Atomstruktur von Gold

Gold war das erste dem Menschen allgemein bekannte Metall, da es in seinem natürlichen Zustand existiert und als gelbe Nuggets in Flussbetten gefunden werden konnte. Die Ägypter begannen 2000 v. u. Z. mit dem Goldabbau. Über Jahrhunderte versuchten Alchemisten, andere Metalle wie Blei oder Kupfer in Gold zu verwandeln. Wenn Alchemisten die chemische Reaktivität und die Atomstruktur des Goldes verstanden hätten, hätten sie verstanden, dass ihre Bemühungen vergeblich waren.

Gold ist ein Übergangsmetall der Gruppe 11, Periode 6 des Periodensystems. Sein Name stammt vom altenglischen Wort geolo (gelb), aber es ist Symbol, Au, kommt vom lateinischen Wort für Gold, Aurum.

Trotz vieler Bemühungen der Alchemisten scheiterten ihre Experimente. Gold ist relativ unreaktiv. Es löst sich in einer Mischung aus Salpeter- und Salzsäure auf, einer Lösung, die als Königswasser bekannt ist. (Historische Anmerkung: Mehrere Nobelpreisträger haben ihre Orden in Königswasser aufgelöst, um eine Beschlagnahme durch das NS-Regime zu vermeiden).

Um die Atomstruktur von Gold zu verstehen, ist ein allgemeines Verständnis der Atomstruktur erforderlich. Anfang des 20. Jahrhunderts schlug der dänische Wissenschaftler Niels Bohr ein einfaches Modell für die Struktur von Atomen vor, das geeignet sein wird, die Goldatomstruktur zu visualisieren. (Historische Anmerkung: Niels Bohr versteckte die gelösten Gold-Nobelmetalle während des Zweiten Weltkriegs in seinem Labor.)

Allgemein gesagt, a Kern ist das positiv geladene Zentrum eines Atoms Protonen und Neutronen enthalten. Die Protonen und Neutronen werden zusammen als Nukleonen bezeichnet. Das dritte subatomare Hauptteilchen eines Atoms, die Elektronen, befindet sich außerhalb des Kerns.

EIN Proton ist ein subatomares Teilchen mit einer Masse von 1,67 x 10^-24 Gramm, definiert als 1 atomare Masseneinheit, und hat eine positive Ladung, +1. Es ist die Anzahl der Protonen im Kern, die das Element definiert; ein Element mit zwei Protonen ist beispielsweise Helium. Wenn sich die Anzahl der Protonen im Kern ändert, wird die Elementidentität Änderungen.

EIN Neutron ist ein subatomares Teilchen mit einer Masse von 1,67 x 10^-24 Gramm, definiert als 1 atomare Masseneinheit, und hat eine neutrale Ladung. Da sich die Anzahl der Neutronen im Kern ändert, bleibt die Identität des Elements gleich. Eine Änderung der Neutronenzahl im Kern bezeichnet ein Isotop des gleichen Elements.

Elektronen befinden sich außerhalb des Kerns und haben eine negative Ladung, –1. Ihre Masse ist so gering, dass sie als vernachlässigbar gilt.

Niels Bohr schlug vor, dass sich Elektronen auf Bahnen um die Außenseite des Kerns bewegen. Bohr postulierte, dass diese Orbitale nicht zufällig sind, und diese bestimmten Niveaus geben an, wie weit vom Kern entfernt Elektronen gefunden werden.

Mit einem grundlegenden Verständnis der atomaren Struktur kann das Goldatom visualisiert werden.

Denken Sie daran, dass die Anzahl der Protonen die Identität des Elements bestimmt. Gold hast 79 Protonen in seinem Kern. In einem Periodensystem entspricht die Ordnungszahl, normalerweise die Zahl über dem Symbol für dieses Element, der Anzahl der Protonen für dieses Element.

Um die Anzahl der vorhandenen Neutronen zu ermitteln, suchen Sie die Atommasse dieses Elements (normalerweise unter dem Symbol). Gold hat eine Masse von 197 atomaren Masseneinheiten. Ziehe die Anzahl der Protonen von der Atommasse ab. Für Gold 197 – 79 = 118. Gold hat 118 Neutronen.

Der Kern von Gold enthält also 79 Protonen und 118 Neutronen. Die zusätzlichen Neutronen reduzieren die Abstoßung zwischen den positiv geladenen Protonen. Die Kernkräfte binden den Kern zusammen.

Gold hat auch 79 negativ geladen Elektronen; diese gleichen die 79 positiv geladenen Protonen aus. Diese Elektronen werden in bestimmten Orbitalen um den Kern herum existieren. Jedes Orbital kann eine bestimmte Menge an Elektronen aufnehmen.

Gold, in Periode 6 des Periodensystems, hat sechs Energiestufen. Die 79 Elektronen füllen die Orbitale in diesen Energieniveaus entsprechend der Menge, die jedes Orbital aufnehmen kann. Vom ersten bis zum sechsten Energieniveau kann die Anzahl der Elektronen, die in jedes Energieniveau passen, mit 2n. berechnet werden², wobei n das Energieniveau ist.

2n. verwenden² das erste Energieniveau, n = 1, ist 2(1)²; oder es kann 2 Elektronen aufnehmen. Die ersten sechs Energieniveaus können 2, 8, 18, 32, 50 bzw. 72 Elektronen aufnehmen. Gold, eine Anomalie bei der Elektronenfüllung, füllt die Ebenen vom niedrigsten zum höchsten Energieniveau, und die Anzahl der Elektronen beträgt 2, 8, 18, 32, 18 und 1. Ein Diagramm kann mit sechs konzentrischen Kreisen um einen Kern und der oben genannten Anzahl von Elektronen in jedem Ring erstellt werden.