Auksas buvo pirmasis metalas, plačiai žinomas žmonėms, nes jis yra natūralios būklės ir jį galima rasti kaip geltonus grynuolius upių vagose. Egiptiečiai pradėjo kasinėti auksą 2000 m. Pr. M. E. Šimtmečius alchemikai bandė paversti auksu kitus metalus, pavyzdžiui, šviną ar varį. Jei alchemikai suprastų cheminį reaktyvumą ir aukso atominę struktūrą, jie būtų supratę, kad jų pastangos yra bergždžios.
Cheminės aukso savybės
Auksas yra pereinamasis metalas 11 grupėje, 6 laikotarpis ant periodinės lentelės. Jo pavadinimas kilęs iš senosios anglų kalbos žodžio geolo (geltonas), tačiau jo pavadinimas simbolis, Au, yra iš lotyniško žodžio auksas, aurum.
Nepaisant daugybės alchemikų pastangų, jų eksperimentai nepavyko. Auksas yra santykinai nereaguojantis. Jis ištirps azoto ir druskos rūgšties mišinyje, tirpale, vadinamame aqua regia. (Istorinė pastaba. Keletas Nobelio premiją laimėjusių mokslininkų ištirpdė medalius aqua regia, kad būtų išvengta konfiskavimo nacių režimo metu).
Atominės struktūros supratimas: pagrindai
Norint suprasti aukso atominę struktūrą, reikia bendro supratimo apie atominę struktūrą. 20 amžiaus pradžioje danų mokslininkas Nielsas Bohras pasiūlė paprastą atomų struktūros modelį, kuris bus tinkamas vizualizuoti aukso atominę struktūrą. (Istorinė pastaba: Antrojo pasaulinio karo metu Nielsas Bohras paslėpė ištirpusius aukso Nobelio metalus savo laboratorijoje.)
Apskritai, a branduolys yra teigiamai įkrautas atomo centras kuriuose yra protonų ir neutronų. Protonai ir neutronai bendrai vadinami nukleonais. Trečioji pagrindinė subatominė atomo dalelė - elektronai - yra už branduolio ribų.
Suprasti atominę struktūrą: protonai ir neutronai
A protonas yra subatominė dalelė, kurios masė yra 1,67 x 10-24 gramų, apibrėžtų kaip 1 atominės masės vienetas, ir teigiamas krūvis yra +1. Tai yra protonų skaičius branduolyje, kuris apibrėžia elementą; pavyzdžiui, elementas su dviem protonais bus helis. Keičiantis protonų skaičiui branduolyje, elemento tapatumas pokyčiai.
A neutronas yra subatominė dalelė, kurios masė yra 1,67 x 10-24 gramų, apibrėžtų kaip 1 atominės masės vienetas, ir turi neutralų krūvį. Keičiantis neutronų skaičiui branduolyje, elemento tapatumas išlieka tas pats. Neutronų skaičiaus pokytis branduolyje žymi to paties elemento izotopą.
Suprasti atominę struktūrą: elektronai
Elektronai yra už branduolio ribų ir turi neigiamą krūvį, –1. Jų masė yra tokia maža, kad ji laikoma nereikšminga.
Nielsas Bohras pasiūlė, kad elektronai eitų aplink branduolio išorę keliais, vadinamais orbitomis. Bohras teigė, kad šios orbitalės nėra atsitiktinės, ir šie nustatyti lygiai žymi, kiek toli nuo branduolio elektronų yra.
Auksinė atominė struktūra: branduolys
Supratus atomo struktūrą, aukso atomas gali būti vizualizuojamas.
Prisiminkime, kad protonų skaičius lemia elemento tapatumą. Auksas turi 79 protonai savo branduolyje. Periodinėje lentelėje atominis skaičius, paprastai skaičius, esantis virš to elemento simbolio, atitinka to elemento protonų skaičių.
Norėdami sužinoti esamų neutronų skaičių, suraskite to elemento atominę masę (paprastai ji yra po simboliu). Aukso masė yra 197 atominės masės vienetai. Iš atominės masės atimkite protonų skaičių. Už auksą 197 - 79 = 118. Auksas turi 118 neutronų.
Aukso branduolyje yra 79 protonai ir 118 neutronų. Papildomi neutronai sumažina atstūmimą tarp teigiamai įkrautų protonų. Branduolinės jėgos sujungia branduolį.
Auksinė atominė struktūra: elektronai
Auksas taip pat turi 79 neigiamai įkrautas elektronai; tai subalansuos 79 teigiamai įkrautus protonus. Šie elektronai egzistuos nustatytose orbitose aplink branduolį. Kiekviena orbita gali laikyti tam tikrą elektronų kiekį.
Auksas, 6 periodinėje lentelėje, turi šeši energijos lygiai. 79 elektronai užpildys šių energijos lygių orbitales pagal kiekį, kurį gali išlaikyti kiekviena orbita. Nuo pirmojo iki šeštojo energijos lygio elektronų, tinkančių kiekvienam energijos lygiui, skaičių galima apskaičiuoti naudojant 2n2, kur n yra energijos lygis.
Naudojant 2n2 pirmasis energijos lygis, n = 1, yra 2 (1)2; arba joje telpa 2 elektronai. Pirmieji šeši energijos lygiai gali laikyti atitinkamai 2, 8, 18, 32, 50 ir 72 elektronus. Auksas, būdamas elektronų užpildymo anomalija, užpildys lygius nuo žemiausio iki aukščiausio energijos lygio, o elektronų skaičius yra 2, 8, 18, 32, 18 ir 1. Gali būti sukurta diagrama su šešiais koncentriniais apskritimais aplink branduolį ir aukščiau nurodytą elektronų skaičių kiekviename žiede.