Золото було першим металом, широко відомим людям, оскільки воно існує в природному стані і могло бути знайдене у вигляді жовтих самородків у руслах річок. Єгиптяни почали видобувати золото у 2000 р. До н. Е. Протягом століть алхіміки намагалися перетворити інші метали, такі як свинець або мідь, у золото. Якби алхіміки розуміли хімічну реакційну здатність і атомну структуру золота, вони зрозуміли б, що їхні зусилля марні.
Хімічні властивості золота
Золото є перехідним металом у групі 11, період 6 періодичної таблиці. Його назва походить від давньоанглійського слова geolo (жовтий), але його символ, Au, - від латинського слова золото, аурум.
Незважаючи на багато зусиль алхіміків, їх експерименти зазнали невдачі. Золото відносно не реагує. Він розчиняється в суміші азотної та соляної кислот, розчину, відомого як акварегія. (Історична примітка: Кілька вчених, лауреатів Нобелівської премії, розпустили свої медалі в акварегії, щоб уникнути конфіскації за нацистського режиму).
Розуміння атомної будови: основи
Щоб зрозуміти атомну будову золота, потрібно загальне розуміння атомної будови. На початку 20 століття датський вчений Нільс Бор запропонував просту модель будови атомів, яка буде придатною для візуалізації атомної структури золота. (Історична довідка: Нільс Бор заховав розчинене золото Нобелівських металів у своїй лабораторії під час Другої світової війни.)
Загалом, a ядро є позитивно зарядженим центр атома містять протони та нейтрони. Протони та нейтрони в сукупності називаються нуклонами. Третя основна субатомна частинка атома, електрони, знаходиться поза ядром.
Розуміння атомної будови: протони та нейтрони
A протон - субатомна частинка масою 1,67 х 10-24 грам, визначається як 1 атомна одиниця маси, і має позитивний заряд +1. Саме кількість протонів в ядрі визначає елемент; наприклад, елементом з двома протонами буде гелій. У міру зміни кількості протонів в ядрі, ідентичність елемента зміни.
A нейтрон - субатомна частинка масою 1,67 х 10-24 грам, визначається як 1 атомна одиниця маси, і має нейтральний заряд. Оскільки кількість нейтронів змінюється в ядрі, ідентичність елемента залишається незмінною. Зміна кількості нейтронів в ядрі позначає ізотоп того самого елемента.
Розуміння атомної будови: електрони
Електрони знаходяться поза ядром і мають негативний заряд, –1. Їх маса настільки мала, що вважається незначною.
Нільс Бор запропонував, щоб електрони рухались навколо зовнішньої частини ядра шляхами, званими орбітами. Бор постулював, що ці орбіталі не є випадковими, і ці визначені рівні означають, як далеко від ядра знаходяться електрони.
Атомна структура золота: ядро
З базовим розумінням будови атома атом золота можна візуалізувати.
Нагадаємо, що кількість протонів визначає ідентичність елемента. Золото має 79 протонів в його ядрі. У періодичній системі атомний номер, як правило, номер, розташований над символом цього елемента, відповідає кількості протонів для цього елемента.
Щоб знайти кількість присутніх нейтронів, знайдіть атомну масу цього елемента (зазвичай розташованого нижче символу). Золото має масу 197 атомних одиниць маси. Від атомної маси відніміть кількість протонів. Для золота 197 - 79 = 118. Золото має 118 нейтронів.
Тоді ядро Голда містить 79 протонів і 118 нейтронів. Додаткові нейтрони зменшують відштовхування між позитивно зарядженими протонами. Ядерні сили пов'язують ядро разом.
Атомна структура золота: електрони
Золото також має 79 негативно заряджений електрони; вони збалансують 79 позитивно заряджених протонів. Ці електрони існуватимуть на визначених орбіталях навколо ядра. Кожна орбіталя може вмістити певну кількість електронів.
Золото, в періоді 6 на таблиці Менделєєва, має шість енергетичних рівнів. 79 електронів заповнять орбітали на цих енергетичних рівнях відповідно до кількості, яку може вмістити кожна орбіталя. З першого по шостий енергетичний рівень, кількість електронів, які вміщуються в кожному енергетичному рівні, можна обчислити, використовуючи 2n2, де n - рівень енергії.
Використовуючи 2n2 перший енергетичний рівень, n = 1, дорівнює 2 (1)2; або, він може вмістити 2 електрони. Перші шість енергетичних рівнів можуть вміщувати 2, 8, 18, 32, 50 та 72 електрони відповідно. Золото, будучи аномалією заповнення електронами, буде заповнювати рівні від найнижчого до найвищого енергетичного рівня, а кількість електронів становить 2, 8, 18, 32, 18 і 1. Діаграму можна створити з шістьма концентричними колами навколо ядра та зазначеною вище кількістю електронів у кожному кільці.