Kulta

Kulta on alkuaine, joka kuuluu metallien ryhmään. Kullan järjestysluku on 79 ja kemiallinen merkki Au (, ’hohtava sarastus’). Kulta kuuluu siirtymämetalleihin ja jalometalleihin. Kultaa on käytetty tuhansien vuosien ajan vaihdon välineenä sekä kolikkojen ja korujen materiaalina, ja nykyisin sitä käytetään muun muassa elektroniikkateollisuudessa sähkönjohtavuutensa, mutta ennen kaikkea hapettumattomuutensa ja hyvän lämmönjohtokykynsä vuoksi. Kulta on myös suosittu sijoituskohde.

Ominaisuudet 
Kulta on keltaista, kiiltävää, suhteellisen pehmeää, erittäin helposti muokattavaa, ja hyvin sähköä johtavaa. Se on hyvin taottavaa ja venyvää; yhdestä grammasta kultaa - kuten noin 5 mm halkaisijaltaan olevasta kuulasta - voidaan tehdä 4 neliömetriä lehtikultaa tai kahden kilometrin pituinen kultalanka.
Kulta ei reagoi useimpien kemikaalien kanssa, mutta kuningasvesi ja kloori pystyvät syövyttämään sitä.

Kulta on erittäin haluttua  materiaalia teollisuuden käyttöön, sillä se osaltaan mahdollistaa elektroniikassa tehokasta lämmönsiirtoa ja heikosti hapettuvana liitinten pitkäikäisyyttä. Kultaa ei käytetä sähkönjohtavuutensa vuoksi - kuten usein luullaan, sillä hopea on parempi johde ja myös edullisempaa.

Metallinen kulta on myrkytöntä eikä sillä ole ihoa ärsyttävää vaikutusta. Se ei liukene vatsassa, siksi sitä voidaan käyttää ruoan lisäaineena (yleensä näyttävyyden vuoksi). 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 ja lyijy 11,34 tonnia. Yksi kuutio vettä painaa yhden tonnin.

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 näkyvän valon alueella. Jos elektronien rata laskettaisiin klassisen mekaniikan mukaan, kullankin pitäisi olla harmaata, kuten 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, matalampaan taajuuteen ja täten näkyvän valon alueelle ja 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.

Tuottaminen 

Soran seassa toisinaan esiintyvät kulta­hiput on jo tuhansia vuosia sitten kyetty erottamaan huuhtomalla.
Malmeista, joissa sitä on vain pieninä pitoisuuksina, se voidaan erottaa muun muassa syanidi-, klooraus- tai amalgaamiprosessilla:

 Syanidiprosessissa kulta reagoi natriumsyanidiliuoksessa muodostaen natriumsyanoauraattia, joka pelkistetään elektrolyyttisesti.
 Kloorausprosessissa malmi reagoi kloorin kanssa korkeassa lämpötilassa muodostaen kulta(III)kloridia (AuCl3). Liuos pelkistetään vetysulfidilla, jolloin saadaan kultasulfidia, joka voidaan puhdistaa sulattamalla.
 Amalgaamiprosessissa kulta liuotetaan lietteestä amalgaamiksi elohopeaan ja erotetaan siitä tislaamalla.
 Booraksimetodissa kullan sulamislämpötilaa lasketaan booraksin avulla, jotta se voidaan sulattaa jopa pelkän kaasupuhaltimen avulla. Keksitty Ruotsissa, käytössä muun muassa Filippiineillä.
 Pelkistämällä oksaalihapolla tai muulla vastaavalla aineella kulta(III)kloridiliuoksesta saatua hienojakoista kultaa on kutsuttu nimellä kultasieni.

Tuotanto 
Vuoteen 2011 mennessä kultaa on tuotettu arviolta 171 miljoonaa kiloa, noin 27 grammaa jokaista maapallon ihmistä kohti. Vuotuinen kullan tuotanto on vakiintunut noin 2,5 miljoonaan kilogrammaan.

Suurimmat kullantuottajamaat vuonna 2012 olivat:

Kullan tuotanto kilogrammoissa maailmanlaajuisesti vuonna 2006:

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.

Kullan puhtausasteet 

Kultaesineitä ei yleensä valmisteta puhtaasta kullasta vaan erilaisista kultaseoksista. Tavallisimmin seosaineina käytetään hopeaa ja kuparia. Yleisimmissä Suomessa käytetyissä kultaseoksissa on kuparia ja hopeaa yhtä paljon. Seosaineita käytetään metalliseoksen lujittamiseksi ja hinnan laskemiseksi. Seoksen lujittuminen edellyttää, että seoksessa on sekä kuparia että hopeaa.

