طلا

ریخت‌شناسی

طلا شکل کریستالی ویژه‌ای ندارد (اصطلاحاً آمورف یا بی شکل). در طبیعت معمولاً در میان سنگ‌های آتشفشانی و گاهی در میان رسوبات رودخانه‌ای و دریاچه‌ای یافت می‌شود. در سنگ‌های آتشفشانی به شکل دندریتی دیده می‌شود و در رسوبات به صورت دانه‌های ریز و درشت. اولین و بارزترین مشخصهٔ طلا، رنگ زرد و برق فلزی آن است. اما در موارد بسیار زیادی ممکن است با طلای ابلهان یا پیریت اشتباه گرفته شود. مهم‌ترین تفاوت در زمان این تشخیص، خاصیت چکش خواری طلا است. در حالی که پیریت با ضربهٔ چکش، خرد می‌شود، طلا در برابر ضربه تنها کمی تغییر شکل می‌دهد.
لازم به ذکر است طلا از نظر کریستالوگرافی در رده FCC قرار دارد.

ویژگی‌ها

طلا شکل‌پذیرترین ماده‌است. یک گرم از این عنصر را می‌توان آن قدر چکش زد تا به اندازهٔ یک ورق با مساحت یک متر مربع پهن شود یا یک اونس را به اندازهٔ ۳۰۰ پا پهن کرد. برگهٔ طلا می‌تواند آن قدر نازک شود تا در پایان شفاف شود در این صورت نور گذرا از آن به رنگ آبی مایل به سبز خواهد بود چون طلا به شدت نور زرد و قرمز را باز می‌تاباند. چنین ورقه‌های نیمه شفافی به خوبی پرتوهای فروسرخ را باز می‌تاباند، این ویژگی در پوشش‌های محافظ در برابر پرتوهای فروسرخ یا پرتوهای گرمایی مانند لباس‌های محافظ در برابر گرما یا در برابر خورشید مانند لباس فضانوردان به کار می‌آید.
طلا می‌تواند با بسیاری از فلزها آلیاژ شود. این آلیاژها در بدست آوردن سختی و نرمی‌های گوناگون، دمای ذوب مناسب، پدید آوردن رنگ دلخواه و دیگر کاربردهای فلزشناسی مورد نیازند. طلا رسانای خوب گرما و جریان برق است. از نظر شیمیایی رطوبت هوا و واکنشگرهای ناب خورنده بر آن بی‌اثرند. به همین دلیل در ساخت سکه و گوهرسازی بسیار مناسب است و البته می‌توانند پوشش مناسب برای دیگر فلزهای واکنش پذیر باشد. دارای میل ترکیبی بسیار پایینی است و در برابر بیشتر اسید و بازها ایستادگی می‌کند. می‌توان گفت طلا عنصری حل نشدنی است هرچند که در تیزاب سلطانی می‌توان آن را حل کرد.
اکسیدهای معمول طلا عبارتند از طلای یک و سه بار مثبت یا طلا(I) و طلا(III). یون‌های طلا در محلول به آسانی کاهیده می‌شوند در صورت افزودن هر فلز دیگری در نقش عامل کاهش، می‌بینیم که فلز افزوده اکسید و حل می‌شود در مقابل فلز جامد طلا در ظرف ته‌نشین می‌شود.
طلای پالودهٔ باکیفیت، بی بو، بی مزه و پایدار در برابر خوردگی است. طلا چگالی بالایی دارد، یک مترمکعب از آن ۱۹٬۳۰۰ kg وزن دارد. برای مقایسه: چگالی سرب 11,340 kg/m۳ و چگالی سنگین‌ترین عنصر یعنی اسمیم 22,610 kg/m۳ است.

