Kimyacılar Değerli Metallerin Gizemini Çözerek Altın Madeni Bulmuş Gibi Oldu
Kimyacılar sonunda altının özelliklerinden ikisini açıkladı. Bunlar altın atomundan bir elektron çıkarmak veya ilave etmek için gereken enerjilerdir. Yeni teorik hesaplamalar, deneylerde ölçülen değerlerle de örtüşmektedir.
Altının parıltısı, elementin bu kadar çekici olmasının tek sebebi değildir. Bilim adamları, on yıllar boyunca, altının özelliklerinin teorik tahminlerinin neden deneylerle uyuşmadığını çözmeye çalıştı. Şimdi, 13 Ocak Fiziksel İnceleme Mektuplarında yayınlanan bir makaleye göre, son derece ayrıntılı yapılan hesaplamalar bu tutarsızlıkları ortadan kaldırdı.
Üzerinde konuşulan konu, altın atomdan bir elektron çıkarmak veya iyonize etmek için gereken enerjiydi. Bu iyonizasyon enerjisinin teorik hesaplamaları bilim adamlarının ölçümlerinden farklıydı. Aynı şekilde, bir elektron ilâve ederken salınan enerji de (elektron ilgisi olarak bilinen enerji miktarı ) hedeflenenin dışında kaldı. Bir atomun elektronlarından ne kadar kolay vazgeçtiği veya kabul ettiği, elementlerin diğer maddelerle nasıl tepki verdiğini anlamak için önemlidir.
Araştırmaya katılmayan, Bombay Hint Teknoloji Enstitüsü kimyageri Sourav Pal, “Altının zor bir sistem olduğu iyi biliniyordu” dedi. Altının en göze çapan özelliği bile, Einstein’ın özel görelilik teorisi kullanılmaya başlamadan açıklanamaz. Bu teori, altının sarımsı rengini açıklar. (Özel görelilik, altın atomlarındaki elektronların enerji seviyeleri etrafında yer değiştirerek metalin mavi ışığı emmesine neden olur ve böylece yansıyan ışığın daha sarı renkte görünmesi sağlanır.)
Bu yeni çalışmayla, bilim adamları nihayet atomdan bir elektron çıkarmak veya eklemek için gereken enerjiyle ilgili geciken soruları çözüme kavuşturdu. Pal “Bu çalışma, bu yazının esas anlamını oluşturuyor” diyor.
1990’lı yıllarda yapılan erken hesaplamalar, tahmin edilen enerjilerden yüzde bir oranında farklıydı ve o günden bu yana geliştirilmiş hesaplamalar ölçülen değerle uyuşmuyordu. Yeni Zelanda’daki Massey Auckland Üniversitesi’ nde (Massey University Auckland) bir kimyager olan ve çalışmanın ortak yazarlarından Peter Schwerdtfeger, her konferansa gittiğimde insanlar bunu tartıştı ve “Neler oluyor?” diye sordu diyor.
Çözüm, altının 79 elektronu arasındaki karmaşık etkileşimi daha kapsamlı bir şekilde düşünmeyi gerektiriyordu. Bilim adamları aynı anda beş altın elektronunun etkileşimine kadar hesap yapabilen, gelişmiş süper bilgisayarları kullanarak tutarsızlığı çözdü. Önceki hesaplamalarda aynı anda en fazla üç elektron dikkate alınabilmişti. Ayrıca, özel göreliliğin ve elektronlar gibi parçacıkların kuantum fiziğini tanımlayan kuantum elektrodinamikleri teorisinin etkilerinin de hesaplamaya dahil edilmesi gerekirdi.
Hesaplamalar yeterince ayrıntılı olarak yapıldığında, sonuç altının gerçekten beklentilere bağlı kaldığını gösteriyor. Schwerdtfeger, “Kuantum teorisi çok iyi çalışıyor ve bu beni çok mutlu ediyor” diyor.
Kaynak : sciencenews.org
