Kulta

Ominaisuudet

Kulta on keltaista, kiiltävää, suhteellisen pehmeää, erittäin helposti muokattavaa, ja hyvin sähköä johtavaa. Se on hyvin taottavaa ja venyvää: yhdestä grammasta kultaa (esim. noin 5 mm halkaisijaltaan oleva kuula) voi tehdä 4 neliömetriä lehtikultaa tai kahden kilometrin pituisen langan.
Kulta ei reagoi useimpien kemikaalien kanssa, mutta kuningasvesi ja kloori pystyvät syövyttämään sitä.
Kulta on erittäin haluttua ainetta teollisuuden käyttöön, koska se osaltaan mahdollistaa elektroniikan valmistuksen sähkönjohtavuutensa ansiosta.
Metallinen kulta on myrkytöntä eikä sillä ole ärsyttävää vaikutusta. Se ei liukene vatsassa, siksi sitä voidaan käyttää ruoan lisäaineena. Se ei aiheuta elimistössä mitään reaktioita, vaan tulee muuttumattomana ulos. Kullan E-koodi on 175.
Kulta ei ole täysin reagoimatonta, vaan muodostaa useita yhdisteitä, kuten esimerkiksi syanidikomplekseja, klorideja ja oksideja. Liukoiset kultayhdisteet, kuten kultaamisessa käytettävä kaliumtetrasyanoauraatti ovat myrkyllisiä ja aiheuttavat maksa- ja munuaisvaurioita.
Kulta on painavampaa kuin lyijy. Kulta painaa 19,32 tonnia kuutiometriä kohden, mutta lyijy vain 11,34 tonnia.
Kullan väri on poikkeuksellisen keltainen, toisin kuin lähes kaikki muut metallit kuparia ja cesiumia lukuun ottamatta. Kulta-atomin uloimmat elektronit värähtelevät eräänlaisena ”plasmana”, ja värähtelyä vastaa energiataso ja taajuus. Muilla metalleilla värähtelytaajuus on ultraviolettialueella, mutta kullan tapauksessa on näkyvän valon alueella. Jos elektronien rata laskettaisiin klassisen mekaniikan mukaan, kullankin pitäisi olla harmaata, kuten samaan ryhmään kuuluva hopea, jonka d-orbitaali (4d) on myös täynnä. Kun suhteellisuusteoria otetaan laskuihin mukaan, havaitaan, että sisemmät s-, ja p-orbitaalit ovat vakaampia ja ulommat d-, ja f-orbitaalit epävakaampia ja harvempia. Kullan tapauksessa 5d-orbitaalin laajeneminen johtaa matalampaan energiaan, suurempaan aallonpituuteen ja edelleen keltaiseen väriin.

Isotoopit

Kaikki luonnon kulta koostuu alkuaineen ainoasta pysyvästä isotoopista ¹⁹⁷Au. Kullalle tunnetaan 37 radioisotooppia, joiden massaluvut ovat välillä 170–206. Niistä pitkäikäisin on vuonna 1948 löydetty ¹⁹⁵Au, jonka puoliintumisaika on hieman yli 186 päivää. Isotoopit, joiden massat ovat alle 197, hajoavat β⁺-hajoamisella, α-hajoamisella ja harvoin protonin emissiolla, poikkeuksena ¹⁹⁵Au, joka hajoaa elektronisieppauksella. Raskaammat radioisotoopit massaluvun 197 jälkeen hajoavat pelkästään β⁻-hajoamisella. Kullan isotoopeilla on lisäksi runsaasti ydinisomeereja.

