Structure atomique de l'or

L'or a été le premier métal largement connu des humains, car il existe à l'état naturel et peut être trouvé sous forme de pépites jaunes dans les lits des rivières. Les Égyptiens ont commencé à extraire de l'or en 2000 avant notre ère. Pendant des siècles, les alchimistes ont essayé de transformer d'autres métaux, comme le plomb ou le cuivre, en or. Si les alchimistes avaient compris la réactivité chimique et la structure atomique de l'or, ils auraient compris que leurs efforts étaient vains.

L'or est un métal de transition du groupe 11, période 6 du tableau périodique. Son nom vient du vieil anglais geolo (jaune), mais son symbole, Au, vient du mot latin pour or, aurum.

Malgré les nombreux efforts des alchimistes, leurs expériences ont échoué. L'or est relativement non réactif. Il se dissoudra dans un mélange d'acide nitrique et d'acide chlorhydrique, une solution connue sous le nom d'eau régale. (Note historique: plusieurs scientifiques lauréats du prix Nobel ont dissous leurs médailles dans l'eau régale pour éviter la confiscation sous le régime nazi).

Pour comprendre la structure atomique de l'or, une compréhension générale de la structure atomique est nécessaire. Au début du 20e siècle, le scientifique danois Niels Bohr a proposé un modèle simple pour la structure des atomes qui conviendra pour visualiser la structure atomique de l'or. (Note historique: Niels Bohr a caché les métaux Nobel d'or dissous dans son laboratoire pendant la Seconde Guerre mondiale.)

En termes généraux, un noyau est la charge positive centre d'un atome contenant des protons et des neutrons. Les protons et les neutrons sont collectivement appelés nucléons. La troisième particule subatomique principale d'un atome, les électrons, est située à l'extérieur du noyau.

UNE proton est une particule subatomique avec une masse de 1,67 x 10^-24 grammes, définis comme 1 unité de masse atomique, et a une charge positive, +1. C'est le nombre de protons dans le noyau qui définit l'élément; par exemple, un élément avec deux protons sera de l'hélium. Lorsque le nombre de protons change dans le noyau, le identité de l'élément changements.

UNE neutron est une particule subatomique de masse 1,67 x 10^-24 grammes, définis comme 1 unité de masse atomique, et a une charge neutre. Lorsque le nombre de neutrons change dans le noyau, l'identité de l'élément reste la même. Un changement du nombre de neutrons dans le noyau désigne un isotope du même élément.

Électrons sont à l'extérieur du noyau et ont une charge négative, -1. Leur masse est si petite qu'elle est considérée comme négligeable.

Niels Bohr a proposé que les électrons se déplacent autour de l'extérieur du noyau dans des chemins appelés orbites. Bohr a postulé que ces orbitales ne sont pas aléatoires, et ces niveaux déterminés indiquent à quelle distance du noyau se trouvent les électrons.

Avec une compréhension de base de la structure atomique, l'atome d'or peut être visualisé.

Rappelons que le nombre de protons détermine l'identité de l'élément. Or possède 79 protons dans son noyau. Dans un tableau périodique, le numéro atomique, généralement le nombre situé au-dessus du symbole de cet élément, correspond au nombre de protons de cet élément.

Pour trouver le nombre de neutrons présents, localisez la masse atomique de cet élément (généralement située sous le symbole). L'or a une masse de 197 unités de masse atomique. Soustraire le nombre de protons de la masse atomique. Pour l'or, 197 – 79 = 118. L'or a 118 neutrons.

Le noyau d'or contient donc 79 protons et 118 neutrons. Les neutrons supplémentaires réduisent la répulsion entre les protons chargés positivement. Les forces nucléaires lient le noyau ensemble.

Or a aussi 79 chargé négativement électrons; ceux-ci équilibreront les 79 protons chargés positivement. Ces électrons existeront dans des orbitales déterminées autour du noyau. Chaque orbitale peut contenir une certaine quantité d'électrons.

L'or, en période 6 du tableau périodique, a six niveaux d'énergie. Les 79 électrons rempliront les orbitales dans ces niveaux d'énergie en fonction de la quantité que chaque orbitale peut contenir. Du premier au sixième niveau d'énergie, le nombre d'électrons qui correspondent à chaque niveau d'énergie peut être calculé en utilisant 2n², où n est le niveau d'énergie.

Utilisation de 2n² le premier niveau d'énergie, n = 1, est 2(1)²; ou, il peut contenir 2 électrons. Les six premiers niveaux d'énergie peuvent contenir respectivement 2, 8, 18, 32, 50 et 72 électrons. L'or, étant une anomalie au remplissage d'électrons, remplira les niveaux du niveau d'énergie le plus bas au plus élevé, et le nombre d'électrons est de 2, 8, 18, 32, 18 et 1. Un diagramme peut être créé avec six cercles concentriques autour d'un noyau et le nombre d'électrons ci-dessus dans chaque anneau.