رنگ

در حالی که بیشتر فلزهای پالوده (خالص) به رنگ خاکستری، نقره‌ای یا سفید اند، طلا به رنگ زرد است. این رنگ نشان می‌دهد که چه میزان الکترون‌های تراز والانسی آزادند و در شمار انبوه به این سو و آن سو می‌روند (پلاسمون). بسامد این جابجایی‌ها در بیشتر فلزها در بازهٔ فرابنفش است اما برای طلا در بازهٔ نور دیدنی (مرئی) می‌افتد. این به دلیل اثرهای نسبیتی-کوانتومی در ابر الکترونی پیرامون اتم طلا است.
رنگ پیش‌بینی شده توسط مدل کوانتومی (غیرنسبیتی) برای طلا سفید و همانند نقره است، اما وارد کردن اثرات اختلالی نسبیتی می‌تواند رنگ زرد خاص فلز طلا بر خلاف رنگ سفید یا نقره‌ای بیشتر فلزات دیگر را توجیه کند. همان‌طور که در شکل دیده می‌شود، طیف نور بازتاب‌شده از فلزاتی نظیر نقره (Ag) یا آلومینیوم (Al) در بازهٔ طول موج نور مرئی (۴۰۰ تا ۸۰۰ نانومتر) ثابت بوده و این فلزات همهٔ رنگ‌ها را با شدت یکسان بازتاب می‌کنند و بنابراین سفید دیده می‌شوند. اما طلا، نور آبی (طول موج‌های حدود ۴۰۰ نانومتر) را بیشتر از بقیه رنگ‌ها جذب کرده و در نتیجه زرد رنگ دیده می‌شود.

گذار اتمی متناظر به این جذب، گذار 5d-6s است. در اتم‌های نقره (Z=۴۷) و آلومینیوم (Z=۱۳) اثرات نسبیتی وجود دارند اما آن‌قدر قوی نیستند تا با افزایش فاصلهٔ انرژی دو اربیتال 6s و 5d، این‌گذار را به طول موج‌ها مرئی منتقل کنند. اما در طلا (Z=۷۹)، این‌گذار در حوالی نور آبی اتفاق افتاده و رنگ ویژهٔ زرد رنگ طلا را ایجاد می‌کند.
آلیاژهای رنگی طلا مانند طلای قرمز را می‌توان با افزودن اندکی مس و نقره بدست آورد. مثلث کناری رنگ‌های گوناگون آلیاژهای نقره-طلا-مس را نشان می‌دهد. آلیاژهای دیگر طلا مانند نیکل و پالادیم هم در گوهرسازی تجاری مهم اند چون با کمک آن‌ها به آلیاژ طلای سفید دست می‌یابیم. افزودنی‌های دیگر مانند منگنز، آلومینیم، آهن، ایندیم و... می‌توانند رنگ‌های دیگری از طلا بدست آوردند که چندان معمول نیست و کاربردهای دیگری دارد.
طلای سبز : در صورت ترکیب فلز طلا با فلز روی، رنگ طلا به سمت رنگ سبز میل می‌کند و هرچه درصد فلز روی بالاتر رود میزان سبزی هم بیشتر می‌شود.
طلای بنفش: از ترکیب فلزهای طلا و آلومینیوم با نسبت یک اتم طلا در مقابل دو اتم آلومینیوم فلزی با رنگ جذاب ارغوانی ایجاد خواهد شد. در واقع ۷۹ درصد ترکیب فوق طلا است که ۱۸ عیار ارزیابی می‌شود.

ایزوتوپ

تنها ایزوتوپ پایدار و طبیعی طلا ۱۹۷Au است. بیش از این، طلا دارای ۳۶ ایزوتوپ پرتوزا است که همگی به صورت آزمایشگاهی پدید می‌آیند و در بازهٔ جرم اتمی ۱۶۹ تا ۲۰۵ جای دارند. پایدارترین آن‌ها ۱۹۵Au است که نیمه‌عمر ۱۸۶٫۱ روزی دارد. از همه ناپایدارتر ۱۷۱Au است که پروتون می‌تاباند و نیمه‌عمرش 30 µs است. بیشتر ایزوتوپ‌های پرتوزای طلا که جرم اتمی زیر ۱۹۷ دارند در اثر واپاشی آلفا، β+ و پروتون از میان می‌روند. ۱۹۵Au که با جذب الکترون از میان می‌رود و ۱۹۶Au که بیشتر با جذب الکترون (۹۳٪) و کمتر با واپاشی β- از میان می‌رود (۷٪)، تنها استثناهای این پدیده‌اند. همهٔ ایزوتوپ‌های پرتوزای طلا با جرم اتمی بالاتر از ۱۹۷ با واپاشی β- از میان می‌روند.
دست کم ۳۲ هستهٔ همپار شناخته شده‌است که جرم اتمی در بازهٔ ۱۷۰ تا ۲۰۰ داشته‌اند. در میان این بازه تنها ۱۷۸Au, ۱۸۰Au, ۱۸۱Au, ۱۸۲Au, and ۱۸۸Au همپار ندارند. پایدارترین همپار طلا ۱۹۸m۲Au با نیمه عمر ۲٫۲۷ روز و ناپایدارترین ۱۷۷m۲Au با نیمه عمر ۷ ns است. ۱۸۴m۱Au با سه واپاشی  β+، گذار ایزومری (تابش گاما) و واپاشی آلفا رو به نابودی می‌گذارد. هیچکدام دیگر از همپار یا ایزوتوپ‌های طلا از سه راه واپاشی نابود نمی‌شوند.