Esiintyminen

Kultaa esiintyy maapallolla niin ytimessä kuin vaipassa ja kuoressakin. Ytimen kulta on peräisin maapallon syntyajoilta, ja se vajosi sinne muiden raskaiden metallien kuten raudan tapaan. Maankuoressa ja vaipassa oleva kulta on peräisin 3,9 miljardia vuotta sitten maahan iskeytyneistä meteoriiteista.
Hyödynnettävissä oleva kulta esiintyy maankuoressa, irrallisina kultahippuina maaperässä, sekä meressä. Kulta esiintyy luonnossa yleensä metallisena, sekä lähes puhtaana kultana että metalliseoksina. Yleisimmin kulta esiintyy seoksena hopean kanssa, mutta vähäisissä määrin myös kuparin, raudan ja palladiumin kanssa. Maanpinnan kulta on muodostunut syvällä maankuoressa, josta se on noussut veden mukana ylös ja kiteytynyt, yleensä kvartsin sisään. Kun eroosio ja kemiallinen rapautuminen kuluttavat kalliota, kultasuonet paljastuvat ja kulta irtoaa ajan myötä. Näin syntyneet kultahiput asettuvat maaperään ja joenuomiin.
Alle kaksi prosenttia kullasta esiintyy kultahippuina. Kultahiput ovat 20–23 karaatin kultaa. Suurin koskaan löydetty kultahippu oli Australian Victoriasta vuonna 1869 löydetty ”Welcome Stranger”, jonka nettopaino oli 72,02 kilogrammaa. Suurin yhä olemassa oleva kultahippu on 27,21 kilogramman painoinen ”Hand of Faith”, joka löydettiin Victoriasta vuonna 1980. Suurin Suomesta löytynyt hippu on vuonna 1935 löytynyt 393-grammainen ”Evert”.
Maailman valtamerissä on yli kymmenen miljoonaa tonnia kultaa, mutta sen pitoisuus on hyvin alhainen, eikä sen erottelu ole ollut kannattavaa.

Malminetsintä ja kaivostoiminta Suomessa

Vuonna 2008 Suomesta tunnettiin yli 200 kairauksin todettua kulta-aihetta. Geologian tutkimuskeskuksen tietokantaan on sisällytetty kulta-aiheet, joissa on kairaamalla tai muuten todettu yli yhden metrin paksuinen lävistys kultamineralisaatiosta.
Malmi on kalliomassa, joka voidaan taloudellisesti kannattavasti hyödyntää sen sisältämien arvometallien tai -mineraalien vuoksi. Suomen yli 200:sta kulta-aiheesta vain muutama on tähän mennessä täyttänyt nämä vaatimukset ja niitä voitaisiin kutsua varsinaisiksi malmiesiintymiksi. Monissa tapauksissa hyödynnettäviä metalleja tai mineraaleja on useita, ja hyödynnettävien ainesten yhteisarvo saattaa ratkaista sen, onko kohde malmia vai ei. Useimmissa kultamalmeissa kulta on joko ainoa tai ylivoimaisesti merkittävin arvometalli.
Kallioperän kivilajeissa, vaikkapa graniitissa tai liuskeessa, on kultaa 1,5 milligrammaa (ppb) tonnissa. Jotta kalliomassa olisi kultamalmi, on kivessä oltava tuhatkertaisesti kultaa ”tavalliseen kiveen” verrattuna. Jo pari grammaa kultaa tonnissa saattaa riittää malmiksi, jos malmikiveä on vähintään miljoonia tonneja, ja jos louhinta voidaan tehdä helposti avolouhintana. Mikäli kullan rikastaminenkaan ei vaadi erikoismenetelmiä, ja mikäli lähellä on laadukasta infrastruktuuria, voi kultamalmi olla louhintakelpoista. Mikäli esiintymä on pieni, avolouhinta kannattanee vasta pitoisuuksilla 3–10 grammaa (ppm) kultaa tonnissa. Maanalainen louhinta tai ongelmallinen, kallis rikastus vaativat samoilla malmimäärillä usein kaksinkertaisen tai suuremmankin kultapitoisuuden kuin edellä mainituissa edullisissa tapauksissa. Olennaista ja ratkaisevaa on kullan hinta – mitä korkeampi hinta, sitä suuremmin kustannuksin metallin tuotanto kannattaa.
Suomessa on ollut kultakaivos Haverissa Ylöjärvellä, Saatto­porassa Kittilässä, Pahtavaarassa Sodankylässä, ja Kutemassa Orivedellä. Kanadalainen kaivosyhtiö Agnico-Eagle Mines avasi Euroopan suurimman kultakaivoksen Kittilän Suurikuusikkoon vuonna 2008. Kaivos tuottaa noin 5 000 kiloa kultaa vuodessa. Pahtavaaran ja Oriveden kaivokset ovat 2011 uudelleen tuotannossa. Myös Huittisissa (Jokisivu) tuotetaan kultamalmia, jota rikastetaan Vammalan rikastamolla Oriveden Kutemajärven malmin ohella. Vuonna 2011 Ilomantsissa (Pampalo) ja Raahessa (Laiva) avattiin kaivokset.
Suomen Lapissa harjoitetaan kullanhuuhdontaa konekaivuna ja käsinkaivamalla. Suurin osa kullanhuuhtojista toimii harrastepohjalla ja kyse on virkistystoiminnasta. Lisäksi Lapissa toimii muutamia konekaivajia, joille kullanhuuhdonta on joko sivutoimi tai pääasiallinen elinkeino. Suomen Lapin konekaivajien vuosittain nostama kultamäärä on muutamia kymmeniä kiloja. Lapin kullalla on oma arvo, ja kauniin hipun markkinahinta voi olla moninkertainen sen sisältämän metallin hintaan verrattuna.

