Kuld (Au) — keemilised omadused, kasutus ja kaevandamine

Kuld on pehme, tihe, kollane metall. See on keemiline element ja tema keemiline sümbol on Au (aatomiarv 79). Kulla molaarmass on ligikaudu 196,97 g·mol−1, selle tihedus on umbes 19,32 g·cm−3, sulamistemperatuur 1064 °C ja keemistemperatuur ~2856 °C. Kuld on väärismetallina tähenduslik nii majanduslikult kui kultuuriliselt: seda on juba tuhandeid aastaid kasutatud üle kogu maailma ehetes ja rahana. Kuld on hinnatud, sest see on suhteliselt haruldane, väga töödeldav (väga pehme, hästi taanduv ja veniv) ning heade elektri- ja soojusjuhtivuse omadustega. Seda kasutatakse ka hammaste parandamiseks ja asendamiseks ning elektroonikaseadmetes, näiteks arvutites. Selle metalli värvi nimetatakse sageli kullaks.

Keemilised ja füüsikalised omadused

Kuld on nobelmetall — keemiliselt ebaaktiivne ja õhus ei oksüdeeru. Põhilised keemilised omadused:

Keemilised oksüdatsiooniastmed: peamiselt +1 (Au(I)) ja +3 (Au(III)).
Reageerib ainult tugeva oksüdeerija või kompleksivate kemikaalidega: näiteks lahustub aqua regia (kuld lahustub vesinikkloorhappe ja lämmastikhappe segus).
Hea elektri- ja soojusjuht: kasutatakse kontaktides ja elektroonika komponentides.
Värvus ja välimus: iseloomulik kollakas läikiv pinna värvus; puhas kuld on pehme ja kergesti taanduv.

Lisaks moodustab kuld lihtsalt legeerumisi hõbeda ja vaskega, et parandada tugevust ja muuta värvitooni (näiteks roosa või valgekuld).

Esinemine ja geoloogia

Sageli leidub kuld looduslikul kujul ehk emakeelse metallina, mis tähendab, et see esineb puhtal metallilises olekus ega ole alati seotud sulamiteta mineraalidega. Kuld võib esineda suurte, puhaste kildude (nugade) kujul või peenikeste fraktsioonidena koos setete ja muude mineraalidega. Tüüpilised seosed on kvartsivärkides ja püriidiga ning sageli esineb kuld koos telluriidide ja muu sulfiidiga.

Enamik Maal leiduvast kullast on geoloogiliselt sügaval, sest metalli kõrge tihedus põhjustab selle allapoole langemist Maa keemilise eraldumise ajal. Samas näitavad tänapäevased uuringud, et suur osa pinnal kogutud kullast võis lisanduda Maa koorele hilise meteoriidivoolu (nn “late veneer”) kaudu. Kulla leiukohti on mitut tüüpi:

placer- ehk settepõhised (alluvial) leiud jõe- ja oruvooludes, kus kuld on eraldunud kõvast kivimist ja koguneb liiva ning kruusa rohkesse kohtadesse;
lode- ehk veenikullakaevandused, kus kuld on seotud kvartsiveenide ja teiste metamorfsete/magmaatiliste kivimitega;
meteoriidijätkmed ja teatud räni- või sulfiidrikkad kivimid võivad samuti sisaldada väärtuslikke kuldaineid.

Mõned maailma kõige sügavamad ja tootlikumad kaevandused on asunud Lõuna-Aafrikas, kuid kulda kaevandatakse laialdaselt ka Austraalias, USA-s, Venemaal, Kanadas, Lõuna-Ameerikas ja mujal.

