة للحياة حيث لا يكون الفشل خياراً مطروحاً، مثل الطيران والطب.

هل يمكن لسبائك الذهب تحسين الأداء؟

في الواقع، توفر سبائك الذهب القوة والصلابة دون التضحية بالموصلية أو مقاومة التآكل من خلال إضافة الذهب إلى معادن مثل النحاس أو الفضة أو البلاديوم.

ما هي الطرق التي تعزز بها المنتجات المحتوية على الذهب الصناعات؟

تُصبح الإلكترونيات أكثر قوة وموثوقية وتصبح مواد طب الأسنان أكثر توافقًا حيويًا، ويتم تزويد منتجات الفضاء الجوي بالحماية الحرارية، مما يدل على تعدد استخدامات الذهب في مختلف الصناعات.