Tại sao vàng là kim loại dẻo nhất?
Cấu trúc và cách liên kết nguyên tử giúp vàng dẻo dai đến mức có thể cán mỏng hơn 400 lần sợi tóc người.
Vàng là nguyên tố dẻo nhất, theo Mike Bullivant, nhà hóa học tại Đại học Mở ở Milton Keynes, Anh. Vàng dẻo đến mức có thể rèn để mỏng hơn một bước sóng của ánh sáng khả kiến, theo nghiên cứu vào năm 1977 của Đại học Leeds ở Anh. Tại sao vàng lại dẻo như vậy?
Vàng không bị xỉn bởi các lớp oxit trên bề mặt như đồng và bạc. (Ảnh: Patrick Aventurier)
Đầu tiên, cần phân biệt giữa độ dẻo và độ mềm. Độ dẻo là thước đo một vật liệu có thể rèn thành hình dạng mới mà không đứt vỡ tốt tới mức nào. Trong khi các kim loại khác vỡ thành nhiều mảnh khi đập quá mức nào đó, 28 g vàng có thể rèn thành phiến với mỗi cạnh dài 5 m. Lá vàng có thể mỏng tới 0,000127 mm, mỏng hơn khoảng 400 lần so với sợi tóc người, theo Phòng thí nghiệm Jefferson ở Newport News, Virginia.
Ngược lại, có nhiều định nghĩa về độ cứng và độ mềm, tùy theo cách kiểm tra sức bền của vật liệu. Dựa trên thang Mohs đo một vật liệu chống trầy xước tốt đến đâu, kim loại mềm nhất là cesium, đủ mềm để cắt bằng dao cắt bơ, theo Tổ chức Kỷ lục Thế giới Guinness. Tuy nhiên, theo Mark Jones, cố vấn hóa học kiêm nhà nghiên cứu ở Hiệp hội Hóa học Mỹ, kim loại mềm nhất có thể là thủy ngân vốn ở thể lỏng tại nhiều độ phòng và dễ biến dạng hơn so với vàng.
Độ dẻo của vàng nhiều khả năng là kết quả từ hai yếu tố "cấu trúc nguyên tử và cách nguyên tử liên kết với nhau", Dror Fixler, kỹ sư điện quang kiêm giám đốc Viện công nghệ nano và vật liệu tiên tiến Bar-Ilan tại Israel, cho biết. Cấu trúc nguyên tử của vàng giúp nó sở hữu cấu trúc tinh thể lập phương diện tâm. Ở cấu trúc này, mỗi nguyên tử được bao quanh bởi 12 nguyên tử lân cận. Sự sắp xếp nguyên tử ở mạng lưới lập phương diện tâm cho phép biến dạng dễ dàng mà không ảnh hưởng tới cấu trúc chung.
Ngoài ra, vàng là một kim loại. Điều này có nghĩa nguyên tử của nó gắn liền với nhau bằng liên kết kim loại, electron ở ngoài cùng của mỗi nguyên tử tự do di chuyển qua cấu trúc. Đám mây electron không nằm yên tại chỗ này cho phép nguyên tử trượt qua nhau dễ dàng, khiến vàng trở nên dẻo dai, Fixler giải thích.
Tuy nhiên, Jones vẫn băn khoăn liệu những yếu tố trên có đủ lý giải độ dẻo của vàng hay không. "Đồng và bạc cũng chia sẻ cấu hình electron tương tự. Chúng có liên kết hóa học tương tự nhưng không mềm như vàng. Điều đó có nghĩa còn yếu tố quyết định khác".
Vàng ít có khả năng liên kết hóa học với nguyên tố khác, có nghĩa hạt vàng không bị xỉn bởi các lớp oxit trên bề mặt như đồng và bạc. Lớp oxit khiến đồng và bạc dễ bị gãy vỡ hơn. Ngược lại, việc thiếu lớp oxit có thể giúp vàng mềm dẻo hơn kim loại khác.
Tàu thăm dò tìm thấy thứ "lạ" ở mặt sau của Mặt trăng, các chuyên gia vào cuộc và giải mã thành công
Mặt trăng không phải là hành tinh quá lớn, tại sao nó lại có thể chứa 1 lượng lớn những thứ này? Câu hỏi này đã khiến các nhà khoa học quyết tìm lời giải đáp.
Ba công nghệ mới của NASA có thể hiện thực hóa khả năng du hành liên sao
Từ Phòng thí nghiệm Phản lực Đẩy, những bộ óc kỳ tài đang mang trong mình những suy nghĩ vượt lẽ thường, hy vọng đưa tầm với của con người ra ngoài Hệ Mặt trời.
Sẽ ra sao nếu bạn rơi vào hố đen vũ trụ?
Thật khó tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra khi rơi vào một hố đen. Một mô phỏng mới đây đã hé lộ trải nghiệm kinh hoàng này.
Thiên Vương Tinh - Hành tinh kỳ lạ nhất Hệ Mặt Trời
Cho tới khi chưa tìm ra được Hành tinh thứ 9 (chỉ mới là giả thuyết), Thiên Vương Tinh (Uranus) vẫn là hành tinh "khác người" nhất so với 7 hành tinh còn lại của hệ Mặt Trời chúng ta.
Xây dựng thang máy đưa con người vào vũ trụ: Giấc mơ không còn quá xa!
Một chiếc thang máy vũ trụ đưa chúng ta từ Trái đất ra ngoài không gian có lẽ sẽ không chỉ xuất hiện trong những bộ phim khoa học viễn tưởng.
Điều gì sẽ tới khi Milk Way va chạm với Andromeda
4,5 tỷ năm nữa tính từ lúc này, thiên hà của chúng ta sẽ trải qua biến động lớn nhất trong suốt lịch sử của nó. Đó là khi nó va chạm với thiên hà Andromeda.