جواهرسازی

به دلیل نرمی بالای طلای خالص (عیار ۲۴) آن را با فلزهای دیگر آلیاژ می‌کنند تا استحکام، شکل‌پذیری و خواص دیگر آن بهبود یابد. مس رایجترین فلز در آلیاژهای طلاست و باعث قرمزتر شدن رنگ آلیاژ می‌شود. میزان طلای موجود در هر آلیاژ از واحد ۲۴ یا واحد ۱۰۰۰ بیان می‌شود. طلای ۱۸ عیار به معنی ۱۸ واحد طلا و ۶ واحد فلز دیگر و طلای ۹۰۰ به معنی ۹۰۰ واحد طلا و ۱۰۰ واحد فلز دیگر است.
طلای با عیار ۱۸ که دارای ۲۵٪ مس باشد در طلاسازی سنتی و باستانی روسیه دیده شده‌است. این طلا که قرمز رنگ است برای عموم مردم کاربرد ندارد. طلای ۱۴ با آلیاژ طلا-مس رنگی همانند برخی آلیاژهای برنز دارد که از هر دوی آن‌ها در ساخت نشان پلیس استفاده می‌شود. از آمیختن طلا با آهن به طلای آبی و از طلا با آلومینیم به طلای بنفش می‌رسیم. این رنگ‌های طلا مگر در کارهای بسیار ویژهٔ گوهرسازی، کاربرد چندانی ندارند. طلای آبی تُرد است و به سختی می‌توان با آن کار کرد.
طلای ۱۸ و ۱۴ که تنها از آلیاژ طلا-نقره ساخته شده باشند رنگ زرد مایل به سبز دارند و با نام طلای سبز شناخته می‌شوند. طلای سفید از آمیختن طلا با فلزهای سفیدرنگ مثل نقره، پالادیم یا نیکل بدست می‌آید. البته رنگ درخشان طلای سفید رنگ واقعی آن نیست بلکه به دلیل روکش رودیم (فلزی از گروه پلاتین) است که بر روی آن کشیده می‌شود. از انواع رایج طلای سفید، طلای ۱۸ عیار دارای ۱۷٫۳٪ نیکل، ۵٫۵٪ روی و ۲٫۲٪ مس است که به رنگ نقره دیده می‌شود.
با توجه به قیمت بالای پالادیم (معمولاً یک‌سوم تا نصف قیمت طلا) آلیاژهای پالادیم از آلیاژهای نیکل طلای سفید گران‌بهاتر هستند. طلای سفید با عیار بالا نسبت به نقره و نقرهٔ استرلینگ، در برابر خوردگی پایداری بسیار بیشتری دارد. پیشهٔ ویژه‌ای در ژاپن وجود دارد که در آن تلاش می‌شود به صورت لایه لایه رنگ‌های گوناگون به طلا دهند با کمک آن ابزارهای چیدمان چوبی را زیبا کنند. در سمت چپ یک نمونه از این رنگ آمیزی‌های لایه لایه با طلا را می‌توانید ببینید.

