Золото было первым металлом, широко известным людям, поскольку оно существует в естественном состоянии и его можно было найти в виде желтых самородков в руслах рек. Египтяне начали добывать золото в 2000 году до н. Э. На протяжении веков алхимики пытались превратить другие металлы, такие как свинец или медь, в золото. Если бы алхимики поняли химическую реакционную способность и атомную структуру золота, они бы поняли, что их усилия тщетны.
Химические свойства золота
Золото - переходный металл в группе 11 периода 6 периодической таблицы Менделеева. Его название происходит от древнеанглийского слова geolo (желтый), но его символ, Au, происходит от латинского слова «золото», aurum.
Несмотря на многочисленные усилия алхимиков, их эксперименты провалились. Золото относительно инертный. Он растворяется в смеси азотной и соляной кислоты, растворе, известном как царская водка. (Историческая справка: несколько ученых-лауреатов Нобелевской премии растворили свои медали в царской водке, чтобы избежать конфискации при нацистском режиме).
Понимание атомной структуры: основы
Чтобы понять атомную структуру золота, необходимо общее понимание атомной структуры. В начале 20 века датский ученый Нильс Бор предложил простую модель строения атомов, которая будет подходящей для визуализации атомной структуры золота. (Историческая справка: Нильс Бор спрятал растворенные золотые нобелевские металлы в своей лаборатории во время Второй мировой войны.)
В общем, ядро положительно заряженный центр атома содержащие протоны и нейтроны. Протоны и нейтроны вместе называются нуклонами. Третья основная субатомная частица атома, электроны, расположена вне ядра.
Понимание структуры атома: протоны и нейтроны
А протон представляет собой субатомную частицу с массой 1,67 x 10-24 граммы, определяемые как 1 атомная единица массы, и имеют положительный заряд +1. Это количество протонов в ядре, которое определяет элемент; например, элемент с двумя протонами будет гелием. При изменении числа протонов в ядре идентичность элемента изменения.
А нейтрон субатомная частица с массой 1,67 x 10-24 граммы, определяемые как 1 атомная единица массы, и имеют нейтральный заряд. Поскольку количество нейтронов в ядре изменяется, идентичность элемента остается прежней. Изменение количества нейтронов в ядре означает наличие изотопа того же элемента.
Понимание структуры атома: электроны
Электроны находятся вне ядра и имеют отрицательный заряд –1. Их масса настолько мала, что считается незначительной.
Нильс Бор предположил, что электроны перемещаются вокруг ядра по траекториям, называемым орбитами. Бор предположил, что эти орбитали не случайны, и эти определенные уровни обозначают, как далеко от ядра находятся электроны.
Атомная структура золота: ядро
Имея базовое понимание атомной структуры, можно визуализировать атом золота.
Напомним, что количество протонов определяет идентичность элемента. Золото имеет 79 протонов в его ядре. В периодической таблице атомный номер, обычно число, расположенное над символом этого элемента, соответствует количеству протонов этого элемента.
Чтобы узнать количество присутствующих нейтронов, найдите атомную массу этого элемента (обычно она находится под символом). Золото имеет массу 197 атомных единиц массы. Вычтите количество протонов из атомной массы. Для золота 197 - 79 = 118. Золото имеет 118 нейтронов.
Итак, ядро золота содержит 79 протонов и 118 нейтронов. Дополнительные нейтроны уменьшают отталкивание между положительно заряженными протонами. Ядерные силы связывают ядра вместе.
Атомная структура золота: электроны
Золото также имеет 79 отрицательно заряженный электроны; они уравновесят 79 положительно заряженных протонов. Эти электроны будут существовать на определенных орбиталях вокруг ядра. Каждая орбиталь может содержать определенное количество электронов.
Золото в период 6 периодической таблицы Менделеева имеет шесть уровней энергии. 79 электронов заполнят орбитали на этих энергетических уровнях в зависимости от количества, которое каждая орбиталь может удерживать. С первого по шестой энергетический уровень количество электронов, которые помещаются на каждом энергетическом уровне, может быть вычислено с использованием 2n2, где n - уровень энергии.
Используя 2n2 первый энергетический уровень, n = 1, равен 2 (1)2; или он может содержать 2 электрона. Первые шесть энергетических уровней могут содержать 2, 8, 18, 32, 50 и 72 электрона соответственно. Золото, являющееся аномалией электронного заполнения, будет заполнять уровни от самого низкого до самого высокого энергетического уровня, а количество электронов составляет 2, 8, 18, 32, 18 и 1. Схема может быть создана с шестью концентрическими кругами вокруг ядра и указанным выше числом электронов в каждом кольце.