Почему золото такое мягкое?

Золото – самый податливый метал. По словам Майка Булливанта, химика из Открытого университета в Милтон-Кейнсе (Англия), золото настолько податливо, что его можно отковать тоньше длины волны видимого света. Но почему золото такое податливое?

Во-первых, важно отличать пластичность от мягкости. Пластичность - это показатель того, насколько материалу можно придать новую форму без разрушения. В то время как другие металлы разрушаются при ударе выше определенной точки, из одной унции (28 граммов) золота можно выковать лист длиной примерно 5 метров. Пленки из золота, известные как сусальное золото, могут быть толщиной до 0,000127 миллиметра, или примерно в 400 раз тоньше человеческого волоса.

Существует множество определений твердости и мягкости, в зависимости от того, как проверяют прочность материала. По шкале Мооса, которая измеряет, насколько хорошо материал сопротивляется царапинам, самым мягким металлом является цезий, который, согласно Книге рекордов Гиннесса, достаточно мягкий, чтобы его можно было резать ножом для масла. Возможно, самым мягким металлом может быть ртуть, которая "при комнатной температуре является жидкостью и легче деформируется, чем золото", - отмечает Марк Джонс, консультант по химии и член Американского химического общества.

Пластичность золота обусловлена двумя факторами: его атомной структурой и тем, как его атомы соединяются друг с другом, объясняет Дрор Фикслер, инженер по электрооптике и директор Института нанотехнологий и передовых материалов Бар-Илана в Израиле.

Атомная структура золота приводит к тому, что оно обладает так называемой гранецентрированной кубической кристаллической структурой.

"В этой структуре каждый атом окружен 12 соседними атомами, - говорит Фикслер. - Расположение атомов в гранецентрированной кубической решетке обеспечивает легкую деформацию без нарушения общей структуры".

Кроме того, золото - это металл. Это означает, что его атомы удерживаются вместе металлическими связями, при которых самые удаленные электроны каждого атома могут свободно перемещаться по общей структуре материала. "Это делокализованное электронное облако позволяет атомам легко скользить друг мимо друга, делая металл податливым", - отмечает Фикслер.

Однако Джонс с ним не согласен. "Медь и серебро имеют ту же электронную конфигурацию. Они соединяются одинаково. Но они не такие мягкие, как золото. Это означает, что здесь замешано что-то еще", - считает он.

Металлы часто не представляют собой один большой кристалл — вместо этого они состоят из маленьких кристаллов, называемых зернами. Исследование 1977 года, проведенное Университетом Лидса, показало, что размер зерен, которые образует золото, может помочь объяснить его пластичность.

Известно, что золото редко ли химически связывается с другими элементами. Это означает, что зерна золота не будут тускнеть от слоев оксидов на их поверхности, как это сделают зерна меди и серебра, объясняет Джонс. Эти оксиды повышают вероятность фрагментации зерен меди и серебра. Отсутствие этих оксидов может быть объяснением почему золото более податливо, чем другие металлы.

Читайте больше новостей в канале "Умно и интересно".