Zelta atomu struktūra

Zelts bija pirmais cilvēkiem plaši pazīstamais metāls, jo tas pastāv dabiskā stāvoklī un upju gultnēs to varēja atrast kā dzeltenos tīrradņus. Ēģiptieši sāka rakt zeltu 2000. gadā p.m.ē. Gadsimtiem ilgi alķīmiķi centās pārvērst citus metālus, piemēram, svinu vai varu, par zeltu. Ja alķīmiķi saprastu ķīmisko reaktivitāti un zelta atomu struktūru, viņi būtu sapratuši, ka viņu centieni ir veltīgi.

Zelts ir pārejas metāls 11. grupas 6. periodā uz periodiskās tabulas. Tās nosaukums ir no vecangļu vārda geolo (dzeltens), bet tā nosaukums simbols, Au, ir no latīņu vārda zelta, aurum.

Neskatoties uz alķīmiķu daudzajiem centieniem, viņu eksperimenti neizdevās. Zelts ir salīdzinoši nereaģē. Tas izšķīdinās slāpekļa un sālsskābes maisījumā, šķīdumā, kas pazīstams kā aqua regia. (Vēsturiska piezīme: Vairāki Nobela prēmiju ieguvušie zinātnieki izšķīdināja savas medaļas aqua regia, lai izvairītos no konfiskācijas nacistu režīmā).

Lai saprastu zelta atomu struktūru, ir nepieciešama vispārēja izpratne par atomu struktūru. 20. gadsimta sākumā dāņu zinātnieks Nīls Bohrs ierosināja vienkāršu atomu struktūras modeli, kas būs piemērots zelta atomu struktūras vizualizēšanai. (Vēsturiska piezīme: Nīls Bohs Otrā pasaules kara laikā laboratorijā paslēpa izšķīdušos zelta Nobela metālus.)

Vispārīgi runājot, a kodols ir pozitīvi uzlādēts atoma centrs kas satur protonus un neitronus. Protonus un neitronus kopā sauc par nukleoniem. Trešā galvenā atoma subatomiskā daļiņa - elektroni - atrodas ārpus kodola.

A protons ir subatomiska daļiņa ar masu 1,67 x 10^-24 grami, kas definēti kā 1 atomu masas vienība, un tam ir pozitīvs lādiņš +1. Tas ir protonu skaits kodolā, kas nosaka elementu; piemēram, elements ar diviem protoniem būs hēlijs. Mainoties protonu skaitam kodolā, elementa identitāte izmaiņas.

A neitronu ir subatomiskā daļiņa ar masu 1,67 x 10^-24 grami, kas definēti kā 1 atomu masas vienība, un tam ir neitrāls lādiņš. Mainoties neitronu skaitam kodolā, elementa identitāte paliek nemainīga. Neitronu skaita izmaiņas kodolā apzīmē tā paša elementa izotopu.

Elektroni atrodas ārpus kodola un tiem ir negatīvs lādiņš, –1. Viņu masa ir tik maza, ka to uzskata par nenozīmīgu.

Nīls Bohrs ierosināja, lai elektroni pārvietotos pa kodola ārpusi pa ceļiem, kurus sauc par orbītām. Bohrs apgalvoja, ka šīs orbitāles nav nejaušas, un šie noteiktie līmeņi apzīmē, cik tālu no kodola elektroniem ir atrodami.

Pamatzinot atomu struktūru, zelta atomu var vizualizēt.

Atgādinām, ka protonu skaits nosaka elementa identitāti. Zelts ir 79 protoni tās kodolā. Periodiskajā tabulā atomu skaitlis, parasti skaitlis, kas atrodas virs šī elementa simbola, atbilst šī elementa protonu skaitam.

Lai atrastu esošo neitronu skaitu, atrodiet šī elementa atomu masu (parasti atrodas zem simbola). Zelta masa ir 197 atomu masas vienības. No atomu masas atņem protonu skaitu. Par zeltu 197 - 79 = 118. Zelts ir 118 neitroni.

Zelta kodolā ir 79 protoni un 118 neitroni. Papildu neitroni samazina atgrūšanos starp pozitīvi lādētiem protoniem. Kodolspēki saista kodolu kopā.

Zelts arī ir 79 negatīvi uzlādēts elektroni; tie līdzsvaros 79 pozitīvi uzlādētos protonus. Šie elektroni pastāvēs noteiktās orbitālēs ap kodolu. Katrā orbītā var atrasties noteikts daudzums elektronu.

Zelts, perioda tabulas 6. periodā, ir seši enerģijas līmeņi. 79 elektroni aizpildīs orbitāles šajos enerģijas līmeņos atbilstoši daudzumam, ko katra orbitāle spēj noturēt. No pirmā līdz sestajam enerģijas līmenim elektronu skaitu, kas iekļaujas katrā enerģijas līmenī, var aprēķināt, izmantojot 2n², kur n ir enerģijas līmenis.

Izmantojot 2n² pirmais enerģijas līmenis, n = 1, ir 2 (1)²; vai arī tajā var būt 2 elektroni. Pirmie seši enerģijas līmeņi var turēt attiecīgi 2, 8, 18, 32, 50 un 72 elektronus. Zelts, kas ir anomālija elektronu piepildījumam, piepildīs līmeņus no zemākā līdz augstākajam enerģijas līmenim, un elektronu skaits ir 2, 8, 18, 32, 18 un 1. Diagrammu var izveidot ar sešiem koncentriskiem apļiem ap kodolu un iepriekš minēto elektronu skaitu katrā gredzenā.