Atomska struktura zlata

Zlato je bila prva kovina, ki je bila ljudem splošno znana, saj obstaja v svojem naravnem stanju in jo lahko najdemo kot rumene kalčke v strugah. Egipčani so zlato začeli kopati leta 2000 pr. Stoletja so alkimisti poskušali druge kovine, na primer svinec ali baker, spremeniti v zlato. Če bi alkimisti razumeli kemijsko reaktivnost in atomsko strukturo zlata, bi razumeli, da so njihova prizadevanja zaman.

Zlato je prehodna kovina v skupini 11, obdobje 6 na periodnem sistemu. Njegovo ime je iz staroangleške besede geolo (rumeno), vendar je simbol, Au, je iz latinske besede za zlato, aurum.

Kljub številnim prizadevanjem alkimistov njihovi poskusi niso uspeli. Zlato je relativno nereaktivno. Raztopila se bo v mešanici dušikove in klorovodikove kisline, raztopine, znane kot aqua regia. (Zgodovinska opomba: Več Nobelovih nagrajencev je medalje raztopilo v aqua regia, da bi se izognili zaplembi pod nacističnim režimom).

Za razumevanje atomske strukture zlata je potrebno splošno razumevanje atomske strukture. V začetku 20. stoletja je danski znanstvenik Niels Bohr predlagal preprost model za strukturo atomov, ki bo primeren za vizualizacijo atomske strukture zlata. (Zgodovinska opomba: Niels Bohr je med drugo svetovno vojno v svojem laboratoriju skrival raztopljene zlate Nobelove kovine.)

Na splošno a jedro je pozitivno nabit središče atoma ki vsebujejo protone in nevtrone. Protoni in nevtroni se skupaj imenujejo nukleoni. Tretji glavni subatomski delci atoma, elektroni, se nahajajo zunaj jedra.

A protona je subatomski delček z maso 1,67 x 10^-24 gramov, opredeljeno kot 1 atomska masna enota in ima pozitiven naboj +1. Število protonov v jedru določa element; na primer, element z dvema protonoma bo helij. Ko se število protonov spreminja v jedru, se identiteta elementa spremembe.

A nevtron je subatomski delec z maso 1,67 x 10^-24 gramov, opredeljena kot 1 atomska masna enota in ima nevtralni naboj. Ko se število nevtronov v jedru spreminja, identiteta elementa ostaja enaka. Sprememba števila nevtronov v jedru pomeni izotop istega elementa.

Elektroni so zunaj jedra in imajo negativni naboj, –1. Njihova masa je tako majhna, da velja za zanemarljivo.

Niels Bohr je predlagal, da elektroni potujejo po zunanji strani jedra po poteh, imenovanih orbite. Bohr je domneval, da te orbitale niso naključne in te določene ravni označujejo, kako daleč od najdemo elektrone jedra.

Z osnovnim razumevanjem atomske strukture lahko atom zlata vizualiziramo.

Spomnimo se, da število protonov določa identiteto elementa. Zlato ima 79 protonov v svojem jedru. V periodnem sistemu atomska številka, običajno številka nad simbolom za ta element, ustreza številu protonov za ta element.

Če želite poiskati število prisotnih nevtronov, poiščite atomsko maso tega elementa (običajno se nahaja pod simbolom). Zlata ima maso 197 atomskih masnih enot. Od atomske mase odštejemo število protonov. Za zlato 197 - 79 = 118. Zlato ima 118 nevtronov.

Zlatovo jedro torej vsebuje 79 protonov in 118 nevtronov. Dodatni nevtroni zmanjšajo odbojnost med pozitivno nabitimi protoni. Jedrske sile vežejo jedro skupaj.

Zlato tudi ima 79 negativno nabit elektroni; ti bodo uravnotežili 79 pozitivno nabitih protonov. Ti elektroni bodo obstajali v določenih orbitalah okoli jedra. Vsaka orbita lahko vsebuje določeno količino elektronov.

Zlato, v obdobju 6 na periodnem sistemu, ima šest ravni energije. 79 elektronov bo zapolnilo orbitale na teh nivojih energije glede na količino, ki jo ima vsaka orbitala. Od prve do šeste ravni energije se lahko število elektronov, ki se prilega posamezni ravni energije, izračuna z uporabo 2n², kjer je n raven energije.

Uporaba 2n² prvi nivo energije, n = 1, je 2 (1)²; ali pa lahko vsebuje 2 elektrona. Prvih šest ravni energije lahko vsebuje 2, 8, 18, 32, 50 oziroma 72 elektronov. Zlato, ki je anomalija pri polnjenju elektronov, bo napolnilo ravni od najnižje do najvišje ravni energije, število elektronov pa je 2, 8, 18, 32, 18 in 1. Lahko se ustvari diagram s šestimi koncentričnimi krogi okoli jedra in zgornjim številom elektronov v vsakem obroču.