پزشکی

برپایهٔ نشانه‌های به جای مانده، طلا کهن‌ترین داروی دوران باستان بوده‌است (در یکی از منابع مربوط به پزشکان شمن) همچنین دیوسکوریدس هم آن را می‌شناخته‌است. در قرون وسطی باور بر این بود که طلا برای سلامتی مفید است و نمی‌شود ماده‌ای به این زیبایی و کمیابی به بدن آسیب برساند. امروزه هم برخی علوم خفیه و پزشکی جایگزین بر این باورند که طلا توان درمان دارد. «طلا کردن» در لغتنامه دهخدا این‌گونه تعریف شده‌است. «به اصطلاح اطبا آنچه بر اندام مالند رقیق آن را طلا و غلیظ آن را ضماد گویند و شعرا مطلق بر مالیدن و اندودن اطلاق کنند.» برخی از نمک‌های طلا ویژگی ضد التهابی دارند و در داروسازی و درمان ورم مفاصل و بیماری‌های مانند آن کاربرد دارند. داروهای تزریقی که پایهٔ طلا دارند کمک می‌کنند تا درد و ورم روماتیسم مفصلی و سل بهبود یابد. تنها نمک‌ها و ایزوتوپ‌های پرتوزای طلا ارزش دارویی دارند و فلز خالص طلا برای بدن کاری نمی‌کند.
آلیاژهای طلا در دندان‌پزشکی بازسازی به ویژه در پر کردن دندان و روکش همیشگی دندان (بجای یک دندان واقعی) کاربرد دارد. نرمی آلیاژهای طلا کمک می‌کند تا رویهٔ بالایی دندان آسیای پرشده با دندان بالا سری خود بیشتر هماهنگ شود و در مجموع نسبت به دیگر مواد پرکننده نتیجهٔ بهتری بدست آید. در برخی فرهنگ‌ها، دندان‌های پیشین را روکش طلا می‌کنند و این کار را می‌پسندند و برخی آن را نادرست می‌دانند.
طلای-۱۹۸ با نیمه‌عمر ۲٫۷ روز در درمان برخی گونه‌های سرطان و بیماری‌های دیگر با کمک پزشکی هسته‌ای به کار می‌آید.

الکترونیک

شمار الکترون‌های آزاد در فلز طلا، ۵٫۹۰×۱۰۲۲ cm-۳ است. طلا رسانای خوب جریان برق است که در جاهایی که با انرژی بالا روبروییم کاربرد دارد. در میان عنصرها تنها نقره و مس دارای رسانایی در یکای حجم بالاتر از طلایند اما طلا به دلیل پایداری اش در برابر خوردگی نسبت به این دو عنصر برتری دارد. برای نمونه می‌توان از سیم‌کشی پروژهٔ منهتن نام برد.
طلا در برابر حملهٔ مواد کلری آسیب‌پذیر است اما پایداری بالای آن در برابر اکسیدشدگی و خوردگی در محیط غیرکلری و اسیدهای غیرکلری باعث کاربرد صنعتی گستردهٔ این عنصر شده‌است. طلا در اتصالات برقی مانند کابل یواس‌بی صدا و تصویر به صورت یک لایهٔ پوششی نازک بکار می‌رود. البته کاربرد طلا در این زمینه در مقایسه با فلزهای جایگزین مانند قلع بسیار مورد بحث است. برخی از حرفه‌ای‌های صنعت صدا و تصویر بر این باورند که کاربرد طلا در اتصالات برای بسیاری از کاربران ضروری نیست و این کار تنها برای بازاریابی انجام می‌شود. به هر حال در اتصال‌های برقی کشویی یا در کلیدهایی که محیط بسیار نمور یا خورنده‌است یا در کاربردهایی که از دست رفتن ارتباط هزینهٔ زیادی به بار می‌آورد مانند فضاپیماها، موتور هواپیمای جت، ابزارهای مخابراتی یا برخی رایانه‌ها از طلا به فراوانی بهره برده می‌شود. همچنین شکل‌پذیری بالای این عنصر، سمی نبودن، رسانایی بالای آن در برگزیدنش مؤثر است. در پیوند بخش‌های گوناگون ابزارهای نیمه رسانا هم طلا به کار می‌رود.

استخراج طلا

با توجه به غلظت بسیار پایین طلا در بیشتر معادن، استخراج این فلز معمولاً در ذخایر بزرگی که به راحتی قابل معدن‌کاری هستند، مقرون به صرفه است. به‌طور کلی سنگ‌هایی که نیم میلیگرم در هر کیلوگرم (یک قسمت در هر دو میلیون قسمت) طلا داشته باشند می‌توانند برای استخراج اقتصادی باشند. بیشتر معادن روباز سنگ‌هایی با غلظت طلای یک تا پنج میلی‌گرم/کیلوگرم دارند اما در معادن زیرزمینی غلظت طلا حداقل ۳ میلی‌گرم/کیلوگرم است. میانگین هزینه‌های نقدی استخراج طلا در سال ۲۰۰۷ برای هر اونس تروا ۳۱۷ دلار و میانگین مجموع هزینه‌ها ۴۰۱ دلار بوده‌است. البته این هزینه‌های در معادن مختلف بسیار متغیر است. در حالی‌که میانگین قیمت طلا در همین سال ۶۰۳ دلار و کل تولید طلا نیز ۲۴۷۱ تن بود.

