Atomová struktura zlata

Zlato bylo prvním kovem široce známým lidem, protože existuje v přirozeném stavu a lze jej nalézt jako žluté nugety v korytech řek. Egypťané začali s těžbou zlata v roce 2 000 př. N. L. Po staletí se alchymisté snažili přeměnit jiné kovy, jako je olovo nebo měď, na zlato. Pokud by alchymisté pochopili chemickou reaktivitu a atomovou strukturu zlata, pochopili by, že jejich úsilí je marné.

Zlato je přechodný kov ve skupině 11, období 6 na periodické tabulce. Jeho název je ze staroanglického slova, geolo (žlutý), ale jeho symbol, au, je z latinského slova pro zlato, aurum.

Navzdory mnoha snahám alchymistů jejich experimenty selhaly. Zlato je relativně nereaktivní. Rozpustí se ve směsi kyseliny dusičné a chlorovodíkové, což je roztok známý jako aqua regia. (Historická poznámka: Několik vědců oceněných Nobelovou cenou rozpustilo své medaile v aqua regia, aby se vyhnulo konfiskaci za nacistického režimu).

Abychom pochopili atomovou strukturu zlata, je potřeba obecné porozumění atomové struktuře. Na počátku 20. století navrhl dánský vědec Niels Bohr jednoduchý model struktury atomů, který bude vhodný pro vizualizaci zlaté atomové struktury. (Historická poznámka: Niels Bohr během druhé světové války schoval rozpuštěné zlaté Nobelovy kovy ve své laboratoři.)

Obecně řečeno, a jádro je kladně nabitá střed atomu obsahující protony a neutrony. Protony a neutrony se souhrnně nazývají nukleony. Třetí hlavní subatomární částice atomu, elektrony, se nachází mimo jádro.

A proton je subatomární částice o hmotnosti 1,67 x 10^-24 gramů, definovaných jako 1 jednotka atomové hmotnosti, a má kladný náboj, +1. Je to počet protonů v jádru, který definuje prvek; například prvek se dvěma protony bude helium. Jak se mění počet protonů v jádře, identita prvku Změny.

A neutron je subatomární částice o hmotnosti 1,67 x 10^-24 gramů, definovaných jako 1 jednotka atomové hmotnosti, a má neutrální náboj. Jak se mění počet neutronů v jádru, identita prvku zůstává stejná. Změna počtu neutronů v jádře označuje izotop stejného prvku.

Elektrony jsou mimo jádro a mají záporný náboj, –1. Jejich hmotnost je tak malá, že je považována za zanedbatelnou.

Niels Bohr navrhl, aby elektrony cestovaly po vnější straně jádra cestami nazývanými oběžné dráhy. Bohr předpokládal, že tyto orbitaly nejsou náhodné a tyto stanovené hladiny označují, jak daleko od elektronů jádra se nacházejí.

Se základním porozuměním atomové struktury lze atom zlata vizualizovat.

Připomeňme, že počet protonů určuje identitu prvku. Zlato má 79 protonů v jeho jádře. V periodické tabulce odpovídá atomové číslo, obvykle číslo umístěné nad symbolem pro tento prvek, počtu protonů pro tento prvek.

Chcete-li zjistit počet přítomných neutronů, vyhledejte atomovou hmotnost daného prvku (obvykle umístěného pod symbolem). Zlato má hmotnost 197 atomových hmotnostních jednotek. Odečtěte počet protonů od atomové hmotnosti. U zlata 197 - 79 = 118. Zlato má 118 neutronů.

Zlaté jádro tedy obsahuje 79 protonů a 118 neutronů. Další neutrony snižují odpor mezi kladně nabitými protony. Jaderné síly spojují jádro dohromady.

Zlato také má 79 záporně účtováno elektrony; ty vyváží 79 pozitivně nabitých protonů. Tyto elektrony budou existovat na určených orbitálech kolem jádra. Každý orbitál může obsahovat určité množství elektronů.

Zlato v 6. období periodické tabulky má šest energetických úrovní. Těchto 79 elektronů vyplní orbitaly v těchto energetických úrovních podle množství, které může každá orbital pojmout. Od první do šesté energetické úrovně lze počet elektronů, které se vejdou do každé energetické úrovně, vypočítat pomocí 2n², kde n je úroveň energie.

Pomocí 2n² první úroveň energie, n = 1, je 2 (1)²; nebo může obsahovat 2 elektrony. Prvních šest energetických úrovní může obsahovat 2, 8, 18, 32, 50 a 72 elektronů. Zlato jako anomálie plnění elektronů naplní úrovně od nejnižší po nejvyšší úroveň energie a počet elektronů je 2, 8, 18, 32, 18 a 1. Může být vytvořen diagram se šesti soustřednými kruhy kolem jádra a výše uvedeným počtem elektronů v každém kruhu.