Hustota zlata

Hustota zlata představuje fundamentální fyzikální vlastnost tohoto drahého kovu s hodnotou 19,32 g/cm³ při 20°C, která je klíčová pro ověřování pravosti zlatých mincí a slitků. Tato mimořádně vysoká hustota, překonaná pouze platinou, osmiem a několika málo dalšími prvky, činí ze zlata nejen cenný investiční kov, ale také nástroj pro odhalování padělků pomocí jednoduchých fyzikálních testů.

Historie

Znalost vysoké hustoty zlata sahá do starověku. Archimédés ze Syrakus (287-212 př. n. l.) objevil princip vztlaku při řešení problému, zda koruna syrakuského tyrana Hierona II. obsahuje pouze zlato nebo je zfalšována stříbrem. Jeho slavné „Heuréka!" při vstupu do lázně vedlo k formulaci Archimédova zákona a první vědecké metodě ověřování ryzosti zlata pomocí hustoty.

Ve středověku využívali zlatníci a mincmistři primitivní metody založené na hustotě. Prubířský kámen kombinovaný s vážením poskytoval hrubou představu o ryzosti. Alchymisté 13. století znali přesnou hustotu zlata – arabský učenec Al-Biruni (973-1048) stanovil hustotu zlata s přesností na 2% pomocí hydrostatického vážení.

Renesance přinesla přesnější měření. Galileo Galilei (1586) vyvinul hydrostatickou váhu (bilancetta) speciálně pro testování zlata. Jeho přístroj dokázal detekovat příměs 1% stříbra ve zlatě. Robert Boyle (1627-1691) publikoval první tabulky hustot kovů včetně různých slitin zlata, které se staly standardem pro evropské mincovny.

V 18. století Pierre Bouguer a Charles Marie de La Condamine při expedici do Peru (1735) zjistili, že hustota zlata se mění s nadmořskou výškou kvůli gravitaci. Toto pozorování vedlo k standardizaci měření hustoty při hladině moře a 20°C. Antoine Lavoisier (1789) stanovil hustotu zlata na 19,361 g/cm³ – hodnota pouze 0,2% od současné.

Průmyslová revoluce přinesla Mohrovy váhy (1850) umožňující rychlé určení hustoty mincí. Během kalifornské zlaté horečky (1849) byly tyto váhy standardním vybavením assay offices. Falešné mince s wolframovým jádrem (hustota 19,25 g/cm³) se poprvé objevily v 80. letech 19. století, což vedlo k vývoji sofistikovanějších testů.

Moderní éra přinesla ultrazvukové testování (1950), rentgenovou fluorescenční spektroskopii (1960) a elektromagnetickou indukci (1980). Přesto zůstává měření hustoty základní metodou – přístroje jako Sigma Metalytics využívají kombinaci hustoty a elektrické vodivosti pro okamžitou verifikaci.

Fyzikální vlastnosti a měření

Hustota čistého zlata činí přesně 19,320 g/cm³ při 20°C a standardním atmosférickém tlaku. Tato hodnota se mění s teplotou – při 1064°C (bod tání) klesá na 17,31 g/cm³. Teplotní koeficient objemové roztažnosti zlata je 42,7×10⁻⁶ K⁻¹, což znamená změnu hustoty o 0,08% na každých 10°C.

Pro různé ryzosti zlata platí: 24karátové zlato (999,9/1000) má hustotu 19,32 g/cm³, 22karátové (916,7/1000) typicky 17,8-18,5 g/cm³ podle příměsi, 18karátové (750/1000) kolem 15,5 g/cm³, 14karátové (585/1000) přibližně 13,5 g/cm³. Tyto hodnoty závisí na složení slitiny – měď snižuje hustotu více než stříbro.

Měření hustoty využívá Archimédův princip. Postup: vážení mince na vzduchu (m₁), ponoření do vody a vážení (m₂), výpočet hustoty ρ = m₁/(m₁-m₂) × ρ(vody). Pro přesné měření je nutná destilovaná voda při 20°C, kalibrace vah na 0,001 g, odstranění vzduchových bublin ultrazvukem.

Moderní metody zahrnují pyknometrii pro malé vzorky, hydrostatické vážení s kompenzací povrchového napětí, rentgenovou tomografii odhalující dutiny, akustickou spektroskopii měřící rychlost zvuku závislou na hustotě. Kombinace metod dosahuje přesnosti 0,01% při detekci padělků.

Zajímavosti

• Kostka zlata o hraně 1 cm váží přesně 19,32 gramu – těžší než celá sada tužek
• Wolfram s hustotou 19,25 g/cm³ je jediný levný kov schopný napodobit hustotu zlata – proto moderní padělky
• Olympijská zlatá medaile by při plném zlatě vážila 500 gramů místo skutečných 556 g (je pouze pozlacená)
• Největší zlatý slitek světa (250 kg) má objem pouze 13 litrů – vejde se do kbelíku
• Středověcí alchymisté věřili, že hustota zlata 19,3 souvisí s magickým číslem 193 (součet písmen CHRISTUS v hebrejské gematrii)
• NASA používá zlaté fólie na satelitech právě kvůli kombinaci hustoty, vodivosti a chemické inertnosti