Aurul se poate topi la temperatura camerei Temperatura de topire scade; Frate mai mare
Blog original în limba engleză de Meng Wu
Publicat inițial pe 14 februarie 2018
Tradus de Mariah Dooley, editat de Curtis Green
Aurul este unul dintre cele mai dorite metale din lume. Metalul galben prețios este rar în natură și a fost folosit ca mijloc de schimb valutar și pentru fabricarea bijuteriilor încă din cele mai vechi timpuri (Figura 1) 1. Se crede că meteorii au adus acest metal pe pământ, aurul este cu adevărat în afara acestei lumi! 2 Există multe motive pentru care aurul este special și de ce și-a păstrat valoarea în societățile noastre. Dar aurul ar putea fi chiar mai special decât credem.
Figura 1: O diademă de aur din Grecia antică (secolul IV î.Hr.). La muzeul de artă din Dallas. (Imagine de Mary Harrsch)
Prin fabricarea și prelucrarea acestui metal strălucitor, oamenii au învățat treptat proprietățile sale fizice și chimice. „Aurul adevărat nu se teme de foc”, este o zicală străveche chineză, care provine din faptul că aurul în vrac rămâne intact și strălucitor atunci când este plasat peste un foc de lemne (600-1000 ° C), în timp ce majoritatea celorlalte metale (cum ar fi cuprul, zinc și nichel și aliajele lor) ar topi și/sau își vor pierde luciul în aceste condiții. În termeni chimici, spunem că aurul are o stabilitate chimică excelentă împotriva oxidării și un punct de topire relativ ridicat (1064 ° C). Dar se pare că, datorită nanoștiinței, există modalități de a schimba modul în care aurul se comportă la diferite temperaturi, păstrându-și în același timp celelalte caracteristici speciale.
Să folosim experiența noastră zilnică cu apa ca exemplu pentru a ajuta la înțelegerea a ceea ce se întâmplă cu aurul. Știm că gheața (solidă) pare să se topească întotdeauna în apă (lichidă) la o temperatură fixă, iar apoi se pare că apa pare să se evapore întotdeauna în vapori (gaze) la o temperatură fixă. Aceste temperaturi sunt cunoscute ca punctele de topire și de fierbere, respectiv. Punctele de topire și fierbere pot fi diferite în funcție de presiunea locală. Acesta este motivul pentru care rețetele dvs. de gătit sau de copt pot avea instrucțiuni diferite pentru altitudini mari, care au o presiune a aerului mai mică decât altitudinile mici.
Cu toate acestea, nu trebuie să urcăm și să coborâm munți pentru a manipula punctul de fierbere. Putem face acest lucru cu ușurință schimbând presiunea locală, așa cum funcționează oala sub presiune: prin creșterea presiunii, punctul de fierbere al apei crește la o temperatură mai mare, ceea ce înseamnă că apa poate fi încălzită fără evaporare, ceea ce la rândul său face ca alimentele gatiti mai repede (Figura 2).
Figura 2: O oală sub presiune schimbă punctul de fierbere al conținutului său (Imagine de la goodfreephotos.com).
Pentru a înțelege cum o oală sub presiune crește presiunea din interior, trebuie să ne amintim ce se întâmplă cu moleculele unui lichid atunci când acesta este încălzit: încep să se separe în continuare! Cu toate acestea, până la punctul de topire este mult mai puțin sensibil la schimbarea presiunii locale. Acest lucru se datorează faptului că, în comparație cu lichidul care se evaporă în gaz, volumul, în general, nu crește prea mult atunci când solidele se topesc în lichid. (Notă laterală: apa este neobișnuită prin faptul că volumul său crește de fapt atunci când îngheață la solid. - Ați explodat vreodată o cutie de sodă în congelator? - Dar acesta este un subiect pentru o altă postare!)
Principalul punct este că nu este practic să se manipuleze punctul de topire al unei substanțe prin schimbarea presiunii locale. Ar trebui să faceți o schimbare drastică a presiunii pentru a obține chiar și o mică modificare a punctului de topire (Figura 3).
Figura 3: Volumul se schimbă foarte mult atunci când se trece de la gaz la lichid; nu atât atunci când trece de la lichid la solid. (Imagine de Yeled)
Dar există alte modalități de a modifica punctul de topire al unui material? Și revenind la subiectul principal al acestei postări, putem topi aurul la temperatura camerei?
Într-o postare anterioară pe blog, „Nanoparticulele sunt în jurul nostru”, am discutat că, pe măsură ce dimensiunea unui material scade la nivel nanomural, se modifică și multe proprietăți fizice și chimice. Acest lucru se datorează în principal „efectului de suprafață”. Sau la creșterea raportului suprafață-volum (Figura 4) 3 .
Figura 4: Puterea nanoparticulelor - Suprafața crește pe măsură ce dimensiunea particulelor scade. (Imagine de Bob Hamers)