Kultaseosten kultapitoisuutta mitataan perinteisesti karaatteina eli kahdeskymmenesneljäsosina. Toisin kuin jalokivillä, kullan karaatti ei ole siis ole massan vaan seoksen kultapitoisuuden yksikkö. Puhdas kulta on 24 karaatin kultaa ja esimerkiksi 22 karaatin kulta sisältää kultaa 22/24 = 91,6 %. Kultaesineisiin lyötävissä leimoissa kultapitoisuutta ei kuitenkaan ilmoiteta karaatteina vaan promilleina. Suomessa leimoihin merkittävät kultapitoisuudet ovat 375, 585, 750, 916 ja 999, mitkä vastaavat 9, 14, 18, 22 ja 24 karaattia. Tällöin esineen kultapitoisuuden on oltava vähintään niin monta promillea kuin leima osoittaa; poikkeamat alaspäin eivät ole sallittuja. Seoksen kulta­pitoisuus voidaan määrittää kulta­kokeella.

Puhtaan kullan tiheys on 19,32 g/cm³ ja sulamispiste 1 064 °C. Seossuhteella 50 % Ag / 50 % Cu seostettujen kultaseosten tiheydet ovat:

 Au585 13,5 g/cm³
 Au750 15,3 g/cm³
 Au900 17,3 g/cm³
 Au916 17,6 g/cm³

Kultaseosten väri 
Puhdas kulta on keltaista, kuten myös yleisimmin käytetyt kultaseokset, keltakulta, joissa seosaineena on sekä kuparia että hopeaa. Eri seosmetalleja käyttämällä voidaan kuitenkin valmistaa myös muunvärisiä kultaseoksia. Sellaisia ovat:
 valkokulta, jossa kultaan on seostettu nikkeliä tai palladiumia
 punakulta, jossa kultaan on seostettu yksinomaan tai lähes yksinomaan kuparia
 viherkulta, jossa kultaan on seostettu noin 30–40 % hopeaa, mutta ei sanottavasti kuparia

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.

Kullan arvostus 

Kullan hinta noteerataan yleensä yksikössä: USD/troy oz (99,98 % Au). (Troy oz = troy-unssi = 31,1034768 grammaa.)

Kultakolikkoina kultaa on käytetty vuosituhansien ajan ja yhä edelleen sillä voidaan katsoa olevan rahantapainen arvo, vaikkei minkään maan valuutta enää virallisesti olekaan sidottu kultaan. Kultaa voidaan pitää neljäntenä maailmanvaluuttana Yhdysvaltain dollarin, euron ja jenin lisäksi. Kullalla on valuuttakoodi XAU, joka vastaa yhtä unssia kultaa. Suuri määrä kultaa on talletettuna keskuspankkien kassaholveissa. Suomen Pankin kultavaranto on pysynyt pitkään 49 tonnissa.

Kultaan halutaan sijoittaa, koska se on ollut ihmiskunnan yleisin vaihdannan väline yli 6 000 vuoden ajan. Historiallisesti kulta on säilyttänyt arvonsa huonoina aikoina (lamat, sodat) ja suojannut jossain määrin inflaatiota vastaan. Kultaan voi sijoittaa ostamalla kultaharkkoja tai -kolikoita tai sekä sijoittamalla erilaisiin kultaan sidottuihin rahastoihin tai johdannaisiin. Vuodesta 2000 lähtien fyysinen sijoituskulta on ollut Suomessa arvonlisäverosta vapaata. Sijoituskullan kultapitoisuuden on kolikkojen osalta oltava vähintään 900 promillea ja laattojen/harkkojen osalta vähintään 995 promillea.

Katso myös 
 Alkemia
 Luettelo maailman kultavarannoista
 Kulta (heraldiikka)

Lähteet 

Tina Frederiksen: Tieteen maailma uusin silmin, Tieteen kuvalehti s. 86, nro 15/2008

Viitteet

Aiheesta muualla 

HS.fi Alkuaineet – Kulta villitsi kaikki sivilisaatiot 
Periodictable: Technical data for Gold 
)
Human Metabolome Database (HMDB): Gold 
Mindat: Gold 
Webmineral: Gold Mineral Data 
Webmineral: Mineral Species containing Gold (Au) 
Americanelements: Gold Technical and Safety Data 
Handbook of Mineralogy: Gold (pdf) 
Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Databases: Gold 
London Metal Exchange: Gold price 
InfoMine: Gold Prices and Gold Price Charts 

Seulonnan keskeiset artikkelit