Kulta (Au) – jalometalli, ominaisuudet, käyttö ja historia

Tutustu kullaan: ominaisuudet, käyttö koruissa, elektroniikassa ja hammaslääketieteessä, louhinta ja kiehtova historia — selkeä ja asiantunteva opas.

Kulta on pehmeä, tiheä, keltainen metalli. Se on kemiallinen alkuaine. Sen kemiallinen merkki on Au. Sen järjestysluku on 79. Jalometallina sitä on käytetty jo tuhansia vuosia kaikkialla maailmassa koruina ja rahana. Kulta on tärkeä, koska se on harvinainen, mutta myös helpompi käyttää kuin muut harvinaiset metallit. Sitä käytetään myös hampaiden korjaamiseen ja korvaamiseen sekä elektronisissa laitteissa, kuten tietokoneissa. Tämän metallin väriä kutsutaan myös kullaksi.

Fyysiset ja kemialliset ominaisuudet

Kulta on erittäin tiheä (noin 19,32 g/cm³) ja pehmeä, mikä tekee siitä helposti muokattavan: se on erittäin taottavaa ja vetymäistä (muodostaa erittäin ohuita lankoja). Kulta ei hapetu tai ruostu ilmassa eikä vedessä, minkä vuoksi se säilyttää kiiltonsa ja värinsä pitkään. Kullan sulamispiste on noin 1064 °C ja kiehumispiste noin 2856 °C. Atomimassa on noin 196,97 u. Kemiallisesti kulta on useimmiten jalokemiallisesti neutraali, mutta se liukenee esimerkiksi aqua regiaan (typpihapon ja suolahapon seos) ja muodostaa komplekseja kloori- tai syanidi-ioneilla.

Esiintyminen ja louhinta

Kulta esiintyy usein natiivina metallina eli vapaana metalli-alkuaineena. Tämä tarkoittaa, että se ei aina ole kemiallisesti sidoksissa muihin aineisiin malmeissa, eikä sitä aina tarvitse sulattaa erottaakseen. Kulta voi esiintyä suurina, puhtaina kimpaleina, mutta useammin se on hajallaan muiden mineraalien ja maaperän joukossa.

Kullan louhintamenetelmät vaihtelevat riippuen esiintymätyypistä: yleisiä ovat placer-esiintymien huuhtelu (panning, sluicing), jokiuoman ja sedimenttien kaivuu sekä kiviaineksen rikastaminen ja rikastusprosessit kovien kivilajien eli lode-esiintymien tapauksessa. Suuret kaivokset voivat olla avolouhoksia tai maanalaisia kaivoksia. Kultakuumeet ovat historiallisesti syntyneet, kun uusia kaivosalueita tai runsaita löytöjä on tehty. Maailman syvimmät kaivostyöpaikat ovat olleet Etelä-Afrikan kultakaivoksissa.

Suuri osa maapallon kullasta on syvällä maan ytimessä, koska se on tiheää, ja planeetan eriytyminen varhaisessa kehityksessä on aiheuttanut kullan siirtymisen kohti ydintä. Lähes kaikki löydetty kulta on peräisin meteoriittien pinnalle laskeutumisesta ja muista kosmisista tapahtumista, jotka ovat rikastaneet maan kuorta kullalla.

Käyttöalueet

• Korut ja koriste-esineet: suurin osa kullasta käytetään koruissa. Kestävyys ja kaunis väri tekevät kullasta arvostetun materiaalin. Puhtautta ilmaistaan karaateissa (esim. 24 kt = puhdas kulta, 18 kt = 75 % kultaa).
• Raha ja sijoituskohde: kultakolikot, kultavaluutat ja kultaharkot ovat yleisiä sijoitustuotteita. Keskuspankit pitävät kultavaroja valuuttavarantoina.
• Elektroniikka: kullalla on erinomainen sähkö- ja lämmönjohtavuus sekä korroosion kestävyys, joten sitä käytetään liitoksissa, liittimissä ja piirilevyjen päällystyksissä.
• Hammaslääketiede ja lääketiede: kulta-seoksia käytetään hammasproteesien ja kruunujen materiaalina. Joitakin kultayhdisteitä on käytetty reumatologisissa hoidoissa ja tutkimusympäristöissä.
• Gildaus ja taide: kultalehtiä (leaf gold) käytetään arkkitehtuurissa, uskonnollisissa esineissä ja taiteessa.
• Teolliset ja kemialliset käyttötarkoitukset: katalyytit, optiikka, erityisvalmisteet ja avaruustekniikka hyödyntävät kullan ominaisuuksia.

Alloyit ja väri

Puhdas 24 karaatin kulta on hyvin pehmeää, joten sitä seostetaan muihin metalleihin käyttötarkoituksen mukaan. Lisäämällä kuparia saadaan ruusukultaa, lisäämällä hopeaa tai palladiumia syntyy valkokultaa. Seokset myös vaikuttavat kovuuteen, värisävyihin ja hintaan.

