Etälukion kemia, artikkelit
Kultaa



Kulta on jalometalli: se ei hapetu helposti. Niinpä sitä löytyy luonnosta puhtaana. Kulta on myös raskas metalli, jonka tiheys on 19,3 g/cm3. Hiekan ja kiviaineksen tiheys puolestaan on 2,5 - 3 g/cm3. Silmin havaittavat kultahiput voidaankin erottaa sorasta ja hiekasta tiheyden perusteella jopa käsin huuhtomalla.

Kultaa esiintyy kuitenkin myös niin pieninä hiutaleina, että niitä ei pysty ihmissilmin näkemään. Lisäksi hiukkaset voivat olla tiukasti kovaan kiviainekseen sulkeutuneina. Tällöinkin kullan erottaminen on useimmissa tapauksissa taloudellisesti kannattavaa, vaikka kultapitoisuudet olisivat pieniä, kunhan esiintymä muuten on kyllin runsas. Erottamiseen käytetään MacArthur-Forest-prosessia, jossa kulta liuotetaan syanidiliuokseen. Prosessi keksittiin vuonna 1892, jolloin se merkitsi täydellistä mullistusta kultakaivostoiminnassa.


MacArthur-Forest-prosessin periaate
Vahvasti emäksisessä natriumsyanidiliuoksessa (NaCN) kulta hapettuu ja muodostaa kompleksianionin, kun liuoksessa on mukana happea.

4 Au + 8 Na+ + 8 CN¯+ O2 + 2 H2O -->
4 Au(CN)2¯ + 4 OH¯ + 8 Na+

Seos pidetään emäksisenä (pH noin 10) lisäämällä poltettua kalkkia, CaO. Emäksiset olosuhteet estävät myrkyllisen HCN-kaasun vapautumisen.

Suurimmat kultahiput
Maailman suurin:
71 kg, löydetty Victorian Moliagulista, Australiasta vuonna 1869
Euroopan suurin:
684 g, löydetty Wicklowista, Irlannista vuonna 1795
Suomen suurin:
393 g, löydetty Luttojoen latvalta, Lapista vuonna 1935
Lähde:
Kinnunen, Kari A., GTK

Laskepa, kuinka suuri tilavuus noilla hipuilla likimain on! Hippukullassa on usein mukana hopeaa 1 – 20 %, joten tiheys ei ole ihan 19,3 g/cm3. Hopean tiheys on 10,5 g/cm3.



Kulta liuotetaan ja uutetaan joko altaissa tai valelemalla hienoksi jauhetusta malmista koottuja kekoja ulkoilmassa.


Syanidipitoiset jätevedet ovat aiheuttaneet joitakin ympäristövahinkoja. Pahimpiin tapauksiin kuuluu vuonna 2000 sattunut Tisza-joen saastuminen, jonka aiheutti Romaniassa sijaitsevan kultakaivoksen syanidilietealtaiden vallien murtuminen. Syanidia ja raskasmetallien ioneja sisältävä liete valui Tonavan sivujokeen ja tuhosi koko joen kalakannan ja suurelta osin muunkin eliöstön.



Kulta(I)syanidi-ioneja sisältävä liuos erotetaan kiviaineksesta ja muusta sakasta suodattamalla. Sen jälkeen kulta(I)syanidi-ionit adsorboidaan liuoksesta (noin 80 - 90 %) aktiivihiilen pintaan, josta ne taas irrotetaan kuumentamalla korkeassa paineessa. Tällä tavoin saatu väkevä Au(CN)2¯-liuos johdetaan elektrolyysikennoon, jossa Au(I)-ionit pelkistyvät metalliseksi kullaksi ja josta syanidiliuos otetaan talteen uudelleen käytettäväksi.

Au(CN)2¯ + e¯ --> Au + 2 CN¯

Elektrolyysissä käytetään ohuita teräsverkkoelektrodeja, joiden pintaan kulta saostuu. Teräs erotetaan kullasta kuumentamalla ja hapettamalla. Tällöin myös muut epäpuhtaudet hapettuvat. Näin saadussa kultametalliseoksessa on kuitenkin vielä mukana epäpuhtautena ainakin hopeaa.

Elektrolyysin sijaan kullan pelkistämiseen syanidiyhdisteestä voidaan käyttää myös metallista sinkkiä:

2 Au(CN)2¯ + Zn --> 2 Au + Zn(CN)4¯




Karaatit Au %
(massasta)
24 99,99
22 91,55
18 75,00
14 58,50
10 41,70
8 33,40

Lähde:
Kinnunen, Kari A., GTK

Korukulta, seokset
Au-Ag-Cu-Zn ja Au-Cu-Zn-Ni
Korukulta, jota nimitetään myös karaattikullaksi, on metalliseos. Korukullan seokset on koostumukseltaan vakioitu karaattiarvoihin, jotka ilmaisevat hienokullan painon osuuden 24 -jakoisella asteikolla. Vakioseokset ovat 24-, 22-, 18- (tavallisin), 14-, 10- ja 8-karaattisia.

Tavallisimpia korukultatyyppejä ovat keltainen korukulta ja valkokulta. Keltainen korukulta on Au-Ag-Cu-Zn-seos, jossa Zn:n osuus on 0,5 -10 %. Valkokulta on Au-Cu-Zn-Ni-seos, jonka kultapitoisuus on koruissa 14 ja 10 karaattia. Ni:n osuus on 11-17 %.


Kullan esiintymisestä, etsinnästä ja kaivostoiminnasta on netissä runsaasti tietoa. Erinomainen lähtöpiste tutkimusmatkalle on Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) sivusto:
Kultasivut - http://www.gsf.fi/domestic/kulta/

Sivun alku | Kuinka kulta liukenee kuningasveteen?