Käyttötarkoitukset

Kultaa käytetään muun muassa koruihin, hammaspaikkoihin ja aiemmin myös proteeseihin. Hyvän sähkönjohtavuuden ja korrodoitumattomuuden takia kultaa käytetään myös elektroniikkateollisuudessa mm. liitin- ja kytkinpinnoissa. Kulta on aiemmin ollut ensisijainen reuman hoidossa sekä pistoksina että suun kautta, vaikka kultayhdisteiden vaikutustavat eivät ole täysin selviä.
Aito kultaesine varustetaan virallisella leimalla, josta ilmenee yleensä pitoisuus, valmistaja ja valmistusvuosi.
Kultaus on menetelmä, jossa esine pinnoitetaan lehtikultakerroksella, jonka paksuus on vain 0,0001 millimetriä. Kultausmenetelmiä on kaksi: vesikultaus ja öljykultaus. Vesikultauksessa pinta puhdistetaan aluksi usealla hienojakoisella liimakittikerroksella, jotta se ei epätasaisena rikkoisi haurasta lehtikultaa. Liimakitti voidaan värjätä sivelemällä pintaan pulimenttikerroksia. Sen jälkeen pintaan sivellään kullan laskuviinaa, jossa on spriitä, vettä ja hiukan liimaa. Kultalehti lasketaan tämän kerroksen päälle ja kiillotetaan akaattikärkisellä kynällä, kun se on kuivunut. Öljykultauksessa pinta maalataan aluksi kiinnitysaineella, joka on tartuntaöljyä. Öljyn kuivuttua silkkipaperista irrotettu siirtokulta asetellaan paikalleen.

