Атомна структура на златото

Златото е първият широко известен на хората метал, тъй като съществува в естественото си състояние и може да бъде намерен като жълти късчета в коритата на реките. Египтяните започват да добиват злато през 2000 г. пр.н.е. В продължение на векове алхимиците се опитват да превърнат други метали, като олово или мед, в злато. Ако алхимиците разбираха химическата реактивност и атомната структура на златото, щяха да разберат, че усилията им са напразни.

Златото е преходен метал в група 11, период 6 от периодичната таблица. Името му е от староанглийската дума geolo (жълто), но си символ, Au, е от латинската дума за злато, аурум.

Въпреки многото усилия на алхимиците, експериментите им се провалят. Златото е относително неактивна. Той ще се разтвори в смес от азотна и солна киселина, разтвор, известен като aqua regia. (Историческа бележка: Няколко учени с лауреат на Нобелова награда разтвориха медалите си в акварегия, за да избегнат конфискация при нацисткия режим).

За да се разбере златната атомна структура, е необходимо общо разбиране за атомната структура. В началото на 20-ти век датският учен Нилс Бор предложи прост модел за структурата на атомите, който ще бъде подходящ за визуализиране на златната атомна структура. (Историческа бележка: Нилс Бор скри разтворените златни Нобелови метали в лабораторията си по време на Втората световна война.)

Най-общо казано, a ядро е положително зареденият център на атом съдържащи протони и неутрони. Протоните и неутроните се наричат ​​общо нуклони. Третата основна субатомна частица на атома, електроните, се намира извън ядрото.

A протон е субатомна частица с маса 1,67 х 10^-24 грама, определена като 1 атомна единица маса и има положителен заряд +1. Това е броят на протоните в ядрото, който определя елемента; например елемент с два протона ще бъде хелий. Тъй като броят на протоните се променя в ядрото, идентичност на елемента промени.

A неутрон е субатомна частица с маса 1,67 x 10^-24 грама, определена като 1 атомна единица маса и има неутрален заряд. Тъй като броят на неутроните се променя в ядрото, идентичността на елемента остава същата. Промяната в броя на неутроните в ядрото означава изотоп на същия елемент.

Електрони са извън ядрото и имат отрицателен заряд, –1. Тяхната маса е толкова малка, че се счита за незначителна.

Нилс Бор предложи електроните да се движат около външната страна на ядрото по пътеки, наречени орбити. Бор постулира, че тези орбитали не са случайни и тези определени нива означават колко далеч от електроните на ядрото са намерени.

С основно разбиране на атомната структура, златният атом може да бъде визуализиран.

Спомнете си, че броят на протоните определя идентичността на елемента. Злато има 79 протона в ядрото му. В периодичната таблица атомният номер, обикновено номерът, разположен над символа за този елемент, съответства на броя на протоните за този елемент.

За да намерите броя на присъстващите неутрони, намерете атомната маса на този елемент (обикновено се намира под символа). Златото има маса 197 атомни единици маса. Извадете броя на протоните от атомната маса. За злато 197 - 79 = 118. Златото има 118 неутрона.

Тогава ядрото на Gold съдържа 79 протона и 118 неутрона. Допълнителните неутрони намаляват отблъскването между положително заредените протони. Ядрените сили свързват ядрото заедно.

Злато има също 79 отрицателно заредени електрони; те ще балансират 79-те положително заредени протони. Тези електрони ще съществуват в определени орбитали около ядрото. Всяка орбитала може да побере определено количество електрони.

Златото, в период 6 от периодичната таблица, има шест енергийни нива. 79-те електрона ще запълнят орбиталите в тези енергийни нива според количеството, което всяка орбита може да побере. От първото до шестото енергийно ниво броят на електроните, които се вписват във всяко енергийно ниво, може да бъде изчислен с помощта на 2n², където n е енергийното ниво.

Използване на 2n² първото енергийно ниво, n = 1, е 2 (1)²; или може да побере 2 електрона. Първите шест енергийни нива могат да държат съответно 2, 8, 18, 32, 50 и 72 електрона. Златото, като аномалия за пълненето на електрони, ще запълни нива от най-ниското до най-високото енергийно ниво, а броят на електроните е 2, 8, 18, 32, 18 и 1. Може да се създаде диаграма с шест концентрични кръга около ядрото и горния брой електрони във всеки пръстен.