Атомска структура злата

Злато је први метал који је људима био широко познат, јер постоји у свом природном стању и могао би се наћи као жути грумен у коритима. Египћани су злато почели да ваде 2.000 пне. Вековима су алхемичари покушавали да друге метале, попут олова или бакра, претворе у злато. Да су алхемичари разумели хемијску реактивност и атомску структуру злата, схватили би да су њихови напори узалудни.

Злато је прелазни метал у групи 11, период 6 на периодном систему. Име му је од староенглеске речи геоло (жути), али његово симбол, Ау, је од латинске речи за злато, аурум.

Упркос многим напорима алхемичара, њихови експерименти нису успели. Злато је релативно нереактиван. Раствараће се у смеши азотне и хлороводоничне киселине, раствора познатог као акуа региа. (Историјска белешка: Неколико научника награђених Нобелом растворило је своје медаље у аква регији како би избегло конфискацију под нацистичким режимом).

Да би се разумела атомска структура злата, потребно је опште разумевање атомске структуре. Почетком 20. века, дански научник Ниелс Бохр предложио је једноставан модел за структуру атома који ће бити погодан за визуелизацију атомске структуре злата. (Историјска белешка: Ниелс Бохр је током Другог светског рата сакрио растворени златни нобеловски метал у својој лабораторији.)

Уопштено говорећи, а језгро је позитивно наелектрисан средиште атома који садрже протоне и неутроне. Протони и неутрони се заједнички називају нуклеони. Трећа главна субатомска честица атома, електрони, налази се изван језгра.

А. протона је субатомска честица масе 1.67 к 10^-24 грама, дефинисано као 1 јединица атомске масе и има позитиван набој +1. Број протона у језгру је тај који дефинише елемент; на пример, елемент са два протона биће хелијум. Како се број протона мења у језгру, тако и идентитет елемента Промене.

А. неутрон је субатомска честица масе 1.67 к 10^-24 грама, дефинисано као 1 атомска јединица масе и има неутралан набој. Како се број неутрона мења унутар језгра, идентитет елемента остаје исти. Промена броја неутрона у језгру означава изотоп истог елемента.

Електрони су изван језгра и имају негативан набој, –1. Њихова маса је толико мала да се сматра занемарљивом.

Ниелс Бохр је предложио да електрони путују око спољне стране језгра стазама названим орбите. Бор је претпоставио да ове орбитале нису случајне и ови утврђени нивои означавају колико су далеко од електрона језгра пронађени.

Са основним разумевањем атомске структуре, атом злата се може визуализовати.

Подсетимо се да број протона одређује идентитет елемента. Злато има 79 протона у свом језгру. На периодном систему атомски број, обично број који се налази изнад симбола за тај елемент, одговара броју протона за тај елемент.

Да бисте пронашли број присутних неутрона, лоцирајте атомску масу тог елемента (обично се налази испод симбола). Злато има масу од 197 јединица атомске масе. Одузми број протона од атомске масе. За злато, 197 - 79 = 118. Злато има 118 неутрона.

Златно језгро, дакле, садржи 79 протона и 118 неутрона. Додатни неутрони смањују одбијање између позитивно наелектрисаних протона. Нуклеарне силе везују језгро заједно.

Злато такође има 79 негативно набијен електрони; они ће уравнотежити 79 позитивно наелектрисаних протона. Ови електрони ће постојати у утврђеним орбиталама око језгра. Свака орбитала може да садржи одређену количину електрона.

Злато, у периоду 6 на периодном систему, има шест нивоа енергије. 79 електрона ће попунити орбитале у овим нивоима енергије према количини коју свака орбитала може да задржи. Од првог до шестог нивоа енергије, број електрона који се уклапају у сваки ниво енергије може се израчунати помоћу 2н², где је н ниво енергије.

Користећи 2н² први ниво енергије, н = 1, је 2 (1)²; или може да садржи 2 електрона. Првих шест енергетских нивоа може да садржи 2, 8, 18, 32, 50 и 72 електрона. Злато, као аномалија пуњења електрона, испуниће нивое од најнижег до највишег нивоа енергије, а број електрона је 2, 8, 18, 32, 18 и 1. Дијаграм се може створити са шест концентричних кругова око језгра и горњим бројем електрона у сваком прстену.