Komprimera guld

Något jag funderat på...

Detta kommer säkerligen bli väldigt väldigt enkelt förklarat...

Men men here it goes...

Vi säger att du har en kub på 10x10x10 cm i 90% rent guld... går detta att trycka ihop? till ex. 5x5x5 cm? (eller så mycket den värsta "pressen" i världen klarar)

Det borde inte gå tycker jag... men säg att du har en stenkols bit på 10x10x10 cm... och du trycker ihop den... visst har den bara typ 90% av grundämnet kol... men dessa 10% kan väl ändå inte göra såå mycket... dvs från en svart bit till en genomskinlig glittrande diamant?

Diamant är det hårdaste ämnet vi har?... men om man pressar ihop ex. guld på samma sätt så förblir det "mjukt"? varför?

Varför kan inte guld bli lika "hårt"... gillar inte atomerna varandra? kan inte bilda samma "hårda" struktur... eller vad är det?

Allt går att komprimera till viss del, för allting är ju inte helt tätt. Kolbitar är ju väldigt porösa medan guld är det inte.

Sedan säger dimensioner ingenting då man kan bilda en kub rent teoretiskt av bladguld och det går ju att komprimera mer än förslagsvis en kub av solid guld.

Den kraftigaste pressen i världen är nog svarta hål, och där komprimeras det väl till den grad att guldet slutar att vara guld

Det har något med hur kolatomerna är uppbyggda att göra. De gillar att knytas samman på andra sätt än vad guldatomerna gör. Under vissa scenarion bildas det vissa strukturer som är väldigt hållbara.

Är det verkligen så?

" To bring about chemical processes chemists make use of high temperatures and pressures and of catalysts, substances which accelerate reactions when added in small amounts. Temperatures of thousands of degrees and pressures of hundreds of thousands of atmospheres fail to rearrange the atomic nucleus. One element cannot be changed into another in this way."

Men visst... ett "svart hål" som är en teori (och kommer förbli så antagligen tills vår planet blivit uppslukad av vår "döende" sol...) gör väl troligen något annat av guldet...


Ja så måste det ju absolut vara... beviset är ju diamanter som sagt... men gäller detta enbart kolatomer? och i så fall varför?

Guld känns så stabilt reagerar inte med något (typ?)

Hmm... kan det ha med elektron symmetri?

I plutoniumbomber komprimeras plutoniet till minst dubbla densiteten av stötvågen från kraftiga kemiska sprängladdningar. Man kan göra detta med vilket material som helst, men det kräver hög precision. Och så blir inte detta långvarigt. Hoptryckta atomer fungerar som hoptryckta fjädrar.

(Anledningen till att man gör så med Pu-bomber är att den kritiska massan är omvänt proportionell mot densiteten i kvadrat. Så om man börjar med strax under en kritisk massa och sedan dubblar densiteten så har man plötsligt FYRA kritiska massor, och därmed goda förutsättningar för en rejäl kärnladdningssmäll.)

Det kallas Allotropi, ämnen kan bestå i olika faser.
Exempelvis järn, kol och fosfor kan ha olika densitet och till synes olika egenskaper.

https://sv.wikipedia.org/wiki/Allotropi

Ah tack!

Men då återstår frågan då... kan man komprimera en kub med (säg rent guld) 10x10x10 till säg 5x5x5?

Googlade lite och hittade

Isothermal Compressibility

Gold 0.00577 GPa-1 (med detta säger mig ingenting... )

Kan någon förklara?

Antagligen inte.
Vissa ämnen som vatten kan man helt enkelt inte komprimera!

Som jag redan antytt i mitt förra svar handlar din fråga mer om fysik än om kemi. Och JA det GÅR att komprimera t ex guld. Det är bara det att det kräver vansinnigt högt tryck, t ex från stötvågen från högexplosivämnen. Kompressibilitet handlar just om det och kan ses som en sorts fjäderkonstant för materialet. Fast då är nog den isoterma mindre användbar, som förutsätter en så långsam hoptryckning att all producerad värme hinner ledas bort. Med väldigt snabbt förlopp hinner ingen värme undan och då talar vi snarare om en adiabatisk process -- med konstant entropi.

Det är också sant att detta handlar allotropi. Vilken sorts konfiguration som är mest stabil beror på temperatur och tryck och beskrivs i ett s k fasdiagram. Vad som händer med just guld vet jag inte, men plutonium är ett av de mest komplicerade materialen som man ju ändå har lyckats förstå rätt bra -- för användning i atombomber.

Plutonium trycks ihop till mer än dubbla densiteten på bara någon millisekund. Hade man inte sett till att starta en kedjereaktion i det maximalt hoptryckta tillståndet, så hade det plutoniet fjongat upp igen -- all tillförd energi för kompressionen finns ju kvar -- och sedan antagligen fortsatt expandera och slitits sönder till damm och reagerat kemiskt med omgivningen.

Metallkulor studsar väldigt bra på hårda underlag. Detta beror just på metallens fjädring. Men då är det alltså ytterst lite som metallen trycks ihop.

Enligt https://en.wikipedia.org/wiki/Compressibility definieras kompressibilitet β enligt
β = -(1/V) ∂V/∂p
OM β är konstant under hela kompressionen ger detta
p = ln(V0/V) / β

I trådstarten ska volymen minskas från 10^3 cm^3 till 5^3 cm^3, dvs med en faktor V0/V=2^3=8. Med ditt värde på β krävs alltså trycket
p = ln(8)/0.00577 = 360 GPa
dvs ca 3.6 miljoner gånger normalt lufttryck.

Men jag gissar att det krävs mer än så om man tar hänsyn till att β nog inte är konstant under hela kompressionen.

Om man "bara" vill komprimera till halva volymen, dvs om V0/V=2, krävs det 3 gånger lägre tryck, vilket dock fortfarande är väldigt mycket: ca 1.2 miljoner gånger normalt lufttryck.

Ok!

Så om jag förstår dig rätt så ett tryck på 3,6 miljoner bar (exempelvis under vatten som trycker "alla sidor") skulle kunna komprimera 10x10x10 cm kub till 5x5x5 cm kub av guld...

Det högsta trycket vi känner till (naturliga) är ju challenger deep (Marianergraven) och det är då alltså "enbart" 1100 bar.

Den största (vad jag vet) hydrauliska pressen (som finns i Kina) trycker med c:a 80.000 ton men inte heller den är i närheten då alltså...

Exakt så! Tänkte också på Marianergravens otillräcklighet. Men går man längre in i jordens inre så är ju trycket där avsevärt högre, och därmed även materien mer hoptryckt. Och i större planeter ändå är det ännu högre tryck i mitten.

Dock ska man nog som sagt inte lita för mycket på den exakta siffran som jag räknade ut för guld. Men det kan nog iaf vara i rätt storleksordning, dvs megabar.