נוסח השאלה המלא: כיצד מפרידים מתכות כמו זהב, פלטינה, פלדיום, וכסף והאם יש ספרות כתובה בנושא?

לא ברור מהשאלה לאיזה 'הפרדה' מדובר? האם הכוונה להפרדה של כל מתכת ומתכת מתוך העפרות שלה, במכרה, למשל או להפרדה של כל המתכות אחת מהשנייה?
לגבי הפרדה ויצור זהב, נעתה בעבר שאלה – כיצד ניתן לזקק את הזהב מתוך מי הים (עם הרחבה בפורום התגובות להפקת זהב באופן כללי).


זהב, תמונה באדיבות ויקיפדיה

באופן כללי – חקר המתכות הוא ענף נפרד בכימיה ובמדע החומרים, הנקרא מטאלורגיה, כיוון שבארץ ישראל אין מכרות להפקת מתכות (בעבר היו מפיקים נחושת בתמנע ליד אילת (קראתי לאחרונה שרוצים לחדש את ההפקה), ויש גם הפקה של מגנזיום מים המלח, אבל פרט לזה אין כלום) אין, מסיבות מובנות, מומחים המתעסקים בנושא בישראל, עד כמה שידוע לי. הפקת מתכות, זיקוקם, טיהורם והפרדתם קיימים כבר הרבה שנים, מאות שנים לפני הספירה ואולי משחר הציביליזציה (ובכל מקרה, הרבה לפני תחילתה של הכימיה המודרנית). התהליכים כוללים הרבה ידע מקצועי ושיטות מתוחכמות שנצברו לאורך השנים. הפרדה של חומרים זה מזה – מתבססת כמובן על תכונה כלשהי או תגובה כלשהי אשר שונה בין החומרים, שתצליח להבדיל ביניהם. בהנחה ששאלת לגבי הפרדה של המתכות אחת מהשנייה – אז פתרון אפשרי להפרדה יהיה כדלהלן:
אמנם, כל 4 המתכות נחשבות 'מתכות אצילות' (בבחינה שהן לא נוטות להגיב כימית עם חומרים אחרים, בדומה לקבוצת הגזים האצילים, ולכן גם בטבע הן מופיעות באופן טבעי, (לרוב) כמתכת חופשית ולא כתרכובת עם חומרים אחרים) בכל זאת אפשר לאלץ אותם להגיב עם מחמצנים חזקים. מכל הארבעה, ה'חוליה החלשה' היא הכסף שנוטה להיות קצת פעיל יותר (ובאמת תכשיטים מכסף, בניגוד לזהב או פלטינה, נוטים להשחיר באוויר לח או עקב זיעה, עקב חימצונם). אם שופכים על תערובת הארבעה חומצה חנקתית, HNO3, היא תצליח להמיס רק את הכסף (Ag) ובקצב איטי גם את הפלדיום ((Pd, אך לא תפגע בזהב (Au) ובפלטינה (Pt). המסת הכסף בחומצה חנקתית לפי התגובה הבאה:

Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O

ליצירת כסף חנקתי (AgNO3) אשר נמס במים. כלומר על ידי סינון התערובת מהמתכות הפרדנו את הכסף והפלדיום משתי האחרות.


פלטינה, צילום: Periodictableru, תמונה באדיבות ויקיפדיה

אולם – עדיין נותרנו עם 2 זוגות של מתכות – אותם צריך להפריד. בנוסף – לעיתים סגסוגות בריכוז גבוה של זהב (ונמוך של כסף) לא יגיבו כלל עם חומצה חנקתית, ויש להשתמש בשיטה אחרת (ו'אלימה' יותר) להמסה והפרדת המתכות:
הפרדה של מתכות יכולה להתבצע על ידי ההבדלים במידת 'אצילותם' כאשר הסדר הוא זהב שיותר אציל מפלטינה שיותר אצילה מפלדיום (שיותר אציל מכסף). מבחינה מספרית אפשר לראות זאת על ידי פוטנציאל החימצון השונה שלהם:

