El oro fue el primer metal ampliamente conocido por los humanos, ya que existe en su estado natural y se puede encontrar como pepitas amarillas en los lechos de los ríos. Los egipcios comenzaron a extraer oro en el 2000 a. De la E.C. Durante siglos, los alquimistas intentaron convertir otros metales, como el plomo o el cobre, en oro. Si los alquimistas entendieran la reactividad química y la estructura atómica del oro, habrían entendido que sus esfuerzos eran inútiles.
Propiedades químicas del oro
El oro es un metal de transición del grupo 11, período 6 de la tabla periódica. Su nombre proviene de la palabra inglesa antigua, geolo (amarillo), pero su símbolo, Au, es de la palabra latina para oro, aurum.
A pesar de los muchos esfuerzos de los alquimistas, sus experimentos fracasaron. El oro es relativamente no reactivo. Se disolverá en una mezcla de ácido nítrico y clorhídrico, una solución conocida como agua regia. (Nota histórica: varios científicos ganadores del premio Nobel disolvieron sus medallas en agua regia para evitar la confiscación bajo el régimen nazi).
Comprensión de la estructura atómica: conceptos básicos
Para comprender la estructura atómica del oro, se necesita una comprensión general de la estructura atómica. A principios del siglo XX, el científico danés Niels Bohr propuso un modelo simple para la estructura de los átomos que será adecuado para visualizar la estructura atómica del oro. (Nota histórica: Niels Bohr ocultó los metales Nobel de oro disueltos en su laboratorio durante la Segunda Guerra Mundial).
En términos generales, una núcleo es el cargado positivamente centro de un átomo que contiene protones y neutrones. Los protones y neutrones se denominan colectivamente nucleones. La tercera partícula subatómica principal de un átomo, los electrones, se encuentra fuera del núcleo.
Comprensión de la estructura atómica: protones y neutrones
A protón es una partícula subatómica con una masa de 1,67 x 10-24 gramos, definida como 1 unidad de masa atómica, y tiene una carga positiva, +1. Es el número de protones en el núcleo lo que define al elemento; por ejemplo, un elemento con dos protones será helio. A medida que cambia el número de protones en el núcleo, la identidad del elemento cambios.
A neutrón es una partícula subatómica con una masa de 1,67 x 10-24 gramos, definida como 1 unidad de masa atómica, y tiene una carga neutra. A medida que cambia el número de neutrones dentro del núcleo, la identidad del elemento sigue siendo la misma. Un cambio en el número de neutrones en el núcleo denota un isótopo del mismo elemento.
Comprensión de la estructura atómica: electrones
Electrones están fuera del núcleo y tienen carga negativa, –1. Su masa es tan pequeña que se considera insignificante.
Niels Bohr propuso que los electrones viajan alrededor del exterior del núcleo en caminos llamados órbitas. Bohr postuló que estos orbitales no son aleatorios, y estos niveles determinados denotan qué tan lejos del núcleo se encuentran los electrones.
Estructura atómica de oro: núcleo
Con un conocimiento básico de la estructura atómica, se puede visualizar el átomo de oro.
Recuerde que el número de protones determina la identidad del elemento. Oro posee 79 protones en su núcleo. En una tabla periódica, el número atómico, generalmente el número ubicado sobre el símbolo de ese elemento, corresponde al número de protones de ese elemento.
Para encontrar la cantidad de neutrones presentes, ubique la masa atómica de ese elemento (generalmente ubicada debajo del símbolo). El oro tiene una masa de 197 unidades de masa atómica. Reste el número de protones de la masa atómica. Para el oro, 197 - 79 = 118. El oro tiene 118 neutrones.
El núcleo de Gold, entonces, contiene 79 protones y 118 neutrones. Los neutrones adicionales reducen la repulsión entre los protones cargados positivamente. Las fuerzas nucleares unen el núcleo.
Estructura atómica de oro: electrones
Oro también tiene 79 Cargado negativamente electrones; estos equilibrarán los 79 protones cargados positivamente. Estos electrones existirán en determinados orbitales alrededor del núcleo. Cada orbital puede contener una cierta cantidad de electrones.
El oro, en el período 6 de la tabla periódica, tiene seis niveles de energía. Los 79 electrones llenarán los orbitales en estos niveles de energía de acuerdo con la cantidad que cada orbital pueda contener. Desde el primer al sexto nivel de energía, el número de electrones que caben en cada nivel de energía se puede calcular utilizando 2n2, donde n es el nivel de energía.
Usando 2n2 el primer nivel de energía, n = 1, es 2 (1)2; o puede contener 2 electrones. Los primeros seis niveles de energía pueden contener 2, 8, 18, 32, 50 y 72 electrones, respectivamente. El oro, al ser una anomalía en el llenado de electrones, llenará niveles de menor a mayor nivel de energía, y el número de electrones es 2, 8, 18, 32, 18 y 1. Se puede crear un diagrama con seis círculos concéntricos alrededor de un núcleo y el número anterior de electrones en cada anillo.
