Theo Hội đồng vàng thế giới
(www.gold.org)
Vàng (ký hiệu là Au) có số nguyên tử là 79, cụ thể là mỗi nguyên tử vàng có 79 proton trong hạt nhân của nó. Nguyên tử khối của nguyên tử vàng là 196,967 và phóng xạ nguyên tử của vàng là 0,1442 nanomét. Thật thú vị, điều này nhỏ hơn so với lý thuyết dự đoán.
Sự sắp xếp của các electron quanh hạt nhân của vàng có liên quan tới màu vàng đặc thù của vàng. Màu của kim loại dựa trên sự dịch chuyển của các electron giữa các dải năng lượng. Các điều kiện để hấp thụ sâu ánh sáng tại các bước sóng dài cần thiết để tạo ra màu vàng điển hình được hoàn thành bằng một chuyển dịch từ dải sóng d tới các vụ trí chưa bị xâm chiếm trong vùng dẫn. Màu sắc ấm áp hấp dẫn của vàng dẫn tới việc nó được sử dụng rộng rãi trong trang trí.
Trong khi số proton trong một hạt nhân vàng được cố định ở mức 79, số neutron có thể khác nhau từ một nguyên tử này tới một nguyên tử khác đưa ra một số lượng chất đồng vị của
160
vàng. Tuy nhiên, chỉ có một chất đồng vị không phóng xạ ổn định đối với tất cả vàng tìm thấy tự nhiên.
Hình IV-1: Cấu tạo kết tinh của vàng kim loại
Cấu tạo kết tinh đối với vàng kim loại là hình lập phương diện tâm (FCC). Xin xem Hình IV- 1.
Cấu tạo kết tinh này góp phần tạo ra tính dẻo cao cho vàng vì các mạng FCC đặc biệt ổn định để cho phép xảy ra các dịch chuyển trong mạng này. Những dịch chuyển là quan trọng để đạt được tính dẻo cao.
Tỷ trọng của vàng (19,3 gram/cm3) tùy thuộc vào cả nguyên tử khối và cấu tạo kết tinh của nó. Điều này khiến cho vàng nặng hơn so với một số nguyên vật liệu thông thường khác. Ví dụ, nhôm có tỷ trọng là 2,7 gram/cm3, và thậm chí tỷ trọng của sắt chỉ là 7,87g/cm3.
Điểm tan chảy của vàng nguyên chất là 1.0640C, mặc dù khi kết hợp với các nguyên tố khác như bạc hoặc đồng, hợp kim vàng sẽ tan chảy theo một phạm vi nhiệt độ khác. Điểm sôi của vàng, khi vàng chuyển từ dạng lỏng sang dạng khí, là 2.8600C.
Tính năng dẫn nhiệt, dẫn điện hiệu quả của vàng cũng chỉ giống như bạc và đồng song không giống như những kim loại này, vàng không bị xỉn, khiến cho nó không thể thiếu được trong điện tử.
161
Điện trở riêng của vàng là 0,022 micro-ohm/m tại nhiệt độ 200C. Độ dẫn nhiệt là 310 watt/m/kelvin ở cùng nhiệt độ. Khả năng chống ăn mòn của vàng có lẽ là một trong những đặc tích hữu dụng nhất. Các điện thế là phương pháp hữu ích thể hiện cho xu hướng của kim loại trước sự ăn mòn. Các điện thế được đo theo hyđrô, và một chuỗi điện hóa có thể được chuẩn bị cho các kim loại được thể hiện trong Bảng IV-1. Không có gì ngạc nhiên, vàng là phần đầu của chuỗi này cho thấy khả năng chống ăn mòn cao của nó. Trên thực tế, nó chị bị ăn mòn bởi hỗn hợp axit nitric và hydrochloric (nước cường). Trong sử dụng hàng ngày, vàng không bị xỉn.
Bảng IV-1: Các điện thế cho nhiều kim loại
Vàng kim loại cực kỳ dễ dát mỏng (tới mức mà ở đó một vật liệu có thể bị biến dạng do sức ép trước khi hỏng). Trong tình trạng nung nóng, nó có thể được dát tới mức trong đục dày 0,000013 cm. Một ounce vàng có thể được dát thành miếng phủ được 9 mét vuông và có độ dày 0,000018 cm.
Vàng cũng dẻo (cấp độ kéo dài thực hiện trước khi vật liệu bị đứt gẫy do căng) và một ounce có thể được kéo thành một dây vàng mỏng (đường kính 5 micron) dài tới 80 km (50 dặm) để tạo ra những tiếp xúc điện và dây cuộn.
Môđun của Young về tính co dãn của một kim loại liên quan tới mức độ cứng hoặc tính chất cứng và được xác định là tỷ lệ giữa sức căng được áp dụng và sức căng đàn hồi mà nó tạo ra. Vàng có một môdun Young là 79 giga pascal, rất giống với bạc, song thấp hơn nhiều so với
162
sắt hoặc thép.
Độ cứng được xác định là khả năng của kim loại kháng lại sự mài mòn bề mặt. Độ cứng tương ứng của các kim loại về mặt lịch sử được đánh giá bằng cách sử dụng một danh sách các vật liệu được sắp xếp theo trình tự để bất kỳ kim loại nào trong danh sách này sẽ loại bỏ bất kỳ vật liệu nào dưới nó. Vì thế, kim cương, chất cứng nhất được biết, dẫn đầu danh sách với chỉ số độ cứng là 10 trong đá tancơ ở cuối với chỉ số độ cứng là 10. Trong bậc thang này, vàng có giá trị là 2,5 tới 3, cụ thể là đó là kim loại mềm. Đối với các biện pháp đo lường chính xác hơn, phép đo lường độ cứng Vickers (Hv) được sử dụng và vàng có giá trị xấp xỉ 25 Hv trong điều kiện nung nóng.
Vàng chứng minh độ tương thích sinh học tuyệt vời trong cơ thể con người (lý do chính khiến nó được dùng trong nha khoa), và kết quả là, có một số ứng dụng trực tiếp của vàng làm vật liệu dùng trong y học. Vàng cũng sở hữu mức độ kháng khuẩn cao và vì thế, nó là vật liệu được lựa chọn để thực hiện cấy ghép ít bị rủi ro viêm nhiễm như phần cấy ghép ở tai trong. Vàng tạo ra một số hợp chất thú vị dựa trên tình trạng ôxi hóa tương đồng +1 và +3. Các hóa chất có gốc vàng bao gồm halide, xyanua, và sulfide.
Các đặc tính cơ bản của vàng được liệt kê trong bảng IV-2 trong trang kế tiếp. Bảng IV-2: Các đặc tính của vàng
163