التركيب الذري للذهب

كان الذهب هو أول معدن معروف على نطاق واسع للإنسان ، حيث يوجد في حالته الطبيعية ويمكن العثور عليه كشذرات صفراء في مجاري الأنهار. بدأ المصريون في التنقيب عن الذهب عام 2000 قبل الميلاد. لعدة قرون ، حاول الكيميائيون تحويل المعادن الأخرى ، مثل الرصاص أو النحاس ، إلى ذهب. إذا فهم الكيميائيون التفاعل الكيميائي والتركيب الذري للذهب ، لكانوا قد أدركوا أن جهودهم كانت عقيمة.

الذهب معدن انتقالي في المجموعة 11 ، الفترة 6 في الجدول الدوري. اسمها من الكلمة الإنجليزية القديمة ، geolo (أصفر) ، ولكن لها الرمز ، Au، من الكلمة اللاتينية للذهب ، أوروم.

على الرغم من الجهود العديدة التي بذلها الكيميائيون ، فشلت تجاربهم. الذهب نسبيًا غير تفاعلي. سوف يذوب في خليط من النيتريك وحمض الهيدروكلوريك ، وهو محلول يعرف باسم أكوا ريجيا. (ملاحظة تاريخية: قام العديد من العلماء الحائزين على جائزة نوبل بحل ميدالياتهم في ريجيا المائية لتجنب المصادرة في ظل النظام النازي).

لفهم التركيب الذري للذهب ، هناك حاجة إلى فهم عام للتركيب الذري. في أوائل القرن العشرين ، اقترح العالم الدنماركي نيلز بور نموذجًا بسيطًا لبنية الذرات التي ستكون مناسبة لتصور التركيب الذري للذهب. (ملاحظة تاريخية: أخفى نيلز بور معادن نوبل الذهبية المذابة في مختبره خلال الحرب العالمية الثانية.)

بشكل عام ، أ نواة هو موجب الشحنة مركز الذرة تحتوي على البروتونات والنيوترونات. تسمى البروتونات والنيوترونات مجتمعة بالنيوكليونات. يقع الجسيم الرئيسي الثالث للذرة ، الإلكترونات ، خارج النواة.

أ بروتون هو جسيم دون ذري كتلته 1.67 × 10^-24 جرام ، مُعرَّف على أنه وحدة كتلة ذرية ، له شحنة موجبة +1. إن عدد البروتونات في النواة هو الذي يحدد العنصر ؛ على سبيل المثال ، سيكون العنصر الذي يحتوي على بروتونين هو الهيليوم. نظرًا لأن عدد البروتونات يتغير في النواة ، فإن هوية العنصر التغييرات.

أ نيوترون هو جسيم دون ذري كتلته 1.67 × 10^-24 غرام ، يُعرّف على أنه وحدة كتلة ذرية واحدة ، وله شحنة متعادلة. مع تغير عدد النيوترونات داخل النواة ، تظل هوية العنصر كما هي. يشير التغيير في عدد النيوترونات في النواة إلى نظير لنفس العنصر.

الإلكترونات خارج النواة ولها شحنة سالبة -1. كتلتها صغيرة جدًا لدرجة أنها تعتبر ضئيلة.

اقترح نيلز بور أن الإلكترونات تنتقل حول النواة الخارجية في مسارات تسمى المدارات. افترض بوهر أن هذه المدارات ليست عشوائية ، وهذه المستويات المحددة تشير إلى المدى البعيد عن إلكترونات النواة.

من خلال الفهم الأساسي للتركيب الذري ، يمكن تصور ذرة الذهب.

تذكر أن عدد البروتونات يحدد هوية العنصر. ذهب لديها 79 بروتون في نواتها. في الجدول الدوري ، العدد الذري ، عادة الرقم الموجود أعلى رمز ذلك العنصر ، يتوافق مع عدد البروتونات لهذا العنصر.

للعثور على عدد النيوترونات الموجودة ، حدد الكتلة الذرية لهذا العنصر (تقع عادةً أسفل الرمز). كتلة الذهب 197 وحدة كتلة ذرية. اطرح عدد البروتونات من الكتلة الذرية. بالنسبة للذهب ، 197 - 79 = 118. الذهب له 118 نيوترون.

تحتوي نواة الذهب إذن على 79 بروتونًا و 118 نيوترونًا. تقلل النيوترونات الإضافية التنافر بين البروتونات موجبة الشحنة. القوى النووية تربط النواة ببعضها.

ذهب لديها أيضا 79 مشحون سلبيا الإلكترونات; هذه ستوازن 79 بروتونات موجبة الشحنة. سوف تتواجد هذه الإلكترونات في مدارات محددة حول النواة. يمكن لكل مدار أن يحتوي على كمية معينة من الإلكترونات.

الذهب ، في الفترة 6 في الجدول الدوري ، لديه ستة مستويات للطاقة. سوف تملأ الإلكترونات الـ 79 المدارات في مستويات الطاقة هذه وفقًا للكمية التي يمكن أن يحملها كل مدار. من المستوى الأول إلى المستوى السادس للطاقة ، يمكن حساب عدد الإلكترونات التي تناسب كل مستوى طاقة باستخدام 2n²، حيث n هو مستوى الطاقة.

باستخدام 2n² مستوى الطاقة الأول ، ن = 1 ، هو 2 (1)²; أو يمكنها حمل إلكترونين. يمكن أن تحتوي مستويات الطاقة الستة الأولى على 2 و 8 و 18 و 32 و 50 و 72 إلكترونًا على التوالي. الذهب ، كونه شذوذًا لملء الإلكترون ، سيملأ المستويات من أدنى إلى أعلى مستوى للطاقة ، وأعداد الإلكترونات هي 2 و 8 و 18 و 32 و 18 و 1. يمكن إنشاء رسم تخطيطي بستة دوائر متحدة المركز حول نواة ، والعدد المذكور أعلاه من الإلكترونات في كل حلقة.