Vàng ít phản ứng với các nguyên tố khác. Ảnh: Britannica
Dù có giá trị cao đối với con người, vàng dường như không phải nguyên tố thú vị khi tương đối ít phản ứng với phần lớn nguyên tố có sẵn. Con người yêu thích kim loại này một phần do độ quý hiếm và bản chất trơ khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng để dùng làm tiền tệ, cũng như màu sắc sáng bóng đặc trưng biến vàng thành trang sức hấp dẫn. Để tìm hiểu điều gì giúp vàng có màu sắc đặc biệt như vậy, chúng ta cần dựa vào cơ học lượng tử và thuyết tương đối của Einstein, theo Interesting Engineering.
Với một hạt nhân nặng và một electron đơn độc ở vỏ ngoài cùng tương tự bạc, đáng lý vàng cần có những đặc điểm giống bạc, nhưng bạc (Ag) phản ứng mạnh hơn vàng. Sự khác biệt giữa vàng và bạc thu hút nhiều sự chú ý trong lịch sử ngành hóa học. Dường như đó chủ yếu là do hiệu ứng tương đối, theo một nghiên cứu năm 1978.
Do số lượng lớn proton tích điện dương bên trong hạt nhân của vàng, electron tích điện âm ở lớp vỏ trong cùng bị hút lại gần hạt nhân hơn so với ở bạc. Để tránh rơi xuống, chúng cần bay vụt qua hạt nhân ở tốc độ hơn 1/2 vận tốc ánh sáng trong lớp vỏ trong cùng thu nhỏ. Dù electron di chuyển xung quanh ở tốc độ tương đối, hai vỏ electron ngoài cùng (cũng bị hút về phía hạt nhân nặng) xích lại gần nhau. Điều này có nghĩa khi va chạm với photon ánh sáng, cần ít năng lượng hơn để thúc đẩy electron chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn.
Ở bạc, năng lượng cần thiết cho hoạt động thúc đẩy nằm ở tần số tia cực tím, có nghĩa ánh sáng khả kiến không bị hấp thụ trong khi chuyển đổi trạng thái và khi phản xạ, nó mang lại cho bạc màu sáng trắng óng ánh. Tuy nhiên, ở vàng, cần ít năng lượng để thúc đẩy electron lên trạng thái năng lượng cao hơn, nằm ở ánh sáng xanh khả kiến. Ánh sáng xanh bị hấp thụ nhưng phần còn lại của dải ánh sáng khả kiến bị phản xạ trở lại. Kết quả là sự kết hợp của màu đỏ và xanh tạo ra sắc vàng óng bắt mắt mà con người yêu thích.
An Khang (Theo IFL Science)
