Enne kui keemia oli teadus, oli alkeemia. Alkeemikute üks kõrgeimaid ülesandeid oli transmuteeri (muundada) plii kullaks.
Plii (aatomnumber 82) ja kuld (aatomnumber 79) on määratletud kui elemendid nende omandis olevate prootonite arvuga. Elemendi muutmiseks tuleb muuta aatomi (prootoni) arvu. Elemendi prootonite arvu ei saa keemiliste vahenditega muuta. Füüsikat võib siiski kasutada prootonite lisamiseks või eemaldamiseks ja seeläbi ühe elemendi muutmiseks teiseks. Kuna plii on stabiilne, nõuab kolme prootoni vabastamist sundimine tohutult energiat, nii palju, et selle transmuteerimise kulud ületavad suuresti saadud kulla väärtuse.
Ajalugu
Plii muundamine kullaks pole lihtsalt teoreetiliselt võimalik - see on saavutatud! On teatatud, et Glenn Seaborgul, 1951. aasta Nobeli keemiapreemia laureaadil, õnnestus minut plii kogus (ehkki ta võis alguse saada vismutist, teisest sageli pliist asendatud stabiilsest metallist) sisse kuld aastal 1980. Varasemas raportis (1972) kirjeldatakse Nõukogude füüsikute juhuslikku avastust tuumauuringute rajatises Baikali järve lähedal Siberis reaktsioonist, mis oli muutnud eksperimentaalse reaktori pliikaitse kuld.
Transmutatsioon täna
Tänapäeval muudavad osakeste kiirendid rutiinselt elemente. Laetud osakest kiirendatakse elektriliste ja magnetväljade abil. Lineaarses kiirendis triivivad laetud osakesed läbi tühikutega eraldatud laetud torude jada. Iga kord, kui osake tekib tühikute vahel, kiirendab seda potentsiaalne erinevus külgnevate segmentide vahel.
Ümmarguses kiirendis kiirendavad magnetväljad ringikujulistel radadel liikuvaid osakesi. Mõlemal juhul mõjutab kiirendatud osake sihtmaterjali, koputades potentsiaalselt vabu prootoneid või neutroneid ja tehes uue elemendi või isotoobi. Elementide loomiseks võib kasutada ka tuumareaktoreid, ehkki tingimused on vähem kontrollitud.
Looduses luuakse uusi elemente tähe tuumas olevate vesinikuaatomite prootonite ja neutronite lisamisega, tekitades kuni rauda (aatominumber 26) järjest raskemaid elemente. Seda protsessi nimetatakse nukleosünteesiks. Rauast raskemad elemendid moodustuvad supernoova täheplahvatuses. Supernoovas võib kuld muutuda pliiks, kuid mitte vastupidi.
Ehkki plii muutmine kullaks pole kunagi tavaline, on pliimaagidest otstarbekas kulda hankida. Mineraalid galena (pliisulfiid, PbS), tserusiit (pliikarbonaat, PbCO3) ja anglesiit (pliisulfaat, PbSO4) sisaldavad sageli tsinki, kulda, hõbedat ja muid metalle. Kui maagi pulber on peenestatud, piisab kulla eraldamiseks pliist keemilistest meetoditest. Tulemuseks on peaaegu alkeemia.