¿Por qué es el oro no reacciona cuando sólo un electrón en la capa exterior?

Question

He estado tratando de responder a mi (high school) hija preguntas acerca de la tabla periódica, y la reactividad de la serie, pero hemos de seguir presionando las lagunas en mi conocimiento.

Así que me demostró que los gases nobles tienen una full outer shell, que es la razón por la que no reacciona con nada. Y luego sobre el otro lado de la tabla periódica hemos de potasio y de sodio, que tiene sólo un electrón en su capa exterior, que es lo que los hace tan reactivo, y en la parte superior de nuestra reactividad de la lista. (Y el más grande, el más reactivo, que es por qué no se nos permitió jugar con cesio en clase...)

Pero entonces nos parecía de oro, que se encuentra en la parte inferior de la reactividad de la serie, y se encontró también tiene sólo un electrón en su capa externa (2-8-18-32-18-1).

Hay una sencilla explicación de por qué el oro no fizz, como el potasio, cuando se coloca en agua?

(Esta pregunta puede ser reformulado como "¿Qué propiedades de cada elemento de decidir su clasificación en el metal de la reactividad de la serie?", si lo prefiere; esa era la pregunta original estábamos tratando de responder.)

Answer 1

En primer lugar, el oro no reacciona. Usted puede formar estable aleaciones de oro y los compuestos de oro. Sólo es difícil, principalmente por razones que se explican por la otra respuesta

La razón de oro a granel sólido es en gran parte no reacciona de ninguna forma se debe a que los electrones en oro de otoño en las energías que pocas moléculas o sustancias químicas partido (es decir, debido a efectos relativistas).

Un buen resumen de algunos trabajos por Jens K. Norskov se puede encontrar aquí: http://www.thefreelibrary.com/What+hace+oro+tal+un+noble+metal%3F-a017352490

En sus experimentos, se distingue entre los átomos de oro de la capacidad de salto y la forma de los bonos y la facilidad con la que se forman nuevos compuestos, tales como los óxidos de oro. Las dos cualidades están relacionadas con: Para hacer un compuesto, los átomos de oro debe vínculo con otros átomos, sin embargo, no pueden hacerlo hasta que han destrozado sus lazos con los vecinos de los átomos de oro.

Creo que esta es una buena explicación sucinta. Usted siempre tiene este trade-off en las reacciones, pero en oro, no obtiene una gran cantidad de energía en el nuevo compuesto de la formación, y usted está perdiendo el oro-el oro de las interacciones.

Usted puede, por supuesto, reaccionan de oro con agresivos reactivos como el agua regia, una de las 3:1 mezcla de $\ce{HCl}$$\ce{HNO3}$.

Si se hace correctamente, el producto es $\ce{HAuCl4}$ o ácido cloroáurico.

Answer 2

Efectos relativistas de la cuenta de oro de la falta de reactividad. El oro tiene bastante pesado núcleo que sus electrones deben viajar a velocidades que se acercan a la velocidad de la luz para evitar que caigan en el núcleo. Este efecto relativista se aplica a los orbitales que tienen apreciable de densidad en el núcleo, tales como s y p de los orbitales. Estos electrones relativistas la masa de ganancia y, como consecuencia, de sus órbitas contrato. Como estos s y (hasta cierto punto) p órbitas son contratados, los otros electrones de los orbitales d y f están mejor defendidos desde el núcleo y sus orbitales en realidad se expanda.

Desde el orbital 6s con un electrón es contratado, este electrón está más estrechamente vinculado al núcleo y menos disponible para unirse con otros átomos. El 4f y los orbitales 5d ampliar, pero no puede participar en la formación del enlace, ya que están completamente llenos. Esta es la razón por la que el oro es relativamente no reactivo.

Si quieres ver las fórmulas y las matemáticas que hay detrás de esto (no es complicado) ver aquí. También tenga en cuenta que argumentos similares a explicar el mercurio anómalas de propiedades.