Demir, alüminyum, platin, nikel, cıva, çinko, magnezyum… Tüm bu metalleri düşünün. Hepsi gümüş renginde değil mi? Ancak metal kategorisinde yer alan altın elementi öyle değil. İyi de neden?
Lüksün, zenginliğin, şaşaanın sembolü olan altının hiç şüphesiz en dikkat çekici özelliklerinden biri, parlak sarı olması. Diğer metal elementlerini düşününce altının farklı bir görünümde olması gerçekten ilginç.
Peki altının diğer birçok metalden sıyrılarak farklı bir renge bürünmesinin sebebi ne olabilir? Einstein’in teorisine kadar uzanan bir yolculuğa çıkarak açıklayalım.
Öncelikle metallerin neden gümüş rengi olduğuyla başlayalım.
Metaller genellikle elektronu serbestçe ileten maddelerdir. Işığın metal yüzeyinden çarpması, yüzeydeki elektronlar tarafından absorbe edilir ve aynı dalga boyunda, yani aynı renkte yayılır. Bu nedenle metalin çoğunlukla metalik gri veya gümüş renginde olması, metalin kendine özgü özelliklerinden kaynaklanır. Bakır ya da altın gibi bazı metaller ise farklı renkte olabiliyor. Altın elementi üzerinden sebebini açıklayalım.
Metallerin elektron dizilimi, onlara farklı özellikler verebiliyor.
Her metalin kendine özgü bir elektron dizilimi var ve bu dizilimler, metalin optik özelliklerini belirler. Karakteristik rengi olan sarı ile bilinen altın ise diğer metaller gibi gümüş renkte değil çünkü altının elektron yapısı farklı.
Altın atomlarının dışında serbestçe hareket eden elektronlar, ışığı emip geri yayarak sarı rengini oluşturuyor. Peki, altında nasıl bir süreç var da rengi farklı?
Altın atomları, tahmin ettiğimizden daha hızlı hareket ediyor.
Nispeten büyük olan altın atomları, göreceli etkiler yaratacak kadar yüksek hızlarda hareket ediyor. Bu hız o kadar fazla ki ışık hızına yakın. Göreli hız, elektronların büzülmesine ve kütlelerin artmasına neden olarak ışığı absorbe etme ve yansıtma şeklini etkiliyor. Altının emdiği ışığın dalga boyunu, spektrumun mavi ucuna doğru kaydırıyor.
Altın, mavi ışığı emerek spektrumdaki karşıt rengi olan sarıyı yansıtıyor ve böylece artık lüksün bir sembolü hâline gelmiş sarıyı veriyor. Üstelik bu özellik, Einstein’ın özel görelilik teorisinden ve elektronların ikili doğasından etkilenen, altın atomlarındaki farklı elektronik geçiş enerjilerinden kaynaklanıyor.
Einstein’in görelilik teorisi ne alaka?
Altının özellikleri temel olarak “göreceli etkiler” tarafından belirleniyor. Görelilik etkileri, Albert Einstein’ın “E=mc2” formülünden kaynaklanıyor. 79 kat pozitif yüklü altın çekirdeğinin çekimi nedeniyle negatif yüklü altın elektronlarının ışık hızına (c) yakın yüksek hızlara ulaşıyor ve hareket enerjisi (E) bunların hızlarını ciddi seviyede artıramıyor.
Bunun yerine elektronlar, kütlelerini (m) artırıyor. Altın bileşiklerinin, iki karbon atomu arasındaki üçlü bağı aktive etme şansı daha yüksek. Altının atomik davranışı, gümüşün periyodik sistemdeki doğrudan komşusu olmasına rağmen gümüşten çok bakıra benzer olduğunu gösteriyor.
Özetleyecek olursak:
Gümüş ve altın gibi metallerin farklı renklerde olmasının nedeni atomik yapılarından ortaya çıkan elektron davranışları. Gümüş rengi, metalin yüzeyindeki serbest elektronların ışığı absorbe edip yaymasından kaynaklanırken altının rengi olan sarı, altının elektronlarının farklı enerji seviyelerinde bulunmasından kaynaklanıyor.