Au → Au3+ + 3 e -1.50 V

Pt → Pt2+ + 2 e -1.18 V

Pd → Pd2+ + 2 e-0.99 V

Ag → Ag+ + e -0.80 V

שמבטא כמה 'קשה' (כמה מתח חשמלי יש להשקיע על מנת) לחמצן את החומרים (=להוציא מהם אלקטרונים, -e, ולהפוך אותם ליונים הטעונים מטען חשמלי חיובי הנקראים קטיונים). בפועל ההפרדה תתבצע באופן הבא. בשלב הראשון ממסים את כל שלושת המתכות שנותרו על ידי מה שנקרא 'מי-מלכים' או אקווה רג'ייה, aqua regia: תערובת של חומצה מלחית (HCl) וחנקתית (HNO3) אשר מסוגלת להמיס אפילו את 'מלכי המתכות' זהב ופלטינה.

 

המסת פיסת זהב על ידי 'מי מלכים'

 


פלטינה - לאחר שהומסה לחלוטין על ידי "מי-מלכים". צילום: Alexander C. Wimmer, תמונה באדיבות ויקיפדיה

התוצאה תהייה תמיסה שתכיל את הכלורידים, של כל המתכות, כלומר התרכובות שלהן עם כלור, מומסות במים. ההפרדה בין המתכות תתבצע בשיטת האלקטרוליזה (הסבר על אלקטרוליזה אפשר למצוא בתשובה המסבירה כיצד מפיקים מימן ממים), שהיא שיטה ידועה להפרדה בין מתכות, והפקתם (משמעות השם היא: אלקטרו-חשמל, ליזה- פירוק, כלומר פירוק תירכובות על ידי חשמל, עלי ידי הכנסת שתי אלקטרודות, אחת בעל מטען + ואחת מטען חשמלי - לתמיסה). באמצעות משחק עדין עם המתח החשמלי אפשר יהיה לבצע כל פעם אלקטרוליזה ספציפית למתכת נפרדת, כאשר תמיד יווצר גם גז כלור כתוצר לוואי, על האלקטרודה הטעונה מטען חשמלי חיובי באלקטרוליזה, לפי התגובת חימצון:

2Cl- → Cl2 + 2e

הפעלת מתח חשמלי שונה בכל פעם – תגרום למתכת אחרת לשקוע על האלקטרודה השלילית באלקטרוליזה (בה מתבצע חיזור המתכות) – תחילה יצפה את האלקטרודה הזהב, שהוא האציל ביותר, אח"כ (בהעלאת המתח בעוד כמה עשיריות וולט) הפלטינה, ובסוף הפלדיום. כלומר כאן פוטנציאל החימצון-חיזור השונה של המתכות הוא שיאפשר הפרדה שלהם.
כאמור – זוהי שיטה אפשרית, אבל בכלל לא בטוח שהיא הכלכלית ביותר, יתכן ש'משחק' עם מחמצנים בעוצמות שונות יאפשר הפרדה זולה ומהירה יותר. ידע כזה קיים אצל מטלורגים וכימאים העובדים במכרות של מתכות יקרות, למשל - נהוג לחזר זהב מתוך תמיסה דווקא באמצעות חומר מחזר בשם נתרן ביסולפיט (קישור לסרטון המראה תהליך החיזור) - כאשר מלחים של מתכות אחרות - מפרידים מראש למלחים קשי תמס.

קישורים חיצוניים: אתר על מטלורגיה של זהב והפקתו , ספרים המסבירים הפרדת זהב , פטנט על הפרדת זהב ממתכות אצילות אחרות (בעיקר כסף),ניקוי של זהב באמצעות חומצות , ובאופן כללי – התהליך נקרא באנגלית Refine או Refinement של מתכות ('טיהור') וכך אפשר לחפש מידע נוסף על הנושא.

