Prečo sa striebro leskne?

25.07.2006 00:00
Silvia Horváthová Kucharenko - šperky
ilustračné foto Autor:

Dvadsaťpäťcentová kanadská minca je kus kovu, ktorý sa leskne. Ruka, v ktorej ju držíme, sa však neleskne. Prečo? Aký je rozdiel medzi mincou a rukou?

Svet je zložený z hmoty, ktorej najmenšími časticami sú atómy. A atómy sú zväčša prázdny priestor, v ktorom sa pohybujú častice – kladné protóny, záporné elektróny a stabilné neutróny. Prázdno musí udržiavať častice v rovnováhe a každá hmota sa skladá z rovnakých častíc. Jediný rozdiel medzi hmotami je potom v rôznom počte elektrónov. Tento rozdielny počet elektrónov je jediný dôvod chemického rozdielu. Elektróny sú schopné ovplyvniť napríklad aj skupenstvo. Medzi sírou, ktorá má šestnásť elektrónov, a chlórom so sedemnástimi elektrónmi je rozdiel jediného elektrónu, ale zatiaľ čo síra je prášok, chlór je plyn. Bróm, ktorý má tridsaťpäť elektrónov, je zas kvapalný a šesťelektrónový uhlík je pevný.

Elektróny ako vajíčka

Počet elektrónov v atóme je veľmi dôležitý, pretože elektróny sú okolo jadra usporiadané podľa určitého poriadku – sú ako vajíčka sediace v kartónovom obale. Každý elektrón v nich má svoje miesto. Kartóny majú tri veľkosti: 2, 8 a 18. Tieto veľkosti sú dané prírodou a musíme ich napĺňať v určitom poradí. Plné kartóny sú stabilnejšie a tie menej plné zase labilnejšie – elektróny z nich môžu aj vypadnúť. Prirodzene, za istých podmienok.

Odraz kolísajúcich elektrónov robí kovy lesklé,...
Odraz kolísajúcich elektrónov robí kovy lesklé, vysvetľuje prof. Grant. Autor: Marek Velček

Na to, aby sme porozumeli kovom a tomu, prečo sa lesknú, musíme rozumieť rozdielom medzi chemickými prvkami. Vodík s jedným elektrónom sedí v „dvojmiestnom“ kartóne, v ktorom je jedno miesto prázdne. Hélium s dvoma elektrónmi obsadilo celý dvojmiestny kartón. Neón s desiatimi elektrónmi obsadil dvoj? aj osemmiestny kartón. Rovnakým spôsobom môžeme vysvetliť chemické a fyzikálne vlastnosti päťdesiatich štyroch prvkov, ktoré sa nachádzajú v tabuľke zvanej Periodická sústava prvkov či Mendelejevova tabuľka. Vďaka tejto prehľadnosti sa veľmi pohodlne dajú rozlíšiť kartóny v pravej časti tabuľky, ktoré sú viac ako do polovice plné elektrónov, takže sú aj pevnejšie a stabilnejšie, čo im zabezpečuje vysokú ionizačnú energiu. Druhú časť tabuľky tvoria kartóny menej naplnené elektrónmi, takže v tejto časti sú prvky nestabilnejšie a elektróny z nich môžeme odtrhnúť ľahšie. Táto skupina prvkov má nízku ionizačnú energiu a práve tá je charakteristická pre kovy. Mriežkové usporiadanie kovov však nie je dokonale pevné. Silou, napríklad údermi kladiva, môžeme vlastnosti kovu meniť. Hovoríme o kujnosti.

Aj chlad spôsobia elektróny

Otázka, prečo sa kovy lesknú, je zdanlivo jednoduchá, ale odpoveď si žiada širšie objasnenie dôležitých vecí, súvisiacich s problémom.

Keď sa atómy s voľnými elektrónmi zhustia a vytvoria pevnú hmotu, elektróny sa v nej voľne pohybujú. Pozitívne ióny sa navzájom odpudzujú, ale celú masu drží pokope elektrónové more. Keď svetlo svieti na elektróny, reagujú kolísaním, takže oscilujú.

Odraz kolísajúcich elektrónov robí kovy lesklé. Svetlo cestuje vzduchom ako vlna. Pri náraze na predmet sa jednak láme, jednak zmení rýchlosť. Keď sa pozeráme na kov a svetlo sa v ňom odráža, pozeráme sa na elektróny. Keď sa dotkneme kovu a cítime chlad, cítime elektróny.

Prof. Edward R. Grant (1946)

Profesor a vedúci chemickej katedry na The University of British Columbia v Kanade, predtým pôsobil na Univerzite v Perdue, bol prezident akciovej spoločnosti SpectraCode, Inc. – výrobcu pomôcok spektrochemickej analýzy. Od roku 1977 do roku 1986 pôsobil na Cornell University, kde získal tituly doktor a docent. Pôsobil aj ako hosťujúci profesor fyziky na Krétskej univerzite, v Nadácii pre vývoj a technológiu v Hellase a ako profesor chémie na Institut für Physikalische und Theoretische Chemie of the Technischen Universität München. V súčasnosti zastáva funkciu Directeur de Recherche Associe CNRS Laboratoire Aimé Cotton of Université de Paris Sud. Grantove úspechy vo výskume a vzdelávaní boli ocenené národnými i medzinárodnými cenami – Fulbright Senior Fellowship, Ocenenie Alexandra von Humboldta za výskum a Nobel Laureate Signature Award for Graduate Education in Chemistry, cenou R&D 100, Tibbetts Award, Technologické ocenenie Henryho Forda. Dvakrát získal ocenenie Arthura E. Kellyho. Bol vyhlásený za jedného z desiatich najlepších pedagógov v School of Science. Je členom Americkej fyzikálnej spoločnosti. Edward R. Grant sa spolupodieľal na 175 štúdiách a výskumoch. Pôsobí ako editor časopisu Laser Chemistry.

Doc. PhDr. Milan Kováč, PhD
Doc. PhDr. Milan Kováč, PhD
DUK 2008 obálka
DUK 2008 obálka

Článok vznikol na základe prednášky uskutočnenej v rámci projektu Detská univerzita Komenského. Vydavateľstvo PEREX z každého ukončeného ročníka vydáva zborník vo forme pestro ilustrovanej knižky sumarizujúcej obsah prednášok z daného ročníka. Knižka z prvého ročníka (2003) je už vypredaná, vydania z ročníkov 2004, 2005, 2006, 2007 a 2008 si môžete objednať za cenu 5€ (151 Sk) + poštovné na tel. čísle 02/4959 6270 od 8. do 14. hodiny, alebo emailom na adrese predplatne@pravda.sk.

Sleduj najnovšie články na našom Facebooku
Ponuky zo Zľavy.Pravda.sk