Чтобы понять, почему к обычному цвету золота не примешиваются никакие другие оттенки, мы должны проанализировать сложные взаимодействия между его электронами.
Роль золота в развитии человеческой цивилизации сложно переоценить. Но сейчас речь пойдёт не об истории товарно-денежного обмена и не о тонкостях ювелирного дела, а о вещах гораздо более простых и одновременно гораздо более сложных – мы попытаемся ответить на вопрос, почему золото желтого цвета.
Синтетические золотые кристаллы 99,99% чистоты. (Фото Alchemist-hp / Wikipedia.)
Во-первых, давайте вспомним, что такое цвет и откуда он берётся. Мы знаем, что свет – это тип электромагнитного излучения, которое переносится фотонами. Энергетический спектр фотонов очень широк, от гамма-лучей и рентгена до микро- и радио-волн, и только небольшая их часть, видимая человеческому глазу, соответствует тому, что мы воспринимаем как свет. Фотоны с разной энергией, с разной длиной волны мы воспринимаем как разные цвета: чем длиннее волна, тем меньше энергия и тем краснее цвет.
Почему золото — желтое (и почему окрашены и другие тяжелые металлы).
Белый цвет – смесь фотонов всего видимого спектра. Мы приписываем объекту определённый цвет, поскольку его поверхность поглощает часть спектра, отражая всё остальное, то есть из общего белого «отфильтровываются» определённые цвета. Иными словами, когда мы видим ярко-зелёный лист, это значит, что поверхность листа поглотила все цвета, кроме зелёного. Конечно, мало что поглощает весь спектр кроме одной конкретной длины волны, и поэтому у цветов мы видим разные оттенки. Если же поглощаются все цвета, то в результате объект нам видится чёрным.
Как происходит поглощение света с физической точки зрения? Не углубляясь в подробности взаимодействия света с веществом, давайте вспомним основные моменты. Всё вокруг состоит из атомов различных химических элементов. Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого находятся отрицательно заряженные электроны. В зависимости от химического элемента меняется количество электронов, и чем их больше, тем больше так называемых уровней энергии заполнено: из-за запрета Паули электрон не может находиться в том же месте и с той же энергией, что и другой электрон, и они вынуждены держаться дальше друг от друга, заселяя одну атомную оболочку за другой.
Электроны могут переходить с занятых уровней на свободные, если у них есть на это дополнительная энергия. Например, когда электрон поглощает фотон с энергией, равной «расстоянию» между уровнями, то он может перейти на более высокий уровень или даже в зону проводимости, если энергии фотона достаточно чтобы «оторвать» электрон от атома. Таким образом, электронная структура определяет, какие фотоны поглотятся, а какие – отразятся. Также возможна ситуация, когда электрон возвращается на место, испуская фотон обратно, часто с меньшей энергией, или просто преобразует разницу в энергии в тепло. Именно поэтому свет согревает!
Расчёт электронных свойств атома – всегда сложная задача, особенно для тяжёлых элементов с большим количеством электронов. Помните школьные задачки по электромагнетизму, где нужно было рассчитать кулоновскую силу нескольких точечных зарядов? А теперь представьте, что эти заряды двигаются с околосветовыми скоростями и подчиняются законам квантовой механики, то есть невозможно с точностью определить их положение в пространстве или их скорость. И если для атома водорода такая задача сравнительно проста, то в любом другом химическом элементе мы должны принимать во внимание взаимодействие электронов с кулоновским полем ядра и друг с другом. Физики разработали достаточно эффективные методы для расчёта электронной структуры и для таких сложных случаев, но они весьма трудоёмкие и обычно требуют серьёзных вычислительных мощностей.
Почему нет пробы, как хранить серьги, желтое или красное золото?
Изначально считалось, что релятивистские эффекты не должны оказывать существенного влияния на движение электронов в атоме, но исследования тонкой структуры убедило их в обратном. Оказалось, что чем больше электронов в атоме, тем более существенными оказываются релятивистские поправки к электронной структуре, так что расчёт электронной структуры усложнился ещё сильнее. Раздел науки, который занимается скрупулёзным вычислением электронной структуры различных атомов и их физических и химических свойств, называется релятивистской квантовой химией.
Золото – один из химических элементов, физические свойства которого особенно сильно зависят от релятивистских эффектов. Его 79 электронов занимают атомные оболочки вплоть до шестой, на которой обычно живёт валентный электрон. Из-за спин-орбитального взаимодействия (так называют взаимодействие момента движения электрона с его магнитным моментом) и других релятивистских поправок расстояние между последними заселёнными оболочками атома золота, 5d и 6s, сложно оценить теоретически: обычно предсказанный зазор оказывается больше, чем показывает эксперимент.
Переход 5d–6s соответствует синей части спектра, и в результате золото сильно поглощает синий цвет. Именно поэтому оно видится нам жёлтым. Но если бы теоретики были абсолютно правы, золото было бы более серебристого оттенка, поскольку оно поглощало бы также фиолетовое или ультрафиолетовое излучение. Кроме того, расчёты серьёзно промахиваются мимо правильных значений энергии ионизации (то есть энергии «отрыва» электрона от атома) и энергии сродства (так называются энергия, необходимая для того, чтобы присоединить электрон к атому).
Исследователи из Новой Зеландии, Израиля, Словакии и Голландии под руководством Петера Швердтфегера (Peter Schwerdtfeger) разработали метод сверхточного расчёта электронной структуры для тяжёлых атомов (полностью он описан в статье в журнале Physical Review Letters). Новая модель учитывает релятивистские эффекты, квантовую электродинамику и электронные корреляции, которые включают в себя взаимодействия между электронами высокого порядка.
