Birçok Metal Parlak Gri Renkteyken Neden Altının Rengi Farklıdır?
Altının birçok metalden farklı olarak sarı renkte olmasının nedeninin görelilik etkisi olduğu düşünülüyor.
Cıvanın oda koşullarında sıvı olmasının (Merak Ettikleriniz, Bilim ve Teknik, Sayı 555, s.81, 2014) ve altının genellikle tepkimeye girme isteksizliğinin de nedeni olan görelilik etkisi, elektronları ışık hızıyla kıyaslanabilir hızlarda hareket eden ağır elementlerin ve onların oluşturduğu bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Çünkü görelilik etkisi hızlı hareket eden parçacıklar için daha belirgindir. Örneğin çekirdeğinde 79 proton bulunan altının 1s orbitalinde bulunan elektronlar ışık hızının yaklaşık %50’si hızda hareket eder ve bu nedenle elektronlarının etkin kütlesi artar. Bu durum orbital çapının küçülmesine (görelilik etkisinin altının 1s orbitalinin yarı çapının yaklaşık %20 küçülmesine neden olduğu düşünülüyor) neden olur.
Özellikle s ve p orbitallerinde daha belirgin olan bu etki orbital enerjilerinde de değişikliğe yol açar. Görelilik etkisi nedeniyle 6s orbitalinin enerjisi düşer. 5d ile 6s orbitalleri arasındaki enerji farkı azaldığı için 5d orbitallerinden 6s orbitaline elektron geçişi için gerekli uyarılma enerjisi, bu etkinin hesaba katılmadığı duruma göre daha küçüktür. Bu nedenle altın mavi-mor ışığı kuvvetli bir şekilde soğururken sarı-kırmızı ışığı yansıtır. Görelilik etkisinin daha zayıf olduğu gümüşte ise uyarılma enerjisi daha yüksektir. Hesaplamalar, bu etki dikkate alınmadığında altın ve gümüşün enerji seviyeleri arasındaki farkın birbirine çok yakın olduğunu gösteriyor.
Bunun yanı sıra nano ölçekteki altın parçacıklarının bir sıvıyla genellikle de suyla oluşturdukları karışımlar, parçacıkların şekillerine ve büyüklüğüne bağlı olarak çok farklı renklere sahip olabilir. Altın nanoparçacıklardaki elektronlar ışıkla etkileştiklerinde toplu olarak titreşir. Parçacıkların büyüklüğü arttıkça yansıyan ışığın dalga boyu (yani rengi) kırmızıdan mavi-mor renge döner. Büyüklüklerinin yanı sıra parçacıkların şekilleri de (küresel ya da çubuk şeklinde) yansıyan ışığın dalga boyunun değişmesine neden olur.
