טיבו וטיבעו של הזהב

מאת: פרופ' רפאל איקן
המחלקה לכימיה אורגנית, האוניברסיטה העברית, ירושלים
פורסם ב"סינתזיס" 9 , עמ' 28, יוני 1995.
הערה: במאמר שזורים קטעים ממאמרו של רפאל איקן בבטאון "מבט", 1993, מספר 37, וקטע מסיפרו של רפאל לוי "דבר מתוקן" בהוצאת אריאל ובאישור המחבר.
כידוע, הזהב נחשב ליסוד נדיר באופן יחסי בטבע. ריכוזו בסלעים מסוימים הוא 0.3 גרם לטון לערך, ובאחרים כארבעה מיליגרם לטון. צפיפותו הינה 19.3, ונקודת התכתו 1064 מעלות צלזיוס. הזהב נחשב למתכת "אצילה", היות ואינה חשופה לתהליכי בליה.

אומדן הייצור השנתי הינו 1500 טונות. כארבעים אחוזים מן הזהב הנכרה בעולם מקורו בדרום אפריקה ורובו מצוי באתר קטן יחסית המכונה WITWATERSTRAND, אשר הכריה בו הגיעה כבר לעומק של כארבעה קילומטרים. מקור עתיר זהב זה הולך ומתכלה והחברות מחפשות עתה אתרים רדודים וזמינים יותר. יופיו הנוצץ של הזהב והשתמרותו לאורך זמן משכה את האדם כבר מימי קדם. כך למשל, נמצאו פסלים וחפצי אמנות העשויים או המצופים זהב, בקיברו של תות אנח אמון. הסרקופאג' (ארון המתים) עשוי הזהב שקל מאה ועשרה קילוגרם! גם בארצות כמו תאילנד נמצאו פסלי בודהה שעשויים זהב. תכשיטי זהב מרהיבים נמצאו בקברים בדרום אמריקה, וכמויות גדולות של זהב הובאו מארצות אמריקה הדרומית לספרד, במאה החמש עשרה.

טהרת הזהב בסגסוגת מובעת בקרטים המבטאים כמות חלקי זהב טהור על כל עשרים וארבעה חלקים בסגסוגת. כלומר, זהב של עשרים וארבעה קרט הינו זהב טהור. השם קרט מובא בתלמוד, ומובנו מטבע או משקל קטן שהיה מקובל בימי קדם: "ביקשו דינרין קרטין ולא קבלו עליהן". במסכת יומא נאמר: "אמר רב חסדא שבעה זהבים הן: זהב, וזהב טוב, וזהב אופיר, וזהב מופז, וזהב שחוט, וזהב סגור, וזהב פרוים. זהב וזהב טוב, דכתיב וזהב הארץ ההוא טוב. זהב אופיר, דאתי מאופיר. זהב מופז, שדומה לפז. זהב שחוט, שנטווה כחוט. זהב סגור, בשעה שנפתח כל החנויות. זהב פרוים, שדומה לדם הפרים".

בימינו ישנן שש דרגות טוהר של זהב, והן תשעה, ארבעה עשר, שמונה עשר, עשרים ואחד, עשרים ושניים ועשרים וארבעה קרט. מוצרי הזהב בישראל מאומתים על ידי מכון התקנים הישראלי לפי הוראות התקן הישראלי הרישמי ת"י 299. הזהב משמש לייצור תכשיטים, לציפוי מעגלים חשמליים, להכנת כתרים ברפואת שיניים, ולהכנת מדליונים ומטבעות זהב. מקובל עתה לשמור מטילי זהב באוצר המדינה כערובה לשטרות כסף המודפסים על ידי הממשלות.

מקורות הזהב והפקתו:
הפקת הזהב מבוססת על העובדה שגרגרי הזהב כבדים יותר מאשר גרגרי העפר שבהם הינם מעורבים. ואכן, בתקופת הבהלה לזהב, שפקדה את קליפורניה, קולורדו ואלסקה, נהגו המחפשים לטלטל את התערובת הגולמית ב"מחבתות" מנוקבות, כאשר הזהב נהג לשקוע בהן, ואילו העפר הדק נשטף בזרם המים. שיטה אחרת הינה להמיס את הזהב בתמיסת ציאניד, שהינו רעל מסוכן כידוע. לתמיסה זו מוסיפים גרגרי אבץ, שתופס את מקומו של הזהב ועקב כך משתחרר זהב חופשי השוקע בקרקעית הכלי.

לאחרונה התברר כי בסלעים המכונים סלעי "בוננזה", עשויה תכולת הזהב להגיע לעשרות קילוגרמים לטון. רוב הזהב המופק בעולם, מקורו בסלעים "מגורגרים" שגילם נאמד בכשניים וחצי מיליארד שנה.

עתה נתגלו מקורות חדשים לזהב, בעיקר באיזורים שבהם מתרחשת פעילות וולקנית. עם חשיפת מקורות האנרגיה הגיאותרמית המופקת מגייזרים ומהרי געש, נתגלתה לאחרונה דרך מתוחכמת להפקת זהב בטבע. באיזור שבו יש פעילות גיאותרמית, מצויות במעמקי האדמה כמויות אדירות של מים, בטמפרטורה שקרובה לנקודת הרתיחה.

