금과 은의 색깔이 나타나는 원리?

Question

bulk영역에서 핵의 양성자가 많으면 전자의 속도가 빠르다. 전자의 속도가 빠르면 무게가 크다. L(angular momentum)= r(반지름)•p=r•mv 이다 각운동량은 보존 되므로 mv가 크면 r이 작아진다. r이 작아지면 핵쪽으로 당기는 것이므로 s obital에서 당기는 힘이 크게 작용한다. 고로 Au는 원자 번호가 Ag보다 커서 5d랑 6s 오비탈의 갭차이가 Ag의 4d와 5s 오비탈의 갭차이보다 작아지므로 Au는 blue 파장 영역을 흡수하고 Ag는 자외선 영역을 흡수해 금은 금색 은은 은색이다.

라고 이해했는데 맞을까요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

일부 내용은 정확하지만, 일부 내용은 부정확하거나 해석이 다른 점이 있습니다.

bulk 영역에서 양성자의 수가 많으면 전자의 속도가 빠르다는 것은 일반적으로 정확합니다. 그러나, 전자의 속도가 빠를수록 전자의 질량이 커진다는 것은 부정확합니다. 전자의 질량은 상대론적인 개념으로서, 속도가 빨라지더라도 질량은 일정합니다.

또한, L(angular momentum) = r • p = r • mv라는 공식은 각운동량이 일정한 경우에 성립하는 공식입니다. 이 때, 전자의 질량은 일정하므로, 전자의 속도가 빨라진다고 해도 r이 작아지는 것은 아닙니다. 따라서, 전자의 속도가 빨라진다고 해서 핵쪽으로 당겨지는 힘이 커진다는 것도 부정확합니다.

마지막으로, Au와 Ag의 색깔은 전자가 흡수하거나 방출하는 빛의 파장과 관련이 있습니다. 그러나 이는 전자 구조와 원자 내에서 일어나는 여러 가지 상호작용에 의해 결정되므로, 단순히 각운동량과 전자의 속도만으로 설명하는 것은 어렵습니다.

Answer 2

전자의 속도가 빠를수록, 그리고 무게가 무거울수록 전자의 운동량은 증가합니다. 그러나 이러한 특성은 전자의 운동 상태와 직접적으로 관련이 있으며, 전자의 운동 상태는 원자의 전자 구성과 원자 내부의 전자 밀도 분포에 영향을 받습니다. 또한, 전자의 운동량이 증가한다고 해서 반드시 원자의 크기가 작아진다는 것은 아닙니다.

또한, 금(Au)과 은(Ag) 원소가 각각 blue 파장 영역과 자외선 영역을 흡수한다는 것은 정확합니다. 그러나 이러한 현상은 Au와 Ag 원자의 전자 구성과 그들의 전자 궤도에서 전자가 높은 또는 낮은 에너지 상태로 이동할 때 일어납니다. 이러한 흡수 스펙트럼은 원자의 크기와 직접적으로 연관되어 있지 않습니다.