Kaevandamine ja töötlemine

Kulla kaevandamise meetodid varieeruvad leiukoha ja geoloogia järgi. Peamised lähenemised:

placer-kaevandamine (puhastamine, kuldpannimine, sluusimine, dredžeerimine): lihtsamad ja traditsioonilisemad meetodid, mida kasutavad nii käsitöölised kui ka suured ettevõtted;
külmtöö ja kõvema kivi kaevandamine (open-pit ja underground): kivimist eraldatakse kuld vee- ja kemikaaliprotsessidega;
hüpper- või heap-leaching: purustatud kivimite kihiline leotamine tsüaniidilahusega, et ekstraheerida kuld;
flotatsioon, gravitatsiooniline eraldus ja hüdrometallurgilised protsessid: kasutatakse kulla eraldamiseks teistest mineraalidest;
metallurgias puhastatakse ja rafineeritakse kuld edasi elektrorefineerimise või teiste meetoditega, et saavutada investeerimiskvaliteet (99,9–99,99%).

Kuld on nii väärtuslik, et uute kaevanduspiirkondade avastamine on sageli põhjustanud kullapalavikke ja rändeid.

Kasutusvaldkonnad

Kulla olulisemad kasutusvaldkonnad:

ehtetööstus ja kunsti- ning traditsiooniline kuldseadmete valmistamine (suurem osa maailma kullatarbimisest);
finantsvara ja investeerimine (mündid, ehtevarsud, varude hoidmine);
elektroonika: kontaktid, ühendused, trükiplaatide osad ja mikroelektroonika tänu korrosioonikindlusele ja heale juhtivusele;
hambaravi ja meditsiin: sulamid hambatäidisteks, ka diagnostika- ja raadiomärgistuse rakendused ning teatud meditsiiniseadmete komponendid;
keemia- ja tööstuskatalüüs: kuld katalüütiliselt soodne mõningates keemisreaktsioonides;
kosmosetööstus ja aeronautika: korrosioonikindlus ja töökindlus eritingimustes;
gildimine ja kuldlehed arhitektuuris ning kunstis.

Keskkonna- ja majandusmõjud

Kulla kaevandamine võib avaldada tugevat keskkonnamõju: pinnase- ja veereostus (tsüaniidi ja muude kemikaalide kasutus), elupaikade hävitamine, jäätmete (tailings) kogunemine ning tööstuslikud ja sotsiaalsed probleemid väikestes kogukondades. Erinevad regulatsioonid, tehnoloogilised parandused ja taastetööprogrammid püüavad neid mõjusid vähendada. Artisinaalne väikekaevandamine ja kuldikaevandajate poolt kasutatav elavhõbeda kasutamine on eriti kahjulik ning seda on rahvusvaheliselt püüetud piirata.

Taaskasutus ja varud

Kuld on väga taaskasutatav — suur osa aastas tarbitavast kullast (eelkõige ehteid ja elektroonikat) taaskasutatakse ja ringlusse võetakse. Pikaajalised riiklikud ja era-varud, näiteks keskpankade kuldreservid ja investeerimisvarud, mõjutavad ka hinda ja pakkumist maailmaturul.

Huvitavaid fakte

Puhas kuld on äärmiselt pehme — 24-karaadine kuld taandub ja on kergesti vormitav; seetõttu on ehteid sageli legerdatud muude metallidega.
Väikesed kogused kulda leiduvad looduses isegi inimkehas ja mõnedes taimes ning loomades tehtud analüüside näitavad selle mikrocontente.
Mõned teadusuuringud toetavad teooriat, et osa Maa pealmisest kullast võis lisanduda pärast primaarset planeedi teke peamiselt meteoriidide ja asteroidide langemise tagajärjel.

Kokkuvõttes on kuld unikaalne materjal nii oma keemiliste ja füüsikaliste omaduste kui ka kultuurilise ja majandusliku tähtsuse poolest. Kaevandamisest ja kasutamisest tulenevad keskkonna- ning sotsiaalsed küsimused rõhutavad vajadust jätkusuutlike praktika ja efektiivse taaskasutuse järele.

Kuldnuget, loodusest leitud kullatükk.

