Золото-самый податливый элемент, но что за наука стоит за этим?
Мастер наносит сусальное золото на дерево, используя технику «гуаццо», полируя сусальное золото агатом.
Золото-самый податливый элемент, но что за наука стоит за этим?По словам Майка Булливанта, химика из Открытого университета в Милтон-Кейнсе, в Англии, золото является наиболее податливым элементом. Оно настолько податливо, что его можно обработать молотком, чтобы оно было тоньше длины волны видимого света, отмечается в исследовании 1977 года, проведенном Университетом Лидса в Англии. 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 дробятся при ударе выше определенной точки, одна унция (28 граммов) золота может быть забита в лист размером примерно 16,4 фута (5 метров) со стороной, а пленки золота, известные как сусальное золото, могут быть толщиной в пять миллионных долей дюйма (0,000127 миллиметра), или примерно в 400 раз тоньше человеческого волоса, по данным лаборатории Джефферсона в Ньюпорт-Ньюс, штат Вирджиния.
Напротив, существует множество определений твердости и мягкости, в зависимости от того, как проверяется прочность материала. Согласно шкале Мооса, которая измеряет, насколько хорошо материал противостоит царапинам, самым мягким металлом после золота 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 деформируется легче, чем золото»,-сказал в интервью Live Science Марк Джонс, консультант по химии и член Американского химического общества. Пластичность золота, вероятно, обусловлена двумя факторами: его атомной структурой и тем, как его атомы соединяются друг с другом, сказал Дрор Фикслер, инженер по электрооптике и директор Института нанотехнологий и передовых материалов имени Бар-Илана в Израиле.
Атомная структура золота приводит к тому, что оно обладает так называемой гранецентрированной кубической кристаллической структурой, сказал Фикслер. «В этой структуре каждый атом окружен 12 соседними атомами»,-сказал он в интервью Live Science. «Расположение атомов в гранецентрированной кубической решетке обеспечивает легкую деформацию без нарушения общей структуры».
Кроме того, золото является металлом. Это означает, что его атомы удерживаются вместе металлическими связями, при которых самые удаленные электроны каждого атома могут свободно перемещаться по всей структуре материала. «Это делокализованное электронное облако позволяет атомам легко скользить друг мимо друга, делая металл пластичным»,-сказал Фикслер.
Однако Джонс усомнился, достаточно ли этих факторов, чтобы объяснить пластичность золота. «Медь и серебро имеют одинаковую электронную конфигурацию»,-сказал он. «Они скрепляются одинаково. Они не такие мягкие, как золото. Это означает, что в игру вступает что-то еще».
Металлы часто не представляют собой один большой кристалл-вместо этого они состоят из мелких кристаллов, называемых зернами, сказал Джонс. И исследование, проведенное в 1977 году в Университете Лидса, показало, что размер зерен, которые образует золото, может помочь объяснить его пластичность.
Известно, что золото вряд ли вступает в химическую связь с другими элементами. Это означает, что зерна золота не покрыты слоями оксидов на их поверхности, как это могло бы быть с зернами меди и серебра, сказал Джонс. Эти оксиды повышают вероятность фрагментации зерен меди и серебра. Напротив, отсутствие этих оксидов может помочь сохранить золото более пластичным, чем другие металлы.