Aurul arată așa cum îl știm datorită unui efect relativist

Aurul, deși considerat valoros de oameni, nu este un element foarte spectaculos din punct de vedere chimic, fiind destul de nereactiv cu majoritatea celorlalte elemente. De ce aurul arată așa cum îl știm?

Totuși, oamenii adoră acest metal rar, în parte datorită rarității sale și a naturii sale nereactive, care îl fac ideal pentru a fi utilizat ca monedă, dar și datorită culorii sale strălucitoare unice, care îl face atrăgător în bijuterii. Dar de ce aurul arată așa cum îl știm? Ce îi conferă aurului acea strălucire distinctivă, pe care noi, oamenii, o iubim atât de mult? Pentru a răspunde la această întrebare, avem nevoie de puțină mecanică cuantică și de un strop de relativitate de la Einstein.

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

Cu un nucleu greu, format din 79 de protoni, și un electron solitar în stratul său exterior, aurul ar trebui să aibă proprietăți destul de similare cu argintul, care are 47 de protoni și un electron în stratul său de valență. Cu toate acestea, argintul este mai reactiv decât aurul, fiind nevoie de mai mult timp pentru a descoperi explicația pentru această diferență.

„Diferențele chimice dintre argint și aur au atras multă atenție de-a lungul istoriei chimiei. Se pare că acestea sunt, în principal, un efect relativist”, explică un studiu din 1978.

De ce aurul arată așa cum îl știm?

Datorită numărului mare de protoni încărcați pozitiv din nucleul unui atom de aur, electronii încărcați negativ din straturile interioare sunt atrași mai aproape de nucleu decât în cazul argintului. Aproape de atom, pentru a nu cădea în nucleu, acești electroni trebuie să se miște cu viteze relativiste, adică peste jumătate din viteza luminii, în straturi contractate.

În timp ce acești electroni se mișcă la viteze relativiste și câștigă masă relativistă, cele două straturi electronice exterioare sunt, de asemenea, atrase mai aproape de nucleul greu. Această contracție relativistă face ca să fie necesară mai puțină energie pentru ca un electron să fie „împins” într-o stare energetică superioară atunci când este lovit de fotoni de lumină, scrie IFL Science.

În cazul argintului, energia necesară pentru acest salt se află în frecvențele ultraviolete, ceea ce înseamnă că lumina vizibilă nu este absorbită în timpul tranziției și este reflectată, conferindu-i argintului aspectul său. În schimb, la aur, energia necesară pentru a excita un electron este mai mică, în domeniul luminii albastre vizibile. Lumina albastră este absorbită, iar restul spectrului vizibil este reflectat, combinând roșul și verdele pentru a crea culoarea galben-aurie pe care o admirăm atât de mult.

Vă recomandăm să citiți și:

Este posibil ca atomii din corpul tău să fi părăsit la un moment dat galaxia

Noile baterii de hârtie se biodegradează în șase săptămâni și oferă o stocare mai sigură a energiei

De ce vor oamenii de știință să conecteze creieri umani la computere cuantice?

Test de cultură generală. De ce nu simțim rotația Pământului?