Het ontdekken van een zeldzaam soort goud in een gangbaar materiaal
Ondanks de relativiteitstheorie: Het ontdekken van een zeldzaam soort goud in een gangbaar materiaal
Volgens de relativiteitstheorie is deze vorm van goud zeer onstabiel. Er zijn hele vreemde omstandigheden nodig om het aan het kristal te hechten. Tot verbazing van de betrokken deskundigen is het voldoende om twee zouten en vitamine C in te nemen.
© VladK213 / Getty Images / iStock (details)
De gouden kleur van goud komt voort uit de relativiteitstheorie. De elektronen in goud bewegen zo snel dat ze door de relatieve toename van de massa veel zwaarder worden. Hierdoor verandert de absorptie van licht.
De effecten van de relativiteitstheorie spelen een bijzondere rol bij goud. Ze geven het metaal zijn unieke kleur en bepalen ook de chemie ervan. Bovenal zorgen ze ervoor dat goudatomen – in tegenstelling tot het nauw chemisch verwante koper – nooit dubbel positief geladen lijken. Deze zogenaamde Au(II) vormt alleen met superzuren of onder hoge druk vreemde, onstabiele kristallen. De ontdekking door een team onder leiding van chemicus Himamala Karunadasa van Stanford University is zelfs nog verrassender. Zoals gerapporteerd door het team in het tijdschrift “Nature Chemistry”.In feite is de uiterst zeldzame gouden versie gemaakt van een oplossing van een paar eenvoudige zouten in water.
Het is echter niet stabiel in water, maar alleen in de groene vaste stof die zich vormt. Het is nog steeds onduidelijk waarom het materiaal dat bekend staat als perovskiet deze vreemde toestand stabiliseert. Perovskieten zijn echt veel voorkomende materialen, maar er wordt intensief onderzoek naar gedaan als onderdeel van zonnecellen en andere opto-elektronische toepassingen vanwege hun optische, elektrische en magnetische eigenschappen. Bovendien vormen mineralen met een perovskietstructuur grote hoeveelheden in de diepere mantel. Ze hebben bovendien het voordeel dat ze vaak makkelijk te maken zijn en allerlei elementen kunnen combineren. De enige voorwaarde: dat ze twee soorten metalen van verschillende grootte bevatten en een negatief geladen ion dat met beide in wisselwerking staat.
In dit geval zijn dat chloride, cesium en goud – maar dat laatste bestaat in twee varianten. Het gebruikelijke positieve triplet is Au(III), evenals het zeer exotische Au(II). De structuur ontstaat wanneer cesiumchloride, goudchloride, zoutzuur en ascorbinezuur – vitamine C – in water worden gemengd. “We kunnen de stof in het laboratorium op kamertemperatuur maken met een paar simpele ingrediënten.” zegt de betrokken onderzoeker, Curt Lindquist, volgens een universitair persbericht. “Dan krijgen we een donkergroen poeder, bijna zwart, dat verrassend zwaar is vanwege het goud dat het bevat.”
Vitamine C draagt het elektron over aan het goud. Dit is verrassend omdat relativistische effecten voorkomen dat goud extra negatieve lading absorbeert. Zware atomen zoals goud hebben atoomkernen met een zeer hoge positieve lading – en vanwege de sterke aantrekkingskracht hebben elektronen snelheden die de snelheid van het licht benaderen. Hierdoor wordt het zwaarder en komen de binnenste elektronen dichter bij de atoomkern. Ze beschermen de lading van de kern sterker, waardoor de buitenste elektronen, die het chemisch gedrag bepalen, zwakker gebonden zijn.
Enerzijds betekent dit effect dat goud niet zilverachtig is zoals de meeste metalen, maar blauw licht sterker absorbeert. Daarom ziet het er geel uit. Aan de andere kant kunnen ze minder buitenste elektronen hebben dan de chemisch gebonden metalen koper en zilver, dus in geoxideerde toestand hebben ze bij voorkeur drie positieve ladingen in plaats van een of twee keer. Het team van Karunadasa wil nu de eigenschappen van de ongebruikelijke Au(II) verder onderzoeken. Omdat goud twee verschillende toestanden heeft waartussen elektronen heen en weer kunnen springen, hoopt het team dat dit en vergelijkbare materialen speciale magnetische en elektrische eigenschappen zullen hebben.
Sta Javascript toe om de volledige functionaliteit van Spektrum.de te behouden.
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”