સુવર્ણ (રસાયણશાસ્ત્ર)

January, 2008

સુવર્ણ (રસાયણશાસ્ત્ર) : આવર્ત કોષ્ટકના Ib સમૂહમાં આવેલું, સંજ્ઞા Au, પરમાણુક્રમાંક 79 અને પરમાણુભાર 196.967 ધરાવતું તત્વ. તે ઘેરા પીળા રંગની, ચળકતી, નરમ, કીમતી ધાતુ છે. મુક્ત સ્થિતિમાં મળી આવતું હોવાને કારણે પુરાણકાળથી કલાત્મક નમૂના, પૂજા માટેનાં પાત્રો, આભૂષણો અને સિક્કામાં તે વપરાતું આવ્યું છે.

દરિયાનું પાણી ટન દીઠ 10 માઇક્રોગ્રામ (પ્રતિ ટ્રિલયને 10 ભાગ) સોનું ધરાવે છે, જ્યારે પૃથ્વીના પોપડામાં તેનું પ્રમાણ 0.004 ગ્રા. પ્રતિ ટન છે. પણ ઘણી જગાએ તે વ્યાપારિક જથ્થામાં મળી આવે છે. દા. ત., આગ્નેય ખડકોની શિરાઓમાં, કૅલિફૉર્નિયામાં સોનાના એક ઇંચ જેટલા મોટા સ્ફટિકો મળી આવ્યા છે. મુક્ત અવસ્થા ઉપરાંત સોનું કૉપર, સિલ્વર, લેડ અને ઝિંક જેવી ધાતુઓ સાથે સંલગ્ન રૂપે તેમજ ટેલ્યુરાઇડ ખનિજો[કેલાવેરાઇટ, AuTe2; સિલ્વેનાઇટ, AuAgTe4; અને પેટ્ઝાઇટ (Au,Ag)2Te]માં મળી આવે છે.

દુનિયાનું સોનાનું વાર્ષિક ઉત્પાદન લગભગ 12,00,000 કિગ્રા. જેટલું છે. તે ઉત્પન્ન કરનાર મુખ્ય દેશોમાં દક્ષિણ આફ્રિકા, સોવિયેત રશિયા, કૅનેડા, પશ્ચિમ અમેરિકા, ઑસ્ટ્રેલિયા, ચીન અને ભારતનો સમાવેશ કરી શકાય.

ખનન (mining) : સોનાનું નોંધપાત્ર પ્રમાણ ધરાવતા નિક્ષેપો-(deposits)ના બે પ્રકાર છે : (i) ઉષ્ણજલીય શિરાઓ (hydrothermal veins) અથવા શિરાનિક્ષેપ (lode deposit) અને (ii) પ્લેસર નિક્ષેપ. પહેલા પ્રકારની અનામતોમાંથી કુલ ઉત્પાદનના 50 % જેટલું સોનું મેળવવામાં આવે છે અને તે ક્રિયાને શિરાનિક્ષેપ ખનન (lode mining) કહે છે. આ ઉપરાંત 33 % જેટલું સોનું કૉપર જેવી ધાતુઓના વિદ્યુત શુદ્ધીકરણ વખતે ઍનોડ આગળ મળતા રગડા(sludge)માંથી મેળવવામાં આવે છે.

શિરાનિક્ષેપમાં સોનું ક્વાર્ટઝ અને પાઇરાઇટમાં અંત:સ્થાપિત હોય છે. તેમાંથી યાંત્રિક પાવડા, શારકામ અને સુરંગ ફોડીને સોનું ખોદી કાઢવામાં આવે છે. એક કિલોગ્રામ સોનું મેળવવા લગભગ એક લાખ કિલોગ્રામ ખનિજ ઉપર ક્રિયા કરવી પડે છે. આ માટે ખનિજનો ભૂકો કરી તેમાંથી લગભગ 70 % જેટલું સોનું પારા સાથે સંરસ બનાવી અથવા પ્લેસર ખનન દ્વારા નિષ્કર્ષિત કરવામાં આવે છે. બાકીનું સોડિયમ સાઇનાઇડ અથવા કૅલ્શિયમ સાઇનાઇડના દ્રાવણમાં ઓગાળવામાં આવે છે. આ દ્રાવણમાં ઝિંક ધાતુનો ભૂકો નાખવાથી સોનું ધાતુ સ્વરૂપે છૂટું પડે છે. આ છૂટી પડેલી ધાતુને પિગાળી શુદ્ધ સોનું મેળવવામાં આવે છે. વધુ શુદ્ધ સોનું વિદ્યુત શુદ્ધીકરણ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