هجوم برای طلا

نزدیک به نیمی از طلای دنیا نزد دولت‌ها به صورت شمش (قطعه‌های طلا) نگهداری می‌شود. طلا همیشه ارزش خود را حفظ کرده‌است. از سال ۱۸۴۰ تا ۱۹۰۰ میلادی، هزاران نفر طی جریانی که به هجوم برای طلا یا تب طلا معروف شد، در کالیفرنیا، کلرادو، یوکون در کانادا، آفریقای جنوبی و استرالیا و از همه مهم‌تر جزایر هاوایی بخت خویش را برای دستیابی به طلا آزمودند.

آلودگی

تولید طلا با آلودگی‌هایی همراه‌است. سنگ معدن این عنصر علاوه بر طلا گاهی با سیانید سدیم یا جیوه هم همراه‌است. سیانید ماده‌ای به شدت زهرآگین است که اندکی از آن می‌تواند به آسانی هر جانوری را از پای درآورد. بخشی از سیانید همراه با طلا چه در کشورهای پیشرفته و چه در کشورهای در حال توسعه به بیرون نشت کرده و از راه رودخانه‌ها باعث آلودگی و مرگ آبزیان شده‌است. زیست شناسان این رویدادها را فاجعه‌های گستردهٔ زیست‌محیطی دانسته‌اند. هنگامی که از جیوه برای تولید طلا استفاده می‌شود، مقدارهای بسیار اندک ترکیبات جیوه هم می‌تواند وارد آب و آلودگی گستردهٔ آن شود. جیوه بدین وسیله و از راه خوراک‌های دریایی و ماهی‌ها به صورت متیل جیوه وارد چرخهٔ خوراک انسان می‌شود. مسمومیت جیوه باعث از کار افتادگی یا پایین آمدن کارایی بدون درمان مغز انسان می‌شود.
سی تُن سنگ معدن، زباله می‌شود تایک حلقهٔ انگشتر بدست آید. زباله‌های سنگ معدن طلا منبع بسیاری از عنصرهای سنگین مانند کادمیم، سرب، روی، مس، آرسنیک، سلنیم و جیوه‌است. اگر این عنصرها غلظت بیش از یک ppm در آب داشته باشند، آن آب برای خوراک انسان مناسب نخواهد بود. زباله‌های سنگ معدن طلا را به عنوان زباله‌های بلندمدت خطرناک در کنار ضایعات هسته‌ای در نظر می‌گیرند.
همچنین صنعت بیرون کشیدن طلا از سنگ معدن آن، بسیار انرژی بر است (۲۵ کیلووات ساعت برق برای یک گرم طلای تولیدی).

طلای آب شده

طلای آب شده یا به اختصار آب‌شده یک اصطلاح در بازار طلاست و منظور از آن طلاهای بازگشتی مردم (طلای خریداری شده طلافروشی ها) که جهت تولید مجدد ذوب می‌شوند را می‌گویند. شکل آن به صورت غیر منظم و عیار آن مختلف است و با ارسال آن به ری گیری، بعد از ذوب عدد صحیح عیار مشخص می‌گردد. 
معیار قیمت گذاری طلا با عیارهای مختلف در بازار ایران بر اساس طلای آب شدهٔ ۱۷ عیار ( یا طلای ۷۰۵ ) می‌باشد. چیزی که مرسوم است از اصطلاح آب‌شده در برابر سایر متفرقات طلا از قبیل النگو، انگشتر و سایر می‌باشد که به دلیل تفاوت اجرت و عیار هیچ یک معیار پایه‌ای برای بازار طلا نیستند. در ایران بر خلاف بازار طلای جهانی که قالب ۳۱.۱۰۳ گرمی از طلای خالص ۲۴ عیار معیار قمیت‌دهی مشتقات طلا هستند، تنها واحد گرمی طلای آب شده معیار می‌باشد. بر خلاف اصطلاح آب شده برای قیمت سنجی سایر متعلقات طلا، فرایند تبدیل طلای مستعمل به شمش تمیز را آب کردن می‌نامند.