Златото може да се стопи при стайна температура Депресия при температура на топене; По-голям брат
Оригинален блог на английски от Meng Wu
Първоначално публикувано на 14 февруари 2018 г.
Превод от Марая Дули, Под редакцията на Къртис Грийн
Златото е един от най-желаните метали в света. Благородният жълт метал е рядък в природата и се използва като средство за валута и за производство на бижута от древни времена (Фигура 1) 1. Смята се, че метеорите са донесли този метал на земята, златото наистина е извън този свят! 2 Има много причини, поради които златото е специално и защо то е запазило своята стойност в нашите общества. Но златото може да бъде дори по-специално, отколкото си мислим.
Фигура 1: Златна диадема от древна Гърция (4 век пр.н.е.). В музея на изкуството в Далас. (Изображение от Мери Харрш)
Чрез производството и обработката на този лъскав метал хората постепенно са научили неговите физични и химични свойства. „Истинското злато не се страхува от огън“ е древна китайска поговорка, която произлиза от факта, че насипното злато остава непокътнато и блестящо, когато се постави върху дървен огън (600-1000 ° C), докато повечето други метали (като медта, цинк и никел и техните сплави) биха се стопили и/или загубили блясъка си при тези условия. От химическа гледна точка казваме, че златото има отлична химическа стабилност срещу окисляване и относително висока точка на топене (1064 ° C). Но се оказва, че благодарение на нанонауката има начини да се промени начинът, по който златото се държи при различни температури, като същевременно запазва другите си специални характеристики.
Нека използваме ежедневния си опит с водата като пример, за да разберем какво се случва със златото. Знаем, че ледът (твърд) винаги се стопява във вода (течност) при фиксирана температура и тогава изглежда, че водата изглежда винаги се изпарява до пара (газ) при фиксирана температура. Тези температури са известни съответно като точки на топене и кипене. Точките на топене и кипене могат да бъдат различни в зависимост от местното налягане. Това е причината вашите рецепти за готвене или печене да имат различни инструкции за голяма надморска височина, която има по-ниско въздушно налягане от ниската надморска височина.
Не е нужно обаче да се качваме нагоре и надолу по планините, за да манипулираме точката на кипене. Лесно можем да направим това чрез промяна на местното налягане, както работи тенджерата под налягане: чрез увеличаване на налягането, точката на кипене на водата се увеличава до по-висока температура, което означава, че водата може да се нагрява без изпаряване, което от своя страна прави храната гответе по-бързо (Фигура 2).
Фигура 2: Тенджера под налягане променя точката на кипене на съдържанието си (Изображение от goodfreephotos.com).
За да разберем как тенджера под налягане увеличава налягането вътре, трябва да помним какво се случва с молекулите на течността при нагряване: Те започват да се отделят допълнително! До точката на топене обаче той е много по-малко чувствителен към местната промяна на налягането. Това е така, защото в сравнение с течността, която се изпарява до газ, обемът обикновено не се увеличава твърде много, когато твърдите вещества се стопят в течност. (Допълнителна бележка: водата е необичайна с това, че нейният обем всъщност се увеличава, когато замръзне до твърдо вещество. - Избухвали ли сте някога консерва със сода във фризера? - Но това е тема за друга публикация!)
Основното е, че не е практично да се манипулира точката на топене на дадено вещество чрез промяна на местното налягане. Трябва да направите драстична промяна в налягането, за да получите дори малка промяна в точката на топене (Фигура 3).
Фигура 3: Обемът се променя много при преминаване от газ към течност; не толкова, когато преминава от течност в твърдо вещество. (Изображение от Yeled)
Но има ли други начини за промяна на точката на топене на даден материал? И връщайки се към основната тема на тази публикация, можем ли да разтопим златото при стайна температура?
В предишна публикация в блога „Наночастиците са навсякъде около нас“ обсъдихме, че тъй като размерът на материала намалява в наномащаба, много физични и химични свойства също се променят. Това се дължи главно на "повърхностния ефект". Или към увеличаването на съотношението повърхност-обем (Фигура 4) 3 .
Фигура 4: Силата на наночастиците - Повърхността се увеличава с намаляването на размера на частиците. (Изображение от Боб Хамерс)