Ca orice element chimic individual, aurul are caracteristici unice care îl fac un metal galben strălucitor. Datorită acestora, este, de asemenea, foarte greu de contrafăcut. Aurul are o greutate specifică de 19,3 grame pe centimetru cub, o proprietate ce nu e deținută de niciun alt metal. Această proprietate a fost descoperită de Arhimede în Antichitate. Deși este puțin probabil ca marele matematician să fi descoperit densitatea exactă a acesteia, el i-a demonstrat totuși conducătorului din Siracuza, prin experimentele sale, că coroana sa nu era făcută din aur pur.

Citiți mai multe despre acest subiect: Ce sunt banii

În articolul de astăzi, însă, vom avea în vedere alte proprietăți ale aurului – motivul pentru strălucirea și culoarea galbenă a acestuia. Ele sunt cele care fac aurul atrăgător din punct de vedere vizual. Acest lucru, combinat cu dificultatea sa de a fi extras și falsificat, au făcut din aur un metal dorit pentru fabricarea bijuteriilor și, în cele din urmă, a banilor.

Citiți mai multe despre acest subiect: O monedă de aur datată din 1933 s-a vândut cu un preț record de $18,9 milioane

Mai mult, metalul prețios nu și-a schimbat statutul de produs căutat încă din zorii istoriei omenirii. Omenirea este interesată de aur de milenii, iar entuziasmul pe care îl generează nu pare să se diminueze. De asemenea, este interesant faptul că se pare că, cu cât aurul este mai vechi, cu atât este mai căutat.

Dansul electronilor sau de ce strălucesc metalele

În metale, electronii slab legați cu sarcină negativă se rotesc în jurul unui nucleu încărcat pozitiv. Când se formează metalele, acumularea numeroșilor electroni care înconjoară nucleele atomice (alcătuite din protoni pozitivi și neutroni negativi) creează ceea ce în știință se numește o „mare de electroni„. În cadrul acesteia, electronii nu sunt legați direct de niciun atom.

Atomii care alcătuiesc metalul se pot deplasa în raport cu ceilalți atomi fără a rupe legătura dintre ei. Metalul nu este astfel distrus de mișcarea lor. Legătura nu este moleculară, iar majoritatea metalelor prezintă caracteristici similare. Printre acestea se numără conductivitatea electrică ridicată, punctul de topire ridicat, duritatea și maleabilitatea.

Citiți mai multe despre accest subiect: Australia prezice o scădere a producției de aur. Cererea însă, la nivel global, va fi în creștere

Lumina este o undă electromagnetică. Atunci când se ciocnește cu suprafața unui metal, câmpul său electromagnetic creează un „efect de undă” în marea de electroni. Acestea absorb energia undei, care în mod normal se încadrează în spectrul de lumină ultravioletă, și încep să vibreze.

În timp ce vibrează, electronii încărcați negativ din „mare” interacționează între ei. Astfel se creează un câmp electric. Dar acesta nu este singurul fenomen care apare. Dacă ar fi fost așa, de fiecare dată când lumina ar fi lovit un metal și o persoană l-ar fi atins, aceasta ar fi suferit un ușor șoc electric.

Electronii creează de fapt un al doilea val de lumina, având dou[ efecte. În primul rând, câmpul electric total al metalului rămâne 0. Prin urmare, metalele nu provoacă șocuri electrice. În al doilea rând, valul acesta este vizibil. Așa se creează strălucirea metalică pe care o cunoaștem și care definește „culoarea” metalului.

Pentru că aurul strălucește diferit

Cea de-a doua undă creată de marea de electroni este de fapt o combinație de unde cu lungimi de undă din spectrul vizibil foarte diferite. Acestea nu sunt egale în proporție, dar, deoarece includ întregul spectru, majoritatea metalelor au un aspect alb-cenușiu.

Însă strălucirea aurului este diferită. Pentru a înțelege de ce, trebuie să intrăm puțin mai adânc în legile fizicii.

