Kodėl auksas yra toks plastiškas?

Pirma, svarbu atskirti plastiškumą nuo minkštumo. Plastiškumas – tai matas, nurodantis, kiek ilgai medžiagą galima apdoroti iki tol, kol ji plyš. Nors kiti metalai suskaidomi, kai kalama per tam tikrą vieną tašką, 28 gramai aukso gali būti iškalti į maždaug 5 metrų plotą, o aukso plėvelės, vadinamos aukso lapais, gali būti maždaug 400 kartų plonesnės, nei žmogaus plaukas.

Tačiau reikia pabrėžti, kad yra keli kietumo ir minkštumo apibrėžimai, priklausomai nuo to, kaip tikrinamas medžiagos stiprumas. Remiantis Moso skale, pagal kurią matuojama, kiek medžiaga atspari braižymui, minkščiausias metalas yra cezis, kuris yra pakankamai minkštas, kad jį būtų galima pjaustyti sviestiniu peiliu, dėl to jis patenka į Gineso rekordų knygą. Galima teigti, kad minkščiausias metalas gali būti gyvsidabris, kuris „yra skystas kambario temperatūroje ir yra lengviau deformuojamas nei auksas“, –sakė chemijos konsultantas ir Amerikos chemijos draugijos narys Markas Jonesas. "Mano vertinimu, jis yra minkštesnis už auksą."

Aukso plastiškumą greičiausiai lemia du veiksniai: jo atominė struktūra ir atomų jungimosi būdas, sakė Droras Fixleris, elektrooptikos inžinierius ir Bar-Ilano nanotechnologijų ir pažangių medžiagų instituto Izraelyje direktorius.

Fixleris sakė, kad aukso atomų struktūra lemia vadinamąją į veidą nukreiptą kubinę kristalų struktūrą. „Šioje struktūroje kiekvienas atomas yra apsuptas 12 gretimų atomų“, – sakė jis. "Atomų išdėstymas į veidą nukreiptoje kubinėje struktūroje leidžia lengvai deformuotis, nepažeidžiant bendros struktūros."

Be to, auksas yra metalas. Tai reiškia, kad jo atomus laiko metališkieji ryšiai, kuriuose kiekvieno atomo atokiausi elektronai gali laisvai judėti visoje medžiagos struktūroje. "Šis delokalizuotas elektronų debesis leidžia atomams lengvai slysti vienas pro kitą, todėl metalas tampa kalus", - sakė Fixleris.

Tačiau Jonesas suabejojo, ar šių veiksnių pakanka paaiškinti aukso plastiškumą. „Varis ir sidabras turi tą pačią elektroninę konfigūraciją“, - sakė jis. "Jie jungiasi vienodai. Jie nėra tokie minkšti kaip auksas. Tai reiškia, kad yra dar kažkas kitas."

Metalai dažnai nėra vienas didelis kristalas – jie yra pagaminti iš mažų kristalų, vadinamų grūdeliais, sakė Jonesas. 1977 m. Lidso universiteto atliktas tyrimas parodė, kad aukso formuojamų grūdelių dydis gali padėti paaiškinti jo lankstumą.

Mažai tikėtina, kad auksas chemiškai susijungs su kitais elementais. Tai reiškia, kad aukso grūdeliai nėra sutepti oksidų sluoksniais ant jų paviršiaus, kaip gali būti su vario ir sidabro grūdeliais, sakė Jonesas. Dėl šių oksidų vario ir sidabro grūdeliai labiau susiskaido. Priešingai, šių oksidų nebuvimas gali padėti auksui išlikti lankstesniam nei kiti metalai.