Почему золото желтого цвета

Золото — один из самых древних и загадочных металлов. Люди использовали его тысячи лет, но задумывались ли вы, почему золото жёлтое, а не серое или серебристое, как большинство металлов? Причина скрыта не в примесях и не в магии, а в физике, химии и даже… теории относительности. Нам стало интересно и мы решили разобраться.

С точки зрения химии всё просто: золото — это чистый химический элемент с символом Au (от латинского aurum). Атомный номер: 79. Каждый атом золота содержит 79 протонов и 79 электронов. 

Важно: чистое золото всегда жёлтое. Его цвет не зависит от происхождения, будь то самородок из земли или металл, полученный в лаборатории. Если золото становится белым, красным или розовым, значит, это уже сплав, а не чистый элемент.

Кристаллы золота, wikipedia

Почти все другие металлы выглядят серебристо-серыми, потому что они отражают почти весь видимый свет одинаково, а человеческий глаз воспринимает это как нейтральный металлический блеск.

Золото — редкое исключение. И чтобы понять почему, нужно заглянуть внутрь атома.

Цвет любого предмета определяется тем, какие длины волн света он поглощает, а какие отражает.

Белый свет состоит из всех цветов радуги. Если объект отражает всё — он кажется белым или серебристым, если поглощает часть спектра — появляется цвет. 

Золото поглощает синий и фиолетовый свет, а отражает красный и жёлтый. Именно поэтому мы видим его жёлтым.

Но почему именно синий свет поглощается?

Главная причина — релятивистский эффект. Вот самый интересный факт:

Электроны в атомах золота движутся очень быстро — настолько быстро, что начинают проявляться эффекты теории относительности Эйнштейна.

Что происходит в атоме золота:

- ядро тяжёлое (79 протонов);

- внешние электроны притягиваются к ядру с огромной силой;

- они разгоняются до скоростей, близких к скорости света;

- из-за этого их орбитали сжимаются и меняют энергетические уровни.

В результате энергия, при которой электроны поглощают свет, сдвигается в синюю область спектра, синий свет поглощается, а жёлто-красный отражается. Таким образом без эффектов теории относительности золото было бы серебристым, как алюминий или серебро.

Подытожим простыми словами: золото жёлтого цвета потому что 1) оно состоит из тяжёлых атомов, 2) электроны в них движутся почти со скоростью света и это изменяет то, как атомы взаимодействуют со светом, 3) золото поглощает синий свет и отражает жёлтый, который и видит наш глаз. 

Интересно, что золото — единственный металл природного происхождения, цвет которого напрямую зависит от законов релятивистской физики. Это значит, что каждый золотой слиток — не просто металл, а наглядное проявление фундаментальных законов Вселенной!