Kaks kuldset 20-kroonist münti: vasakpoolne on Rootsi münt ja paremal Taani münt.

Vana kuldne kroon, Kritoniose kroon, 370-360 eKr. Armento hauast, Campanias.

Omadused

Keemias on kuld keemiline element 79, mis on 11. rühma kuuluv üleminekumetall. Selle aatommass on 199,966 a.m.u. Selle sümbol on Au, mis tuleneb ladinakeelsest sõnast aurum, mis tähistab kulda. See on "väärismetall", mis tähendab, et tema keemiline reaktsioonivõime on väike.

Kuld on väga pehme. See on plastiline, mis tähendab, et kullassepp saab seda õhukesteks metallplaatideks haamritada. Samuti on see plastiline, mis tähendab, et seda saab tõmmata traadiks. Kui seda kasutatakse rahas või ehetes, legeeritakse see sageli hõbeda või mõne muu metalliga, et muuta see kõvemaks.

Enamik metalle on halli värvi. Kuld on kollane, sest selle elektronid käituvad erinevalt. Ainus muu üldkasutatav metall, mis ei ole halli värvi, on vask. Ka tseesiumil on kullalaadne värvus, kuid seda ei kasutata tavaliselt metallina, sest see reageerib veega.

Kuld on üsna hea elektrijuht, kuid mitte nii hea kui vask või hõbe. Vasest ja messingist elektrilised pistikud, eriti need, mida kasutatakse arvuti- ja audio/videoseadmete puhul, on sageli korrosioonikindluse tagamiseks kullaga kaetud.

Nancy Johnson ja tema olümpiakuldmedal

Keel ja kultuur

Kuld võib tähendada, et midagi või keegi on väga hea või on teinud väga head tööd. Kuldmedal antakse sageli võistluse või muu spordiala esikoha võitjale. Kuldne võib olla ka midagi, mis on mingil moel hea.

Ohutus

Metalne kuld on mittetoksiline, mis on raskemetalli puhul ebatavaline. Lahustuvad kullaühendid on aga maksale ja neerudele mürgised. Kuld on mittesüttiv, isegi puhta hapniku keskkonnas või peenelt pulbristatud kujul. Ta ei reageeri enamiku kodu- või laborikemikaalidega. Kuldi töödeldakse tavaliselt tsüaniidiga, mis on väga mürgine. Enamik tsüaniidist hävitatakse tootmisprotsessis, nii et seda ei ole lõpptootes, kuid see võib olla ohtlik kullatöötlemisettevõtte töötajatele. Kuna kuld juhib elektrit, ei tohiks elektriga töötades kunagi kanda kullast ehteid.

Küsimused ja vastused

K: Mis on kuld?

V: Kuld on keemiline element, mis on pehme, tihe ja kollane metall.

K: Mis on kulla keemiline sümbol?

V: Kulla keemiline sümbol on Au.

K: Miks on kuld oluline?

V: Kuld on oluline, sest ta on haruldane, kuid ka lihtsamini kasutatav kui teised haruldased metallid. Seda kasutatakse ka ehetes, rahana, hammaste parandamiseks ja asendamiseks ning elektroonikaseadmetes, näiteks arvutites.

K: Millised on kulla kaevandamise meetodid?

V: Kulla kaevandamismeetodid on sarnased teiste metallide kaevandamismeetoditega.

K: Kus leidub suurem osa kullast Maal?

V: Suurem osa Maal leiduvast kullast on sügaval Maa tuumas, sest see on tihe.

K: Mis on emakeelne metall?

V: Looduslik metall tähendab, et see ei ole osa maagist ja ei vaja sulatamist. See võib olla suurtes, puhastes nuggetes, kuid sagedamini tuleb see eraldada teistest mineraalidest ja pinnasest.

K: Kus on maailma sügavaimad kaevurite töökohad?

V: Maailma sügavaimad kaevurite töökohad on Lõuna-Aafrika kullakaevandustes.