La plupart des métaux purs sont de couleur grise plus ou moins foncée miroitante : l’alu, le zinc, l’acier, le fer, le titane, le magnésium…
L’or en revanche, est jaune. Le cuivre et l’osmium font également partie des métaux qui ne sont pas gris : le cuivre est rose-orangé et l’osmium est légèrement bleuté.
Pourquoi l’or (et le cuivre et l’osmium) n’est-il pas gris ?
Cela vient de la structure électronique de l’atome d’or : l’atome d’or possède un important cortège de 79 électrons autour de son noyau. Les électrons externes sont assez faiblement liés à l’atome et ils peuvent facilement vibrer. L’ensemble des électrons qui sont dans cet état agissent comme un plasma (nuage d’électrons en état libre).
Un photon (de la lumière) qui arrive sur de l’or peut mettre un électron en vibration autour de son point d’équilibre : la pseudo-particule ainsi obtenue (photon + électron en vibration) est appelé un plasmon.
Or, un électron qui vibre c’est une charge électrique en déplacement : il génère une onde électromagnétique.
Dans la plupart des métaux, la vibration des électrons est super-rapide et la longueur d’onde, très courte, se trouve dans l’ultra-violet, invisible. Pour l’or, à cause de la vitesse plus importante des électrons, leurs masses deviennent plus grandes par un effet relativiste (plus on va vite, plus notre masse augmente), ce qui a pour conséquence de réduire la vitesse de vibration des électrons. La longueur d’onde émise par les plasmons est du coup plus longue : elle est alors émise dans le spectre visible, d’où la couleur jaune (visible) de l’or
Un effet similaire est responsable de la couleur du cuivre et de l’osmium, des reflets colorés du césium mais également de la liquidité du mercure à température ambiante (alors que les autres métaux ne sont liquides qu’à haute température).
L’or est donc de couleur « dorée » à cause d’une combinaison d’effets quantiques et relativistes.