પ્લેસર નિક્ષેપમાં વહેળા અથવા નદીના ભાઠામાંના કાંકરા સાથે સોનું મળી આવે છે. અહીં ધોવાણ અને ગાળણને લીધે જલોઢકણો (nuggets) એકત્રિત થયેલા હોય છે. પ્લેસર ખનનમાં નદીના ભાઠામાંના સોનાને પ્રાપ્ત કરવા પટમાંની રેતી અને કાંકરીને વહેતા પાણીમાં એવી રીતે ધોવામાં આવે છે કે પાણીના વહેણ સાથે રેતી વગેરે હલકા પદાર્થો વહી જાય, જ્યારે સોનું ભારે હોવાને લીધે નીચે બેસી જાય. આ માટે જલદ્વાર-પેટી (sluice box) (નીચે સળિયા ધરાવતું U આકારનું કૂંડું) પણ વપરાય છે. દ્રવચાલિત (hydraulic) ખનનમાં રેતીવાળા કાંઠાળ ભાગ ઉપર પાણીનો મારો ચલાવવામાં આવે છે. હાલમાં આવી સૌથી અગત્યની પ્રવિધિ ડ્રેજિંગની છે, જેમાં યાંત્રિક પાવડા વડે કેટલાક ઘનમીટર રેતી કાંકરીને એકસામટી ખોદીને પ્લેસર ખનનકર્મ કરવામાં આવે છે.

સોનાની શુદ્ધતા સામાન્ય રીતે કૅરેટમાં દર્શાવવામાં આવે છે. 24 કૅરેટનું સોનું 100 % શુદ્ધ ગણાય છે. આમ 12 કૅરેટ એટલે 50 % શુદ્ધ સોનું કહી શકાય.

ગુણધર્મો : ઉષ્મા અને વિદ્યુત માટે સુવાહક હોવા ઉપરાંત સોનું સૌથી વધુ પ્રતન્ય (ductile) અને ટિપાઉ ધાતુ છે. તેમાંથી 0.00001 મિમી. જાડાઈના અને લીલા પ્રકાશને પસાર કરે તેવા પારભાસક (translucent) વરખ બનાવી શકાય છે. આવા એક ઔંસ (28 ગ્રા.) વરખ વડે લગભગ 30 ચોમી. ક્ષેત્રફળ આચ્છાદિત કરી શકાય. 0.5 મિગ્રા. સોનામાંથી 1 મી. લાંબો તાર ખેંચી શકાય છે. સોનાના કેટલાક ગુણધર્મો સારણીમાં આપ્યા છે.

સારણી : સોના(gold)ના ભૌતિક ગુણધર્મો

ગુણધર્મ મૂલ્ય
પરમાણુક્રમાંક 79
પરમાણુભાર 196.967
સ્થાયી સમસ્થાનિક 197
ગલનબિંદુ 1064.4° સે.
ઉત્કલનબિંદુ 2808° સે.
વિશિષ્ટ ઘનતા (20° સે.) 19.3 ગ્રા./સેમી.3
વિશિષ્ટ ઉષ્મા (20° સે.) 0.0306 કૅલરી/ગ્રા.
કઠિનતા 2.5 – 3.0 મોઝ
લિથોસ્ફિયરમાં વિપુલતા 0.000 000 5 %
સ્ફટિક-રચના તલકેન્દ્રિત ઘન
ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચના 2, 8, 18, 32, 18, 1 અથવા

(xe) 4f145d106s1

વિદ્યુત ઋણતા (પાઉલિંગ માપક્રમ) 1.72
સંયોજકતા +1, +3
આયનીકરણ પોટેન્શિયલ 9.23 eV (પ્રથમ e), 20.0 eV
(દ્વિતીય e)
આયનિક ત્રિજ્યા Au+ : 0.137 નેમી.

Au3+ : 0.085 નેમી.

સહસંયોજક ત્રિજ્યા 0.150 નેમી.
વિદ્યુત-અવરોધકતા (20° સે.) 2.44 માઇક્રોઓહમ/સેમી.
ઑક્સિડેશન પોટેન્શિયલ – 1.7 V

રાસાયણિક રીતે સોનું નિષ્ક્રિય (ઉમદા) ધાતુઓ પૈકીની એક છે. તે પારા સાથે સંરસ અને અન્ય ઘણી ધાતુઓ સાથે મિશ્રધાતુઓ બનાવે છે. પ્રબળ આલ્કલીય દ્રાવણો અને સૅલિનિક ઍસિડ સિવાયના અન્ય ઍસિડો પ્રત્યે તે નિષ્ક્રિય છે. તે અમ્લરાજ (હાઇડ્રોક્લૉરિક અને નાઇટ્રિક ઍસિડનું 3 : 1 પ્રમાણ ધરાવતું મિશ્રણ) કે સાઇનાઇડ દ્રાવણોમાં ઓગળે છે. બ્રોમીન સાથે સામાન્ય તાપમાને અને ફ્લૉરિન, ક્લોરિન, આયોડિન તથા ટેલ્યુરિયમ સાથે ઊંચા તાપમાને તે સંયોજાય છે. સોનાના દ્રાવણમાં ટેનીન, ફૉર્માલ્ડિહાઇડ કે ફિનાઇલ હાઇડ્રેઝિન જેવાં અપચાયકો ઉમેરવાથી સોનાનાં કલિલ (colloidal) દ્રાવણો બનાવી શકાય છે. આ દ્રાવણોનો રંગ સોનાના કણના કદ પ્રમાણે લાલ, વાદળી અથવા જાંબુડિયો હોય છે. પર્પલ ઑવ્ કેસિયસ નામે જાણીતું સૉલ સોનાના દ્રાવણમાં ટિન (II) ક્લોરાઇડ ઉમેરવાથી મળે છે. વીજરાસાયણિક શ્રેણીમાં તે છેક નીચે હોવાથી પ્લૅટિનમ જેવી ધાતુ પણ Au3+ સંયોજનોનું અપચયન કરી સોનું છૂટું પાડે છે.