במעמקים אלה הלחץ הינו גבוה מאד. עם העליה בלחץ עולה הטמפרטורה של המים במעמקים אלה והיא יכולה להגיע עד 300 מעלות צלזיוס, בעומק של קילומטר אחד, מבלי שהמים ירתחו. כאשר מים חמים אלה עולים מן המעמקים אל פני האדמה, יורד הלחץ באופן משמעותי. ירידת הלחץ גורמת לרתיחת המים. את הקיטור שנוצר, המשמש כמקור לאנרגיה, מעבירים בצינורות. תוך כדי המעבר שוקעים בדפנות הצינורות משקעים שונים שעשירים במיוחד במתכות נדירות כמו נחושת, כסף וזהב. בתהליך זה נוצרים באיטיות מרבצים של עפרות עתירות זהב, שתחשפנה בדורות הבאים.

הגיאוכימאי קווין בראון ערך מחקר חלוצי לחשיפת מתכות יקרות באיזורי פעילות געשית ליד חופי ניו זילנד. 44 ימים בלבד לאחר התחלת הקידוח הוא החליף את כל הצינורות בבאר הקידוח, שדרכם עבר הקיטור ממעמקי האדמה. כאשר הוא בדק את תכולת המשקעים בצינורות הוא הופתע למצוא כי בתוך 5 קילוגרם של משקעים היו 150 גרם של זהב. קווין בראון תיאר את התהליך שבו הקיטור משקיע זהב: הזהב אינו נמס במים, אולם מסיסותו גדלה במידה ניכרת בנוכחות יונים שליליים או קבוצות יונים שיוצרים עימו תצמידים, כמו למשל יונים המכילים גופרית מחוזרת סולפידים, בדרך כלל עם מימן. ריכוזי גופרית וסולפיד המימן גבוהים במיוחד באיזורי פעילות געשית, עובדה המקנה לקיטור את ריחו החריף האופייני. בתנאים כאלה נמס הזהב במים בכמויות גדולות יחסית. אם המים חומציים, הזהב נמס כתצמיד נייטראלי, אם המים נייטראליים הוא נמס כתצמיד שערכיותו 1- ואילו במים בסיסיים הוא נמס כתצמיד שערכיותו 2-. עמוק בתוך האדמה מצוי זהב בסלעים. מים המחוממים לטמפרטורות גבוהות, ממיסים את הזהב. בשלב הבא מתחילים המים לעלות בצינורות טבעיים או מלאכותיים אל פני האדמה. באתר "שבירת" הלחץ פורצים המים החוצה בטמפרטורה שקרובה ל-260 מעלות, בצורת קיטור ונוזל.

בו בזמן עוברים המרכיבים הגאזיים המומסים במים לתוך הפאזה הגאזית של הקיטור. אחד הגאזים הוא סולפיד המימן, והוא משפיע באופן מיידי להגדלת מסיסות הזהב במים. התצמיד של הזהב עם סולפיד המימן נבקע, סולפיד המימן משתחרר, התמיסה הופכת לרוויה ביותר בזהב, והזהב שוקע כמתכת. תהליך פשוט אך מתוחכם זה, המסביר את היווצרות עפרות הזהב בטבע, מקבל לאחרונה חיזוקים ממקומות שונים בעולם. כמעט כל איזור של פעילות געשית עשיר בזהב. אך את תואר "מפיקי הזהב" המוצלחים ביותר אפשר להעניק להרי הגעש באוקינוס השקט: לפני זמן מה נמצאו באחד מהרי הגעש באיזור זה, באגם רוטיקווה, מרבצים עשירים ביותר של זהב.

המדענים מעריכים כי עם הקיטור העולה ממעמקי האדמה, שקעו בחופי האגם יותר מ-250 קילוגרם של זהב בתקופה של 1800 שנים.

החיפוש אחרי "חיידקי זהב":
האם יתכן שלחיידק היה תפקיד חשוב בהתהוותם של גרגרי זהב זעירים בין חלוקי האבנים שבנחלים? לאחרונה דיווחו גיאולוגים אמריקאים ואוסטרלים על הימצאותן של חיידקים המצופים בשיכבה דקה של זהב.

ואמנם ידוע כי חיידקים מסוימים קולטים מתכות כמו ברזל ומנגן, החיוניות לחילוף החומרים שלהם. בשנת 1992 דיווח החוקר ג'ון ווטרסון מהמכון הגיאולוגי בדנוור, קולורדו, כי הוא מצא עדויות לקיומן של חיידקים הגורמים לקיבוע זהב. בהתבוננו בגרגרי הזהב שנימשו מנחלי אלסקה, הוא הבחין במבנים זעירים בצורת תאים המצפים אותם. מבנים אלה דמו מאד לחיידקים המצופים בזהב. אחת הסברות היתה שאלו הם חיידקים מתים שצופו לאחר מותם בשכבה דקה של זהב על ידי פעולה של חיידקים דומים שהתקיימו בשכבה שמעליהן. בהמשך התברר שהזהב היה מלווה בכספית, שניתן היה להרחיקה על ידי שטיפת הגרגרים עם חומצה חנקתית. החוקר האוסטרלי בישופ טוען שחיידקים אלו דומים לאלו של פדומיקרוביום, הידועים כמסוגלים לקבע מתכות שונות. הוא מאמין כי חיידקים מקבעים זהב התאבנו בתוך זהב, ובכך הגדילו את נפח הגרגרים בשניים עד שלושה אחוזים. עד אשר יימצאו חיידקים המקבעים זהב, האפשרות "לגדל זהב במעבדה" נשארת בגדר חלום...

לסיכום, ניתן לאמר כי עם כל הזוהר המיוחס לזהב, יש לזכור את האימרה כי "לא כל הנוצץ הוא זהב..."

באדיבות פרופ' רפאל איקן, המחבר