Если другие способы расчёта учитывают только тройные взаимодействия между тремя электронами – а их в золоте 79! – то в данной работе принимаются во внимания также четверные и пятерные взаимодействия. Более того, новый метод позволяет анализировать структуру и для более тяжёлых атомов, а их, благодаря усилиям физиков-ядерщиков, на сегодняшний день насчитывается уже целых 38. Благодаря этому физики смогли на порядок уменьшить разногласия между теорией и экспериментом, и вопрос «почему золото желтое?» – именно желтое, без каких-то серебристых оттенков – получил, наконец, прочный квантово-химический ответ.
- НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 1998 ГОДА. МОЛЕКУЛЫ ПОДДАЮТСЯ РАСЧЕТУ
- ИЗ ЧЕГО ВСЕ СОСТОИТ
Источник: www.nkj.ru
Почему золото желтое
Почему золото желтое? С древнеиндийского, праславянского и латинского языков золото переводится как «желтый». Чистое золото всегда ярко-желтого цвета.
История возникновения ювелирных изделий гласит, что первые украшения древних цивилизаций (предметы туалета и украшения интерьера, предметы сервировки стола и собственно ювелирные украшения) изготавливались именно из золота. Эти драгоценности (в переводе с латинского jewel — драгоценность) были ни красного или белого цвета, а имели насыщенный желтый цвет.
Не сдает своих позиций желтый сплав и сегодня, конкурируя с белым , зеленым, красным, фиолетовым и даже черным золотом. Таким образом, среди ювелирного золота желтое золото занимает главенствующую позицию и все так же популярно, как и в древности.
Пробы и состав желтого золота
Как уже говорилось, желтый цвет – это естественный цвет золота. Однако из чистого золота ювелирные изделия не изготавливаются по причине мягкости металла. Для придания золоту нужных свойств (твердости и износостойкости), в сплав добавляются другие металлы – серебро, медь, платина, никель, палладий. Именно они и влияют на цвет ювелирного золота. Пропорции этих металлов (лигатура) отличаются в зависимости от пробы золота.
Интенсивность желтого цвета ювелирного украшения будет тем насыщеннее, чем выше проба. Так, желтый сплав 500 и 585 пробы обычно имеет лимонный или желтоватый оттенок, а золото 750 пробы — интенсивного желтого цвета.
Если перед Вами импортное желтое золото – турецкое или итальянское, — тогда цифры пробы указываются в каратах, — соответственно 8, 9, 12, 14 или 18 карат. Золотые украшения пробой в 8-9 карат чаще всего имеет серо-желтый цвет, а изделия из желтого золота пробой в 12, 14 карат обладают светло-желтым цветом. Золото 18 карат и выше имеет насыщенный желтый цвет.
На фото представлены кольца из золота в 9 карат (375 проба) — слева и 18 карат (750 проба) — справа. Как видим, 9-каратное желтое золото имеет тусклый оттенок, в то время как 18-каратный золотой сплав насыщенного желтого цвета.
Примечательно, что отечественного желтого золота 583 пробы не встретить, так как этого сплава попросту не было в стандарте. Во времена СССР (583 проба золота — стандарт того времени) было популярно красное золото, так называемое советское.
Цена за грамм желтого золота сегодня
Что касается цены, то обычно цена за грамм желтого золота не отличается от цены красного или белого золота в одной и той же пробе. Так, стоимость 585 и 750 проб желтого сплава составляет от 2800 до 6800 рублей за грамм (в Украине от 950 до 1350 гривен за грамм). Исключение может быть в двух случаях. Белое золото будет стоить дороже желтого, если такое ювелирное украшение изготовлено известным ювелирным домом и, если производитель использовал в составе белого золота платину для «отбеливания» сплава.
Желтое золото и драгоценные камни
Желтое золото удачно подчеркнет игру цветных драгоценных камней. Наиболее гармонично в обрамлении желтого металла смотрятся изумруды, рубины и сапфиры, многие отечественные производители предпочитают инкрустировать ювелирные украшения гранатами, топазами и кварцем. Что касается бриллиантов, то великолепие этих камней лучше выделит белый металл – белое золото или ювелирная платина .
Другие статьи:
Источник: www.bee-gold.com
Почему золото желтое?
Не всё же золото желтого цвета. Есть и белое золото, и розовое и даже черное золото.
Чаще, конечно же, встречается именно желтый цвет.
Золото желтое потому что мы так их видим (вспомните физику и законы поглощения/отражения/, длины волн и тд). Именно желтый цвет и отражается.
Желтое золото — это ничто иное как сплав золота с медью и серебром.
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Senso r [264K]
8 лет назад
Думаю, разочарую Вас ответом, хотя при этом скажу правду:). Все дело в том, что окружающие нас материальные предметы отражают и поглощают свет и цвета по-разному. Золото, например,поглощает все цвета, а вот желтый отражает. Поэтому мы видим золото желтым.
в избранное ссылка отблагодарить
А на просвет оно сине-зеленое, в чем легко убедиться, если есть рюмка или стаканчик с золотой каемкой. — 8 лет назад
комментировать
Афана сий44 [445K]
7 лет назад
Все предметы по разному отражают попадающий на них свет, поглощая большинство лучей светового спектра и отражая один или несколько лучей определённой длины волны. Это и вызывает в глазу человека соответствующие цветовые ощущения.
Золото естественного природного цвета, когда оно в чистом виде, без примесей.
Но большая мягкость металлического золота не позволяет изготавливать из него ювелирные изделия, потому что они легко царапаются и мнутся.
Для повышения износостойкости и твёрдости золотых изделий в него добавляют другие металлы, медь, например. Ювелиры называют их лигатурами. От наличия тех или иных примесей изменяется и цвет золотого изделия.
Чем больше чистого золота в нём, тем более интенсивный жёлтый цвет.
Источник: www.bolshoyvopros.ru