التحلل الانتقائي لعنصر الذهب من مصادر متعددة المعادن في المحاليل العضوية

أصبح كل من “التعدين في المناطق الحضرية”، إعادة تدوير المعادن الثمينة من الأدوات الإلكترونية، أكثر أهمية من أي وقت مضى، وعلى الرغم من أن هذه العمليات تتسم بالكفاءة البيئية إلا أنها لا تزال نادرة. بدأ فريق دولي، الآن، من العلماء بالنظر بعمق في ذوبان الذهب، وعلى وجه الخصوص، كيف تساعد المركبات العضوية المحتوية على مجموعة وظيفية تتألف من ارتباط الكبريت مع الهيدروجين (الثيول) في إذابة عنصر الذهب. وتقترح دراستهم المنشورة في مجلة الكيمياء التطبيقية Angewandte Chemie عمليات ترشيح الذهب. حيث تكون هذه العمليات انتقائية وسريعة وملائمة للثيول.

إن الطريقة التقليدية لإعادة تدوير “نفايات الذهب” هي الذوبان: يمكن إعادة تدوير الذهب والمجوهرات بنسبة 100 في المئة. حيث تعد إعادة تدوير المعادن الثمينة في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى أصعب بكثير. على الرغم من وفرة هذه الأجهزة الإلكترونية، إلا أن محتواها النسبي لا يزال منخفضًا جدًا للسماح بالتعدين الحضري والاقتصادي.

أسلوب التعدين التقليدي للذهب هو ترشيح السيانيد المائي، والذي يُنتج كمية هائلة من النفايات الخطرة في حين أنه غير انتقائي نسبيًا. وتعتمد المفاهيم الأكثر حداثة على تكوين معقدات الذهب في المحاليل العضوية، وذلك نظرًا لأن المركبات المعقدة القابلة للذوبان تحتوي على كواشف محتوية على الكبريت. ومع ذلك، يجب أن تكون العمليات مجدية على نطاقٍ واسع مع ابتعادها عن المركبات السامة أو الخطرة. الآن، قام تيمو ريبو Timo Repo في جامعة هلسنكي بفنلندا وزملاؤه بالنظر بشكل أعمق في تفاصيل استخراج الذهب الانتقائي في المحلول العضوي. حيث اقترحوا طريقة فعالة لاستعادة الذهب من النفايات الإلكترونية مع بريدات الثيول pyridine) thiols) وماء الأكسجين (hydrogen peroxide) ككواشف وثنائي ميثيل فورماميد (dimethylformamide) كمذيب عضوي، والكبريت كعنصر اختياري للتقليل من عبء الكاشف.

بيريدين الثيول هي عبارة عن حلقة عطرية تحتوي على النيتروجين، مع مجموعة ثيول تضاف إلى الحلقة. يقوم الكاشف بربط عنصر الذهب لتشكيل معقدات قابلة للذوبان، ويحتوي أيضًا على بنية خطية مواتية مكونة من جزيئين من بريدات الثيول على جانبي ذرة الذهب. عند عملية الأكسدة فإنها تتحول إلى أيون موجب (Cation) مستقر يحتوي على الذهب داخل المحلول العضوي. حيث أن المعقد مُكون من رباطين (Two ligands) ويدعم طاقة الذوبان والأكسدة. وفقًا لذلك، أعلن المؤلفون عن ذوبان كمي للذهب تقريبًا من مسحوق أو رقاقة أو ألواح إلكترونية بعد مرور 20 دقيقة من عملية الاستخلاص.

ولكن كيف يمكن تمييز تحلل الذهب عن مثيله من المعادن النفيسة الأخرى؟ على النقيض من الذهب الذي يحتوي على أكسدة إلكترون واحد، يتطلب البلاتين والبلاديوم أكسدة إلكترونين، وبالتالي لا يمكن الوصول إليهما باستخدام هذه الطريقة. وبالمقابل، فإن كل من مركبات النحاس والفضة تشكل معقدات مع بريدات الثيول، على الرغم من أنها ليست فعالة مثل الذهب.

لذلك، قبل إزالة الذهب من منطقة الإصبع الذهبي وهي عبارة عن موصلات مطلية بالذهب متواجدة على لوحة الدوائر المطبوعة، قام العلماء باستخراج النحاس والفضة باستخدام محاليل تحتوي على الأمونيا والكبريت وهي طرق ثابتة.

وبالنظر إلى الآلية الدقيقة لذوبان الذهب المدعوم بالثيول، اكتشف العلماء مجموعة كبيرة من النواتج الجانبية المحتوية على الكبريت. التي بدا البعض منها أساسيًا في إتمام تفاعل الأكسدة، فعلى سبيل المثال: الكبريت الثماني وهو ناتج شائع من عنصر الكبريت. مما أثبت أيضًا أنه أحد الأساسيات؛ إضافة الكبريت الثماني الخارجي حيث يمكنها تقليل العبء على الرباط. حيث ذكر المؤلفون أنه يمكن أن تُشكل طريقة الاستخراج أساسًا جديدًا أكثر كفاءة للتعدين الحضري.

المصادر:

Minna Räisänen et al. Pyridinethiol-Assisted Dissolution of Elemental Gold in Organic Solutions, Angewandte Chemie International Edition (2018). DOI: 10.1002/anie.201810447

Selective dissolution of elemental gold from multi-metal sources in organic solutions. Phys.Org. Retrieved August 13, 2019, from https://phys.org/news/2018-12-dissolution-elemental-gold-multi-metal-sources.html