Isojytky löytäjänsä Vesa Luhdan kädessä. Nimitys ei ole Kullankaivajien veljesliiton virallisesti hyväksymä, mutta eipä Jytky muutenkaan ole aito, vaan lyijyyn valettu ja kullalla päällystetty replika.
Legendan mukaan Albert Einstein liuotti fysiikan nobelistaan
saamansa kultaisen mitalin kuningasveteen, jotta saisi salakuljettua sen
Natsi-Saksasta muutettuaan Yhdysvaltoihin. Tarina pitää paikkaansa, mutta eri
henkilöiden suhteen. Oikeat henkilöt olivat saksalaisen fyysikot
Max von Laue ja
James Franck.
Tarinan sivuhenkilöistä Einstein toinen vasemmalta ja Max von Laue ensimmäinen oikealta.
Einsteinkin liittyy
kultaan, mutta mutkan kautta. Tosin tässä tarinassa fysikaalisia mutkia tullaan
oikomaan niin, että tavallisiakin fyysikkoja hirvittää ja atomifyysikot
sulkeutuvat varmaan pimeään huoneeseen pelkästä myötähäpeästä poikkitieteilijää
kohtaan. Ei se mitään. Näitä on sattunut ennenkin.
Kävin juuri Lapissa Suomen Tiedetoimittajien järjestämällä
matkalla tutustumassa mm. kullankaivuuseen. Isossa ja pienessä mittakaavassa.
Suurikuusikon kultakaivoksella Kittilässä ja Vesa Luhdan valtauksella Inarissa.
Edellinen tuottaa 100 kg kultaa viikossa, jälkimmäisen lukuja ei perinteisesti
ole tapana kysellä, ei ainakaan kertoa. Tässä jutussa keskityn perinteisen
kullanhuuhtomisen fysikaalisten perusteiden selvittelyyn.
Perinteisellä menetelmällä kultaa kaivettaessa kulta lopulta
erotetaan sitä ympäröivästä maa-aineksesta vaskoolilla huuhtelemalla. Menetelmä
on käyttökelpoinen seuraavien neljän kullan ominaisuuden tähden.
1. Kulta esiintyy pääosin puhtaana alkuaineena, koska se ei
reagoi kemiallisesti juuri minkään aineen kanssa.
2. Kulta on selvästi muuta maa-ainesta raskaampaa. Se jää
lopulta vaskoolin pohjalle, kun muu maa-aines on vaskoolattu veden avulla pois.
3. Vaikka suurin osan kullasta on vain muutaman milligramman painoisina palasina, niin ne
erottuvat pinta-alaltaan aika suurina, mutta hyvin ohuina hippuina.
4. Kullan keltainen väri tekee siitä helposti silmällä
havaittavan.
Kullan elektronikuorten rakenne on hyvin saman kaltainen kuin
cesiumin. Molemmilla on uloimmalla elektronikuorella yksi elektroni ja sitä
edellisellä neljän elektronin vajaus jalokaasurakenteesta. Cesium on yksi
voimakkaimmin reagoivista alkuaineista, joka veteen heitettynä hajottaa veden
kiivaasti sähisten vedyksi ja hapeksi, jotka puolestaan palavat syntyneessä lämmössä takaisin
vedeksi. Kulta ei reagoi käytännössä juuri minkään aineen kanssa. Siksi ohutta
lehtikultaa on laitettu joskus jopa rikkaiden kakaroiden karkkeihin. Kulta kun menee
ruoansulatuksen lävitse ja tulee aikoinaan peräpäästä samanlaisena ulos. Huvit ne on rikkaillakin, mutta ei välttämättä halvat.
Mistä ero? Tässä kohtaa tulee ensimmäinen oikaisu. Kunnon fyysikot laittavat nyt silmänsä kiinni
tai menevät vaikka katsomaan Pikku Kakkosta.
Kulta-atomissa elektronit liikkuvat niin nopeasti, että
elektronirakenteesta johtuvissa seikoissa pitää ottaa Einsteinin
suhteellisuusteoria huomioon. Nopeasti liikkuvan kappaleen massa kasvaa.
Kullassa elektronien massan kasvu suhteellisuusteorian mukaisesti on noin 20%.
Tästä seuraa monen moisia asioita.
Kun elektronien massa kasvaa, niin ne "kiertävät"
atomin ydintä lähempänä atomia. Tämä johtuu siitä, että elektronien
pyörimismäärä on kvantittunut. Se voi saada vain tiettyjä arvoja. Suurempi
massa ja nopeus, pienempi säde. Tästä syystä kulta-atomin fyysinen koko, joka
on sen elektronien viemä tila, on pienempi. Painava ydin, pieni koko, suuri
tiheys.
Alkuaineen tiheyttä ei voi päätellä suoraan sen atomien koosta, mutta jonkinlaista osviittaa ne antavat. Kullan (Au) atomipaino on 197 ja elohopean (Hg) 201. Siitä huolimatta kullan tiheys (19,3 g/cm3) on suurempi kuin elohopean (13,6 g/cm3). Suhde on aika lähellä kummankin atomin "tiheyksien" välistä suhdetta, eli atomipainoa jaettuna "atomipallon" tilavuudella.
Tiukka elektroniverho tekee kullasta myös huonon reagoijan.
Muiden aineiden on kerta kaikkiaan vaikea saada otetta kullan uloimman kuoren
yksinäisestä elektronista. Muut yhden ulkokuorielektronin omaavat metallit, kuten alkalimetallit, ovat hyvinkin
hanakoita reagoimaan suunnilleen minkä tahansa vastaan tulevan eletronien puutteessa olevan atomin kanssa.
