Guld var det første metal, der er almindeligt kendt for mennesker, da det eksisterer i dets naturlige tilstand og kunne findes som gule nuggets i flodbede. Egypterne begyndte at udvinde guld i 2000 f.v.t. I århundreder forsøgte alkymister at gøre andre metaller som bly eller kobber til guld. Hvis alkymister forstod den kemiske reaktivitet og guldatomstrukturen, ville de have forstået, at deres indsats var forgæves.
Kemiske egenskaber af guld
Guld er et overgangsmetal i gruppe 11, periode 6 på det periodiske system. Dets navn er fra det gamle engelske ord, geolo (gul), men dets symbol, Au, er fra det latinske ord for guld, aurum.
På trods af alkymistenes mange bestræbelser mislykkedes deres eksperimenter. Guld er relativt ureaktiv. Det opløses i en blanding af salpetersyre og saltsyre, en opløsning kendt som aqua regia. (Historisk note: Flere nobelprisvindende forskere opløste deres medaljer i vandregier for at undgå konfiskation under nazistregimet).
Forstå Atomic Structure: Basics
For at forstå den atomare guldstruktur er der behov for en generel forståelse af den atomare struktur. I det tidlige 20. århundrede foreslog den danske videnskabsmand Niels Bohr en simpel model for strukturen af atomer, der er velegnet til at visualisere den atomare guldstruktur. (Historisk note: Niels Bohr skjulte de opløste guld Nobelmetaller i sit laboratorium under Anden Verdenskrig.)
Generelt set er en kerne er den positivt ladede centrum for et atom indeholdende protoner og neutroner. Protonerne og neutronerne kaldes samlet nukleoner. Den tredje vigtigste subatomære partikel af et atom, elektroner, er placeret uden for kernen.
Forstå atomstruktur: protoner og neutroner
EN proton er en subatomær partikel med en masse på 1,67 x 10-24 gram, defineret som 1 atommasseenhed og har en positiv ladning, +1. Det er antallet af protoner i kernen, der definerer elementet; for eksempel vil et element med to protoner være helium. Da antallet af protoner ændres i kernen, element identitet ændringer.
EN neutron er en subatomær partikel med en masse 1,67 x 10-24 gram, defineret som 1 atommasseenhed og har en neutral ladning. Da antallet af neutroner ændrer sig inden i kernen, forbliver elementets identitet den samme. En ændring i antallet af neutroner i kernen betegner en isotop af det samme element.
Forstå atomstruktur: elektroner
Elektroner er uden for kernen og har en negativ ladning, –1. Deres masse er så lille, at den betragtes som ubetydelig.
Niels Bohr foreslog, at elektroner rejser rundt om ydersiden af kernen i stier, der kaldes baner. Bohr postulerede, at disse orbitaler ikke er tilfældige, og disse bestemte niveauer angiver, hvor langt fra kerneelektronerne findes.
Guld Atomic Structure: Nucleus
Med en grundlæggende forståelse af atomstruktur kan guldatomet visualiseres.
Husk at antallet af protoner bestemmer elementets identitet. Guld har 79 protoner i sin kerne. På et periodisk system svarer atomnummeret, normalt tallet over symbolet for det pågældende element, til antallet af protoner for det element.
For at finde antallet af tilstedeværende neutroner skal du lokalisere atommassen for det pågældende element (normalt placeret under symbolet). Guld har en masse på 197 atommasseenheder. Træk antallet af protoner fra atommassen. For guld, 197 - 79 = 118. Guld har 118 neutroner.
Gulds kerne indeholder derefter 79 protoner og 118 neutroner. De ekstra neutroner reducerer frastødningen mellem de positivt ladede protoner. Atomkræfterne binder kernen sammen.
Guld atomstruktur: elektroner
Guld har også 79 negativt ladet elektroner; disse vil afbalancere de 79 positivt ladede protoner. Disse elektroner vil eksistere i bestemte orbitaler omkring kernen. Hver orbital kan rumme en vis mængde elektroner.
Guld, i periode 6 på det periodiske system, har seks energiniveauer. De 79 elektroner udfylder orbitalerne i disse energiniveauer i henhold til den mængde, som hver bane kan rumme. Fra det første til det sjette energiniveau kan antallet af elektroner, der passer ind i hvert energiniveau, beregnes ved hjælp af 2n2hvor n er energiniveauet.
Brug af 2n2 det første energiniveau, n = 1, er 2 (1)2; eller det kan rumme 2 elektroner. De første seks energiniveauer kan indeholde henholdsvis 2, 8, 18, 32, 50 og 72 elektroner. Guld, der er en anomali til elektronfyldning, vil udfylde niveauer fra laveste til højeste energiniveau, og antallet af elektroner er 2, 8, 18, 32, 18 og 1. Et diagram kan oprettes med seks koncentriske cirkler omkring en kerne og det ovennævnte antal elektroner i hver ring.