Как не нарушая целостности отличить истинный слиток золота от вольфрамовой подделки?
Проблема широко известна.
Наберите в Гугле «вольфрам вместо золота банки США – поиск Гугл» и узнаете много интересного.
Суть в том, что если к вольфраму добавить совсем немного меди, можно получить сплав, который по удельному весу совсем не отличается от золота. Поскольку вольфрам сам очень немного отличается по плотности от золота, и это отличие можно свести к нулю за счёт примеси соответствующего количества меди.
Плотность – это вес единицы объёма, в данном случае, например, вес одного кубического сантиметра вещества.
Сплав состоящий на 93% из вольфрама и на 7% из меди имеет в точности такой же удельный вес, как и золото.
Поэтому если вы сделаете из этого сплава слиток, а затем покроете его тонким слоем настоящего золота, то по весу вы не сможете отличить его от золотого.
Соответственно, можно «впарить» такой слиток в качестве золотого, и пока вы не решитесь его разрезать или распилить, или просверлить, вы, вроде бы, не узнаете о том, что вас обманули.
Есть сообщения, что в 2009 году США обманули Китай на весьма существенную сумму таким вот образом – под видом золотых слитков передали им слитки вольфрама.
Афера со слитками оценивается в 600 миллиардов долларов. Суть в том, что стоимость килограмма вольфрама всего лишь около 31 доллара, тогда как стоимость килограмма золота 36000 долларов. Более чем в тысячу раз дороже!
Представьте, себя на месте Китая. Предположим, вы продали квартиру за 10 миллионов рублей, а потом выяснили что вместо десяти миллионов рублей вам дали только десять тысяч! Как вы отреагируете на это?
Так вот. Вольфрам от золота отличается тремя параметрами, которые можно определить без разрушения слитков.
Во-первых, теплопроводностью. Вдвое.
Во-вторых, электропроводностью. Тоже весьма существенно.
В-третьих, упругостью.
Начнём с третьего. Достаточно просто постучать по слитку. Звук будет другой. Если не доверяете уху, то можно звук превратить в электрический сигнал и подать его на анализатор спектра. Сравнение двух слитков может быть осуществлено достаточно дёшево и быстро.
Далее – по теплопроводности. Чуть более хлопотно. Надо слиток разметить на теплоизоляционный материал, например, пенопласт, и одним боком прислонить к поверхности, которая намного теплей, чем сам слиток, или же намного холодней. При этом температура должна быть такая, чтобы слиток не расплавился, мы же не хотим его портить.
И самый точный и эффективный – по электропроводности. Включаем в мостовую схему и измеряем электропроводность. Конечно, электропроводность большого слитка очень велика, то есть сопротивление очень маленькое, но в мостовой схеме нет проблем отличить два даже очень маленьких сопротивления, отличающиеся вдвое.
Считайте это техническим предложением банков. Готов изготовить устройство для оперативной проверки слитков, поставляемых из США.
Для определения разной теплопроводности можно использовать так называемую термобатарею на эффекте Пельтье и Тепловизор - видеокамеру с инфракрасным фильтром.
Если на термобатарею подать ток, тогда тепло от одной её грани будет отводиться к другому. Таким образом электрические импульсы можно легко преобразовать в тепловые. А тепловизор покажет вам скорость распространения тепла. Вы увидите распределение температуры в виде цветовой радуги, при хорошей теплопроводности радуга будет более широкой и быстрей двигаться к противоположному краю. Тестирование будет происходить без разрушения и очень наглядно, а также, что особенно важно - доказательно. Можно будет распечатать эту картинку в качестве доказательства. Прибор может быть сертифицирован при необходимости.
В фильме "Гудзонский ястреб" вору по имени Гудзонский ястреб (Брюс Уиллис) завязывают глаза и дают два слитка, один - золотой, другой - свинцовый.
Его спрашивают, который из них - золотой.
Он отвечает, что задача простая, тот, который тяжелей, тот и есть - золото.
Преступники поднимают его на смех, говоря, что атомный вес у золота и свинца отличаются всего лишь на один протон, так что масса у этих слитков совершенно одинаковая.
Автора сценария я отправил бы в школу на уроки химии.
Атомный вес указывает на вес одного атома, или, с учётом малого веса электронов, можно говорить и о том, что он указывает приблизительно на вес ядра атома.
Но если два слитка разного материала имеют одинаковую форму, и, следовательно, одинаковый объём, тогда вес слитка определяется удельной плотностью вещества, из которого он сделан.
Удельная плотность - это отношение массы к объёму, или, говоря иначе, вес кубика, размеры которого равны единице длины по всем трём координатам.
Атомный вес может быть очень близкий, но атомы разных металлов упаковываются с различной плотностью, что зависит от размеров атома, а размеры зависят от количества электронов в электронном облаке. Здесь зависимость более сложная.
Атомный вес золота равен 196,96657 а. е. м.
Атомный вес свинца равен 207,2 а. е. м.
Так что масса атома золота меньше массы атома свинца на 10 единиц примерно, то есть в ядре свинца на десять нуклонов больше! А не на один!
Это - одна ошибка сценариста.
Это почти 5%.
Но дело не в атомном весе, а в плотности.
Плотность золота равна 19,32 г/см;
Плотность свинца равна 11,35 г/см;
То есть хотя масса ядра свинца больше на 5%, слиток свинца такой же формы, как и слиток золота будет весить только 58,74% от веса слитка золота. Это меньше на 41,26% меньше! Почти вдвое!
А вот плотность вольфрама почти такая же, как у золота, а именно, она равна
19,25 г/см;
Отличается от плотности золота на 0,36%
Стандартный слиток золота будет весить 12,4 кг
А вольфрамовый слиток золота будет весить 12,355 кг.
Всего на 45 граммов легче.
Между прочим, атомный вес вольфрама составляет 183,84 а. е. м., то есть вес атома вольфрама существенно меньше веса атома золота. Но зато в слитке этого металла атомов больше, то есть вольфрам упаковывается в кристаллическую решётку плотней, чем золото, тогда как свинец упаковывается почти вдвое более рыхло.
Авторы сценария могли бы заглянуть в Гугл!