Kulta-atomit ovat toisissaan hyvin löyhästi kiinni myös samasta syystä. Siksi kultaa voidaan valssata vain muutamien atomien paksuisiksi levyiksi. Kuten kultaesiintymien kullalle on käynyt
miljardien vuosien aikana. Soran välissä pienet kultamuruset ovat valssautuneet ohuen ohuiksi muutaman millin levyisiksi hipuiksi.
Myös kullan väri johtuu tästä. Raskaampien elektronien
johdosta elektronikuorien väliset energiatasot supistuvat. Silloin elektronien
energiatasojen väliset siirtymät luovuttavat ja vaativat vähemmän energiaa. Kun
nämä siirtymät tapahtuvat useimmissa metalleissa energiatasoilla, jotka
vastaavat UV-säteilyn aallonpituuksia, niin kullalla ne tapahtuvatkin energiatasoilla,
jotka vastaavat näkyvän valon pisimpiä aallonpituuksia. Siitä syystä suurin osa
metalleista on harmaita, koska ne heijastavat kaiken siihen tulevan valon
samoina aallonpituuksina kuin metallin pintaan osuukin. Kulta on keltaista ja kupari
punaruskeaa, koska niillä osa valosta absorboituu metalliin.
Lasilevyllä oleva lehtikulta edestä valaistuna. Osa valosta absorboituu kultaan, mutta pitkät aallopituudet heijastuvat. Siksi kulta näyttää valaistulta puolelta keltaiselta.
Lehtikulta takaa valaistuna. Suurin osa absorpoituneesta valosta jatkaa pienellä viiveellä matkaansa. Säteily tapahtuu kaikkiin suuntiin. Kullan läpi pääsee vain lyhyet aallonpituudet. Myös valaisun puolelle heijastuva samat värit, mutta ne peittyvät keltaisten ja punaisten aallonpituuksien alle.
Vaskoolaukseni tulos. Tällä hippumäärällä ei vielä pääse edes lasillista skoolaamaan, vaikka Tankavaaran pubissa kultahiput ovatkin käypää valuuttaa. Kuin Lännen kultamailla aikoinaan.
Kullankaivuun takana on siis kvanttifysiikkaa ja
suhteellisuusteoriaa. Toki tämän taustateorian tunteminen – ymmärtämisestä nyt puhumattakaan ei paljoa
auta, kun ollaan montun pohjalla lapion kanssa kaksistaan. Kullankaivuu käsin
on aika raakaa peliä. Siitä ovat romantiikka ja atomifysiikka molemmat aivan
yhtä kaukana.
Tehokasta kaivuuaikaa Lapissa on korkeintaan neljä
kuukautta, osa siitä räkän kanssa kestämistä. Kullankaivajat yleensä joko
vähättelevät tai liioittelevat löytämänsä kullan määrää. Viimeksi mainitut
mainarit ovat kuulemma tavattavissa useimmin Saariselän kuppiloissa kuin
valtauksensa montussa. Kesän kuvitteellisella tuloksella on vähintäänkin lineaarinen suhde nautittujen
tuoppien ja ympärillä pyörivien Kemijärven Huldien määrään.
Kullan hinta tätä kirjoitettaessa on noin 40 €/g.
Suurimpien hippujen grammahinta on tosin moninkertainen.
Lapin kultaa kun käytetään sellaisenaan korujen valmistukseen. Hipuilla on omat
hauskat nimensäkin koon mukaan: hengetön alle 0,5 grammaa, saivare alle
gramman, penikkatäi 1-2 g, täi 2-4 g, lutikka 5-9 g, russakka 10-14 g ja isomus
yli 15 grammaa.
"Seassa kirppuja, luteita, täitä..." Muurahainen ei kuulu sarjaan. Se on tässä vain mittakaavamallina. Yhden kesän antia, paitsi alinna oleva isomus, joka tosin ei ole aito, vaan lyijystä valettu ja kullattu replika kaivajan löytämästä hipusta.
Kullankaivaja vuotuinen saalis on aika suoraan
verrannollinen hänen ahkeruuteensa ja kun se vaihtelee melkoisesti, niin
kultamäärätkin vaihtelevat. Sadan gramman tulosta kesältä voidaan pitää
kuitenkin jo varsin hyvänä, mikä antaa kertolaskutaitoisille tuntuman kullankaivuun
merkityksestä ansiotulon lähteenä. Koneellisessa kaivuussa määrät ovat jo
kilogrammoissa, mutta niin ovat kustannuksetkin kymmenissä kiloeuroissa. Yhteensä
vuotuisen huuhtomalla saadun kullan määräksi arvioidaan noin 20 kg, josta
suurin osa koneellisesti kaivettua. Uusi kaivoslaki kieltää konekaivuun, joka
loppuu vuoteen 2019 mennessä.
"Lapio ja kanki, niillä ei hanki. Osta kirves ja saha, niillä tulee raha!" Vanha sanonta pätee ainakin alkuosansa suhteen kullankaivuuseen.
Tankavaaran kultamuseon pihalla olevan kullanhuuhtoja pyllähtäisi todellisuudessa pyllylleen. Sen verran pahasti on painopiste tukipinnan ulkopuolella. Ellei sitten vaskoolissa ole todella iso jytky tasapainottamassa. Tai sitten penkki on vain jäänyt tekemättä patsaalle. Onneksi sellainen on alla vaskoolaavan Poikkititeilijän alla.
Kuva: Virve Mertanen
Poikkitieteellistä vaskoolausta. Vesa Luhta assisteeraa.
ps. 8.11.2013
Vesan tosi hauska ja päiväyksen aikaan ajankohtainen pakina
täällä.