מאת: ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

25 תגובות

  • עדי

    זהב חבוי

    היי אבי, הייתי מעוניין לדעת לגבי הפרדה של זהב חבוי בארסן פייריט ובפיירט ברזל.
    מהי הדרך הטובה ביותר למוסס אותם ולפרק מהם את הזהב על מנת לנצל את כולו?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    במייל

    היי עדי
    קיבלתי גם את המייל שלך - והפנתי אותך לגורם המתאים.
    (כללית - אתר מכון דוידסון הוא אתר חינוכי, העוסק במדע כללי, ולא בייעוץ בנושאים בעלי אופי טכני)

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אילין

    זיקוק מתכות יקרות

    אני מעוניין לקבל את שירותיו של מומחה בתחום זיקוק המתכות היקרות.
    האם אתה מעוניין? יש לך מישהו להמליץ עליו?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    יש חברות המתמחות בכך

    חיפוש קצר באינטרנט ימצא לך

  • אילין

    זיקוק מתכות יקרות

    הם יודעים רק לטפל בזהב וכסף...הם לא מתעסקים עם פלטינה פלדיום וכד׳

  • אבי נאמן

    הפרדת מתכות (זהב)

    אני מעוניין ללמוד בנושא הפרדת חומרים כמובן מדובר בזהב
    איך אני מסיג חומר לימודי בנושא
    בתודה אבי נאמן

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

  • ריקי הירשפלד

    המסת מתכות אצילות

    יש טעות יסודית בכתוב, חומצה חנקתית בהחלט ממיסה פלדיום ולכן בהמסה ראשונה
    יתקבו חנקות של כסף ופלדיום ביחד, ישארו הזהב והפלטינה וגם זה אם כל המתכות
    לא היו במסג אחד, אם כן יש סיכוי טוב שבחומצה חנקתית לא יקרה כלום. תליו בריכוזים
    של המתכות במסג.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    אכן צודק 100% - תוקן.

    אכן פלדיום נמס לאט בחומצה חנקתית. ואכן - בסגסוגות מסוימות (בייחוד בריכוז זהב גבוה) חומצה חנקתית לא תגיב כלל. הטעות תוקנה + הוספה הבהרה לגבי סגסוגות.
    תודה רבה על התיקון - וח"ח על תשומת הלב.
    אבי

  • אלי בוכמן

    זיקוק זהב מ טרומל

    האם ניתן להפריד ולזקק את כל הזהב שבטרומל? אם לא מה הסיבות וכמה אחוזים ניתן להוציא

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    טרומל?

    אתה מתכוון לטרומל - מכשיר (תוף) ליטוש?
    אם כן, אתה בטח מתכוון למעט זהב שנדבק ומצפה את דפנות התוף אבני הליטוש? - אפשר להפריד ולזקק הכל, בדיוק לפי השיטות בכתבה, אם כי סביר להניח שהחומצות החזקות יהרסו את המכשיר, כך שזה לא נראה לי כלכלי מבחינת עלות תועלת (עלות המכשיר ותהליך הזיקוק בוודאי גבוהה יותר מעלות הזהב שניתן להפיק)

  • ניר

    הפרדת זהב ממחצב

    במכרות הזהב שבדרום אמריקה מפיקים את הזהב מהמחצב הטחון על ידי שטף של ציאניד מהול. תמיסה בסיסית מאד. הזהב המומס מופרד מהציאניד על ידי פחם פעיל והציאניד ממוחזר.
    לא מומלץ לשימוש ביתי

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    נכון

    מאשר כך מה שכתבת (כולל אי-ההמלצה לשימוש ביתי!)