Historia

Itä-Euroopassa käytettiin kultaa koriste-esineissä 4000-luvulla eaa. Sumerilaiset käyttivät kultaa monentyylisissä koruissa 3000-luvulla eaa. Muinaiset egyptiläiset käyttivät Nubiasta louhittua kultaa ja hautasivat varhaisten dynastioidensa kuninkaat kultaesineiden kanssa. Kullasta tuli vuoteen 1500 eaa. mennessä kansainvälisen kaupan vaihdantaväline. 11,3-grammainen sekeli oli Lähi-idässä yleinen raha: se oli tehty elektrumista, metalliseoksesta, jossa oli kaksi kolmasosaa kultaa ja yksi kolmasosa hopeaa.
1200-luvulla eaa. Egyptissä opittiin kullan työstäminen lehtikullaksi sekä sen kovuuden ja värin muuttaminen sekoittamalla se muihin metalleihin. Mustanmeren seuduilla opittiin kultahiukkasten erottaminen jokihiekasta lampaantaljojen avulla. 1000-luvulla eaa. suorakulmaisista kultapaloista tuli Kiinassa virallinen raha. 500-luvulla eaa. Lyydiassa Vähä-Aasiassa lyötiin ensimmäiset kultakolikot.
200-luvulla eaa. roomalaiset kartuttivat kultavarantojaan kaivamalla kultaa Espanjan vuorilta. Julius Caesar toi Gallian-sotaretkeltään Roomalle runsaasti kultaa, ja vuonna 50 eaa. Roomassa alettiin painaa aureus-kultakolikkoa.
Vuonna 1284 venetsialaiset alkoivat lyödä kultadukaattia, josta tuli maailman käytetyin kolikko viideksi sadaksi vuodeksi. Samalla Britanniassa alettiin lyödä floriinia ja myöhemmin muitakin kultakolikoita, kuten guineaa.
1500-luvulla espanjalaiset alkoivat tuoda kultaa vasta löydetystä Amerikasta, jonne he menivätkin suureksi osaksi kullan vuoksi. Konkistadori Francisco Pizarro vangitsi inkakuningas Atahualpan ja sai tästä lunnaaksi huoneellisen inkavaltakunnalta kerättyjä kultaesineitä, jotka sulatettiin rahaksi Espanjassa. Portugalin siirtomaasta Brasiliasta tuli maailman suurin kullantuottaja vuoteen 1720 mennessä. Espanjan ja Portugalin siirtomaistaan tuoma kulta ei pysynyt kuitenkaan Euroopassa, vaan se käytettiin mausteiden, teen, silkin ja muiden ylellisyystuotteiden ostamiseen Aasiasta. Espanjan uusi valtava kultavarallisuus ei tehnyt Espanjasta vaurasta maata vaan johti tuhlaukseen ja näivetti maan oman tuotannon.
Venäjän Jekaterinburgin kvartsijuonista löydettiin kultaa vuonna 1744, minkä seurauksena Venäjän kullantuotanto elpyi. 1800-luku oli suurten kultaryntäysten aikaa. Yhdysvaltojen Kaliforniasta löydettiin kultaa vuonna 1848, mikä aloitti Kalifornian kultaryntäyksen. Australian Uudesta Etelä-Walesista löydettiin kultaa vuonna 1850. Etelä-Afrikan kultaesiintymät löydettiin vuonna 1868: Sen jälkeen lähes 40 % kaikesta kullasta on louhittu Etelä-Afrikasta. Vuonna 1898 löydettiin kultaa Alaskasta, mistä seurasi Klondiken kultaryntäys.
80 % kaikesta koskaan tuotetusta kullasta on tuotettu vuoden 1910 jälkeen. On arvioitu, että jos kaikki koskaan tuotettu kulta valettaisiin kuutioksi, sen sivu olisi 20 m (eli 8 000 m³).

Symbolisia merkityksiä

Harvinaisuutensa, kauniin värinsä ja kiiltonsa sekä kemiallisen kestävyytensä vuoksi kultaa on kautta aikojen pidetty hyvin arvokkaana materiaalina. Siitä on sananparsissakin tullut monien arvokkaiden asioiden sekä myös rikkauden ja vallan ehkä merkittävin symboli. Siitä on tehty myös kuninkaiden kruunut ja muut vallan symbolit. Urheilukilpailuissakin kultamitali on ensimmäinen palkinto. Kultakannan aikana se oli myös rahajärjestelmän perustana. Toisaalta kullan suuri arvostus on jo vanhoina aikoina herättänyt myös arvostelua, ja eräissä yhteyksissä kullasta on tullut myös ahneuden ja muiden kielteisten asioiden vertauskuva, mitä osoittavat esimerkiksi taru kuningas Midaksesta ja Vanhan testamentin kertomus kultaisesta vasikasta.