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.
Mặt trăng đang dần rời xa Trái đất: Khi nào nó biến mất?
Các nhà khoa học đã tính toán những điều xảy ra trong tương lai trước thực tế là Mặt trăng đang di chuyển ngày một xa khỏi Trái đất và cũng đang khiến hành tinh của chúng ta quay chậm lại.
Hành tinh chứa được 1.321 Trái đất bên trong đâm vào Mặt trời, chuyện gì sẽ xảy ra?
Chúng ta đều biết hậu quả khủng khiếp khi một ngôi sao chổi va vào Trái đất. Thế nhưng, nếu sao Mộc đâm vào Mặt trời thì chuyện gì sẽ xảy ra?
Bằng chứng sốc: Con người ra đời từ thứ kinh khủng nhất vũ trụ?
Siêu máy tính mạnh nhất thế giới và kỹ thuật trí tuệ nhân tạo (AI) đã mô phỏng thành công cách carbon-12 - hạt mầm của con người, muôn loài và cả người ngoài hành tinh - được tạo nên từ các môi trường cực đoan nhất vũ trụ.
Tìm ra "thế giới người khổng lồ" 13 tỉ năm tuổi
Theo tờ Space, ngày nay những "người khổng lồ" vĩ đại nhất trong thế giới các vì sao cũng chỉ nặng gấp chục lần Mặt trời của chúng ta.
Sự sống Trái đất bắt nguồn từ vi khuẩn vũ trụ
Loài người trên Trái đất từ lâu vẫn nghĩ rằng mình cô đơn trong vũ trụ và hiện vẫn đang cố gắng một cách vô vọng tìm kiếm những nền văn minh ngoài hành tinh. Trong khi đó có thể chính họ là những người ngoài hành tinh thứ thiệt.
Số phận tàu con thoi Buran huyền thoại
Tháng 9/1988, Liên Xô công bố tin chấn động về tàu con thoi có thể sử dụng nhiều lần do họ chế tạo.