સંયોજનો : સોનાની લાક્ષણિક ઑક્સિડેશન-અવસ્થા +1 (aurous) અને +3 (auric) છે. તેનાં અગત્યનાં સંયોજનોમાં ગોલ્ડ (I) ક્લોરાઇડ (AuCl), ગોલ્ડ (III) ક્લોરાઇડ (AuCl3, ગોલ્ડ ટ્રાઇક્લોરાઇડ) અને ક્લોરોઑરિક ઍસિડ ગણાવી શકાય જે બધા પ્રકારના સોનાના વીજશુદ્ધીકરણ માટે વપરાય છે. પોટૅશિયમ સાયનોઑરેટ, K[Au(CN)2] અને સોડિયમ સાયનોઓરેટ સોનાનો ઢોળ ચડાવવાનાં દ્રાવણોમાં વપરાય છે. સોડિયમ સાયનોઑરેટ આમવાતી સંધિશોથ(rheumatoid arthritis)ની સારવારમાં વપરાય છે. તેનાં કેટલાંક કાર્બનિક સંયોજનો ઔદ્યોગિક રીતે ઉપયોગી છે. જેમ કે સલ્ફ્યુરાઇઝ્ડ ટર્પિન્સમાંથી મળતા ગોલ્ડ મર્કેપ્ટાઇડને કાર્બનિક દ્રાવકમાં ઓગાળી ચિનાઈ માટીની તથા કાચની વસ્તુઓને સુશોભિત કરવા અથવા સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને પ્લાસ્ટિકને સોનાનો ઢોળ ચડાવવા વપરાય છે. સોનાને અમ્લરાજમાં ઓગાળવાથી મળતા દ્રાવણમાંથી ક્લોરોઑરિક ઍસિડ(AuCl3HCl  4H2O)ના સ્ફટિક મળે છે, જે ફોટોગ્રાફી, ગોલ્ડ પ્લેટિંગ, કાચ અને ચિનાઈ માટીનાં વાસણોને સોનેરી ચળકાટ આપવા તથા માણેક જેવા લાલ કાચ બનાવવામાં વપરાય છે. ગોલ્ડ પોટૅશિયમ ક્લોરાઇડ પણ આવા કામ માટે વપરાય છે.

ઉપયોગો : દુનિયાના ઉત્પાદનનું 75 % સોનું ઘરેણાં અને ઝવેરાતમાં વપરાય છે. ઇલેક્ટ્રિક, ઇલેક્ટ્રૉનિક અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં 10 %થી 15 % જેટલું વપરાય છે, જ્યારે બાકીનું ચલણી સિક્કા તેમજ બૅંકો અને સરકારની અનામતો માટે વપરાય છે. દાંતનાં ચોકઠાં માટે સોનામાં અન્ય ધાતુઓ મિશ્ર કરી, તેને કઠણ બનાવવામાં આવે છે. 98 % આપાત પારરક્ત વિકિરણ(incident infra-red radiation)નું પરાવર્તન કરી શકે તેવાં પાતળાં પડ ઉપગ્રહોનું તાપમાન નિયંત્રિત કરવામાં તેમજ અવકાશી પોશાકના મુખવટાને રક્ષણ આપવા માટે વપરાય છે. વિકસેલા દેશોમાં મોટી ઑફિસોની કાચની બારીઓ ઉપર આવું પડ લગાવવાથી વાતાનુકૂલનની જરૂરિયાત ઓછી કરવા સાથે તે સુંદરતામાં વધારો કરે છે. માણેક જેવા કાચનો ચળકતો રાતો રંગ એ કલીલીય રીતે વિસ્તરેલા સોનાના અલ્પાંશને આભારી છે. સોનાના વરખ બારીઓ ઉપર કે પુસ્તકોનાં પૂઠાં ઉપર સોનેરી અક્ષરો અંકિત કરવા, સ્થાપત્યવિષયક સુશોભન માટે તેમજ સોનેરી શાહી બનાવવામાં વપરાય છે. અવકાશયાનોમાંનાં ખાસ સાધનો, ક્ષારણરોધક બેરિંગ, મુદ્રિત પરિપથ (printed circuits) વગેરેમાં પણ સોનાનો ઉપયોગ થાય છે. સોનું ઊંચી વિદ્યુતવાહકતા બતાવવા ઉપરાંત મર્ક્યુરી સાથે સંરસ બનાવતું હોવાથી હવામાં મર્ક્યુરીની બાષ્પ પારખવા માટેનાં સંવેદી સાધનો બનાવવામાં તે વપરાય છે કારણ કે સંરસ બનતાં સોનાનાં પાતળાં પતરાંનો વિદ્યુત-અવરોધ વધી જાય છે.

જ. દા. તલાટી