زنگ تفریح 254
طلا سرگذشت پرآوازه‌اش را مدیون بی‌عملی‌اش است و بسیار سخت واکنش می‌دهد. طلا باید از لحاظ شیمیایی شبیه به مس باشد، اما مس در برابر باد و باران و عوامل خارجی به راحتی فرسوده میشود. چرا طلا این‌قدر خاص است؟ پاسخ بسیار ظریف است که در همین اواخر به آن پی برده‌اند. بیایید در این زنگ تفریح با این فلز بیش‌تر آشنا شویم.
فلزات جلای خود را به دلیل واکنش اتم‌های سطحشان با مواد گازی در هوا از دست می‌دهند. همان‌طور که می‌دانیم اکسیژن بسیار واکنشگر است و سریعا باعث ایجاد واکنش اکسایش میشود؛اکسیژن با آهن ترکیب میشود و باعث تولید ترکیب اکسیدی قرمزرنگی که آن را زنگار می‌نامیم، می‌سازد. مس با اکسیژن و کربن دی‌اکسید واکنش می‌کند و لایه‌ی سبز رنگ کربنات مس را می‌سازد. نقره در برابر حمله‌ی اکسیژن مقاومت، اما تدریجا با ترکیبات گوگرد موجود در هوا ترکیب میشود و سولفید نقره‌ی سیاه‌رنگ را تشکیل می‌دهد.
طلا هیچ یک از این کارها را نمی‌کند. با این حال عنصری هم نیست که اصلا واکنش نکند: در آلیاژها به سایر فلزات می‌پیوندد و اتم‌های طلا تک‌تک با عناصر مختلف پیوند‌هایی قوی تشکیل می‌دهد. اما سطح فلز طلا به دلیل نحوه‌ی توزیع الکترونی‌اش بی‌اثر است.
پیوندهای شیمیایی حاصل اشتراک الکترون‌ها بین اتم‌ها هستند؛ الکترون‌ها دوتا دوتا جفت می‌شوند، اما جفت شدن الکترون‌ها همیشه باعث نمی‌شود که اتم‌ها در کنار هم قرار بگیرند. جفت‌های الکترونی مانند روابط زن و شوهرها می‌ماند بعضی به همدلی و پیوستن اتم‌ها کمک می‌کند و بعضی دیگر باعث قهر و جدایی میشود. این دسته‌ی دوم را جفت‌های ضدپیوندی می‌نامند و باعث می‌شوند تا اتم‌ها یکدیگر را برانند. الکترون‌ها، اگر بشود، طوری جفت می‌شوند که جفت‌های پیوندی بسازند، اما اگر تعدادشان خیلی زیاد باشد جفت‌های ضد پیوندی نیز تشکیل می‌دهند. اما اگر تعداد جفت‌های پیوندی با تعداد جفت‌های ضدپیوندی برابر باشد، آن وقت اتم‌ها تمایلی به چسبیدن به همدیگر را ندارند.
 |
هر اتم یا مولکولی که بخواهد به سطح طلا بچسبد، متوجه میشود الکترون‌های طلا آماده‌اند که هم جفت‌های پیوندی بسازند و هم جفت‌های ضدپیوندی. این موضوع را ینس نورسکوف(Jens Kehlet Norskov) و ب.همر(B.Hammer)، از دانشگاه فنی دانمارک در لونگن‌بای، در سال 1995 که محاسبات پیچیده‌ای را برای به‌دست آوردن حالت‌های انرژی الکترونی در سطح طلا و چند فلز دیگر انجام می‌دادند، کشف کردند. سطح طلا و مس هر دو مستعد آن‌اند که با اتم‌های بیگانه به برهم کنش ضدپیوندی بپردازند و این اتم‌ها هم ترجیح می‌دهند که به جای اتصال به این فلزات، به همدیگر بچسبند. مس تا اندازه‌ای بی‌اثر است، کندی آن در واکنش یکی از دلایلی است که آلیاژهای مسی را مناسب ساخت سکه کرده است. اما طلا از مس هم نجیب‌تر است و این در حالی است که سایر فلزات پست‌تر سرانجام تسلیم شده و در برابر گذر زمان کدر خواهند شد ولی طلا کماکان تلألؤ خود را حفظ می‌کند.
اگر از همه‌ی این حرف‌ها بشود درسی گرفت آن، این است که از خواص این قدیمی‌ترین و آشنا‌ترین عناصر، هیچ‌کدام واضح و آشکار نیستند. کاهنان مصر باستان می‌دانستند که طلا عنصری استثنایی است ولی شش هزاره طول کشیده است تا بفهمیم چرا.