  • שמעון

    הפרדת זהב מחלקי מחשב

    שלום יש באמצעותי מספר רב של חלקי מחשב הכוללים זהב, בעקבות כך רציתי להפריד את הזהב על מנת למכור (מדובר על כמות שנתית גדולה) השאלה שלי היא איך אני יכול להוציא את הזהב מחלקי המחשב כדי שאוכל למכור את זה?

  • עדי

  • אריאל

    תשובה לשאלה של שמעון

    שלום שמעון יש את השיטה להפריד את הזהב בעזרת חומצה מיוחדת תבדוק בebay שם יש את כול השיטות בהצלחה !

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא אתר טכני

    שלום שמעון, אנחנו עונים בשמחה על שאלות מדעיות, אבל לא על שאלות בעלות אופי טכני-תעשייתי. ישנם בעולם חברות המתמחות בכך (רובן בסין), ואני מניח שהשיטה המיטבית להפקת זהב מחלקי מחשב - צריכה מחקר ופיתוח של התהליך (ולא משהו מדעי טהור, ולכן לא נוכל לסייע).
    אבי

  • שמעון

    זהב

    אולי תוכל להפנות אותי לחברה או מישהו בצפון הארץ שיוכל לעשות לי את העבודה תמורת עמלה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    באמת שאינני מכיר ולכן לא הייתי רוצה להמליץ על איזשהי חברה מסחרית

  • צביקה

    כיצד להפריד ולבודד זהב המצופה על כלים או תכשיטים?

    יש לי כלים מצופים זהב שירשתי מסבתי אני מעוניין לפרק [לבודד] את הזהב מהכלים ולהופכו לזהב גולמי טהור.
    אודה לך אם תוכל להסביר לי איך ניתן לעשות את זה בבית?

  • אבי

    עדיף

    המלצתי ככותב שאל את המומחה, חד משמעית - אל תעשה את זה בבית. לך לחברה מתמחה. עדיף לך לשלם להם מעט עמלה תמורת זה שיעשו את העבודה במקצועיות. (זה דורש מיומנות וכימיקלים חריפים ולא מומלץ לעשות את זה בבית. אני אפילו לא מתכוון לכתוב איך לעשות את זה)
    אבי.

    נ.ב. - זהב מצופה זה בדר"כ שכבה דקיקה ביותר של כמה מיקרונים (=אלפיות המילימטר). כלומר כמות הזהב המצפה קטנה, לדעתי לא תעלה על גרם אחד אפילו בכמות גדולה של תכשיטים - כך שבכל מקרה סביר להניח שכל התהליך לא שווה את הטרחה.

  • משה

    מיצוי מתכות

    שלום רב המסתי 10 גרם פלדיום פלטיניום ורודיום במי מלך. מהי הדרך הטובה להוציא את המתכות מהנוזל? אם התשובה היא אלקטרוליזה אשמח אם תפרט יותר

  • דני

    למשה

    משה האם תוכל לומר לי איפה משיגים מי מלך בארץ?, אני יודה לך מאוד

  • אבי סאייג.

    תשובה

    כפי שכתבתי גם בסוף התשובה למעלה, כדי לדעת מה היה הדרך ה'טובה' ביותר יש לערוך ניסויים ממשיים (ו/או להתייעץ עם כימאים / מהנדסי כימיה תעשייתיים העובדים בתחום. גם האלקטרוליזה כאמצעי חיזור, וגם חיזור עם מחזרים שונים אפשריים. ה'טובות' של התהליך תלוייה בפרמטרים החשובים לך (עלות כלכלית, בלאי, סיכונים, הימצאות חומרי גלם, קלות הפרדה וכו') -אותם יש לבחון אחד לאחד בשטח כדי לתת תשובה מדוייקת.

    אבי

  • גבריאל דוד

    תודה על תשובתך בנושא הפרדת מתכות זו מזו

    תשובתכם מראה רצון עז לענות על שאלות גם אם הן קשות בגלל חוסר במידע מקומי וחוסר בבעלי מקצוע העוסקים בנושא. ושוב תודה.