Historia ja kulttuurinen merkitys

Kulta on ollut arvostettu raaka-aine ja status-symbolein kautta ihmiskunnan historian. Sitä on käytetty koruissa, uskonnollisissa artefakteissa ja maksuvälineenä tuhansia vuosia. Tunnettuja historiallisia ilmiöitä ovat monet kultakuumeet, kultakaivosten perustaminen ja kullalla säilytetty varallisuus. Modernina aikana kultaa käytettiin pitkään osana kultakantajärjestelmää, jossa valuutan arvo oli sidottu kultaresursseihin.

Taloudelliset ja ympäristövaikutukset

Kullan arvo ja kysyntä vaikuttavat merkittävästi maailmanmarkkinoihin. Kullan louhinta voi aiheuttaa suuria ympäristövaikutuksia: elinympäristöjen tuhoutumista, vesistöjen saastumista ja kemiallista kuormitusta (esim. syaanidi- tai elohopeakäsittelyä erityisesti pienimuotoisessa kaivostoiminnassa). Kierrätys on yhä tärkeämpää: elektroniikasta ja koruista talteen otettu kulta vähentää tarvetta uuteen louhintaan.

Tunnistaminen ja puhdistus

Kullan puhtautta voidaan mitata karaatein tai prosentteina. Käytettyjä tunnistusmenetelmiä ovat happotesti (touchstone), elektroniset mittarit, Röntgenfluoresenssi (XRF) ja tulikoe (fire assay), joka on tarkin kaupallinen analyysimenetelmä. Kullan puhdistuksessa käytetään elektrolyysiä ja kemiallisia menetelmiä rikasteiden puhdistamiseen.

Turvallisuus ja terveys

Puhdas metalli ei yleensä aiheuta terveysvaaraa, mutta joillakin ihmisillä voi olla allergiaa kullalle tai kullan seoksissa käytetyille metalleille (esim. nikkeli). Kulta- ja kultakompleksien käsittely laboratoriossa vaatii asianmukaiset suojautumistoimenpiteet. Pienimuotoinen kaivostoiminta ja kemikaalien käyttö voivat kuitenkin aiheuttaa paikallisia terveysriskejä yhteisöille ja ympäristölle.

Kiinnostavia faktoja

• Kullan tiheys tekee siitä yhden maapallon tiheimmistä elementeistä.
• Kultalehtiä voidaan tehdä vain muutaman atomin paksuisiksi; kullan taonta tekee siitä hyvin ohuen ja taipuisan.
• Suuri osa maapallon kullasta on aikojen kuluessa vajonnut kohti maan ydintä, ja nykyinen kuoresta löytyvä kulta on suurelta osin peräisin ulkoavaruudesta tulevasta aineksesta (meteoriitit ja muut kosmiset toimitukset).

Kultaa arvostetaan edelleen sekä sen fyysisten ominaisuuksien että kulttuurisen ja taloudellisen merkityksen vuoksi. Sen käyttöalueet ovat laajat ja teknologian kehitys on lisännyt kullan merkitystä erityisesti elektroniikassa ja korkean teknologian sovelluksissa.

Ominaisuudet

Kemiassa kulta on kemiallinen alkuaine 79, ryhmän 11 siirtymämetalli. Sen atomipaino on 199,966 a.m.u. Sen symboli on Au, joka tulee kultaa tarkoittavasta latinankielisestä sanasta aurum. Se on "jalo metalli", mikä tarkoittaa, että sen kemiallinen reaktiivisuus on alhainen.

Kulta on hyvin pehmeää. Se on muokattavissa, joten kultaseppä voi vasaroida siitä ohuita metallilevyjä. Se on myös sitkeää, mikä tarkoittaa, että siitä voidaan vetää lankaa. Kun kultaa käytetään rahassa tai koruissa, se seostetaan usein hopean tai jonkin muun metallin kanssa, jotta siitä tulisi kovempaa.

Useimmat metallit ovat väriltään harmaita. Kulta on keltainen, koska sen elektronit käyttäytyvät eri tavoin. Ainoa muu yleisesti käytetty metalli, jonka väri ei ole harmaa, on kupari. Myös cesiumilla on kullan kaltainen väri, mutta sitä ei käytetä yleisesti metallina, koska se reagoi veden kanssa.

Kulta on melko hyvä sähkönjohdin, mutta ei yhtä hyvä kuin kupari tai hopea. Kupariset ja messinkiset sähköliittimet, erityisesti tietokone- ja audio/videolaitteissa käytettävät liittimet, pinnoitetaan usein kullalla korroosionkestävyyden vuoksi.

Nancy Johnson ja hänen olympiakullansa

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on kulta?

K: Mikä on kullan kemiallinen symboli?

K: Miksi kulta on tärkeää?

K: Mitä kullan louhintamenetelmiä käytetään?

K: Mistä suurin osa maapallon kullasta löytyy?

K: Mikä on natiivimetalli?

K: Missä ovat maailman syvimmät kaivosmiesten työpaikat?

Hae kirjaimella