Citiți mai multe despre acest subiect: Cum poate duce acordul Basel III la creșterea prețului aurului

Numărul periodic al aurului (Au) în tabelul lui Mendeleev este 79, respectiv în nucleul unui atom de aur există 79 de neutroni și 79 de protoni. Din acest motiv, este un metal galben relativ dens (așa cum am menționat la început) și greu. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că electronii trebuie să lucreze din greu pentru a evita să se lovească de nucleu, atrași de câmpul electrostatic.

Acest fenomen a fost descris de Sanjukta Mondal pentru ScienceABC:

Conform modelului atomic al lui Niels Bohr, electronii orbitează în jurul nucleului. Aceștia păstrează o anumită cantitate de energie cinetică pentru a evita să fie atrași de nucleu. Imaginați-vă ce s-ar întâmpla dacă ați lega o piatră de o sfoară și ați începe să o învârtiți. Piatra ar menține o anumită distanță față de centru în timp ce s-ar învârti în jurul bățului pe o orbită. Atunci când ați opri rotația, piatra ar cădea printr-o mișcare în spirală.

Albert Einstein și Niels Bohr „Munca grea” în cauză înseamnă că electronii trebuie să se miște foarte repede. De fapt, electronii din atomul de aur orbitează în jurul nucleului cu aproximativ jumătate din viteza luminii. După cum știm din Teoria specială a relativității a lui Einstein (E=mc2), cu cât viteza unei particule se apropie mai mult de viteza luminii, cu atât devine mai grea. Din acest motiv, masa electronilor care orbitează în jurul nucleului atomic al aurului este crescută. Calculele arată că, viteza lor, determină creșterea greutatății cu aproximativ o cincime.

Dar, deoarece sunt deja mai grei, raza de-a lungul căreia se mișcă în jurul nucleului scade. În fizică, aceasta e denumită raza Bohr. Datorită reducerii sale și ca urmare a masei crescute a electronilor, aurul are o strălucire galbenă caracteristică.

Fizica cuantică intră în scenă

Cu toate acestea, logica prezentată nu este suficientă. Dacă singurul motiv pentru care aurul ar fi fost un metal de un galben unic ar fi constat în numărul său periodic, nu ar fi trebuit ca plumbul, care are 82 de protoni și 82 de neutroni în nucleu, să fie și mai galben?

Aici intervine fizica cuantică, conform căreia electronii au natura cuantelor și a undelor și circulă într-un nor probabilistic. Acest comportament este descris de orbitalul atomic. În funcție de stratul în care se află electronii, în funcție de orbital, aceștia au o formă diferită. Orbitalii sferici S situați în stratul cel mai exterior al electronilor sunt cei care resimt cea mai puternică atracție din partea protonilor încărcați pozitiv din nucleul atomic.

Atunci când aceștia au o atracție mai puternică față de nucleul atomic, forța cu care electronii din celelalte straturi sunt atrași de nucleu scade. Prin urmare, distanța dintre ultimul (cel al orbitalilor s) și penultimul (cel al orbitalilor d) strat de electroni se micșorează.

Să ne întoarcem la descrierea de mai sus. Lumina cade pe aur și este absorbită. Dar, deoarece distanța dintre orbitalii diferitelor straturi este mai mică din cauza forțelor diferite pe care le exercită asupra nucleului, este nevoie de mai puțină energie pentru ca aceasta să sară de la orbitalii d la orbitalii s.

Acest lucru face ca aurul să fie unic în comparație cu majoritatea metalelor și de aceea nu are strălucirea albă-cenușie tipică. Din cauza energiei mai mici pe care o absoarbe aurul, acesta nu se mai află în spectrul ultraviolet, ci în spectrul albastru-violet. Prin urmare, cea de-a doua undă de lumină pe care aurul o emite și pe care o vedem conține toate culorile din spectrul vizibil, cu excepția albastru și violet.

Cu alte cuvinte, undele pe care le vedem se află în spectrul roșu-verde. După cum știm de la ora de artă, din combinația roșu și verde rezultă galben. Acesta este motivul pentru care aurul este un metal galben.