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La plupart des métaux purs sont de couleur grise plus ou moins foncée miroitante.

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 bleuté.

Pourquoi l’or n’est-il pas gris ?

un cristal d’or
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 libres).

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 masse devient plus grande 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.

Image de Alchemist-hp

9 commentaires

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mmn a dit :

J'adORe l'OR !!
Et l'or rouge? et l'or blanc?...
;-))

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Non2 a dit :

Génial ! J'ai enfin compris pourquoi la plupart des métaux n'ont pas de couleur vraie. ;)

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Ginko a dit :

Wow c'est assez dingue. Je ne savais pas qu'on avait identifié des effets relativiste à cette échelle...

Du coup j'ai tenté de rechercher pourquoi le mercure est liquide à température ambiante. J'ai trouvé des articles qui parlent d'effets relativistes mais sans entrer dans le détail.

Quelqu'un saurait l'expliquer clairement ?

C'est passionnant ! A quand la grande réunification entre théories quantique et relativiste ?

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bigduke a dit :

Excellent ! Merci Timo :D

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Roland a dit :

L'atome de l'or peut-il être observé isolé ?

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Le Hollandais Volant a dit :

@Roland : bien-sûr, il n’y a pas de raisons qu’un atome d’or ne puisse pas se retrouver isolé quelque part.
L’observation risque d’être difficile (les atomes sont tout petits), mais rien n’empêche là non plus l’existence d’un microscope assez puissant.

Là par contre, il n’aura pas forcément la couleur dorée. La couleur d’un élément dépend de son état (solide, liquide…) et de sa configuration au sein d’une molécule. Le cuivre par exemple, est rose-orange. Quand il s’oxyde, il prend la couleur « vert-de-gris », comme certaines vieilles statues sur les places publiques. Le cuivre dissout, est lui généralement bleu vif ou vert foncé.

Concernant l’or, je ne sais pas quelle couleur a un atome isolé, mais si on prend des nano-particules d’or que l’on met dans l’eau (pour former une suspension de nano-particules d’or dans de l’eau – on parle d’une émulsion), alors la couleur prise est un violet intense : https://www.youtube.com/watch?v=5EEh9JKzPxM

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Seby a dit :

@Le Hollandais Volant : Attention a ne pas tout mélanger. Non la couleur ne dépend pas seulement de son état (d’ailleurs solide ou liquide, ça ne change pas la couleur...) mais de bien plus de paramètre et le principal est son aptitude à renvoyer la lumière (ce que traite l'article en partie) et surtout de la lumiere qu'on lui envoi. Sa dépend donc aussi de sa forme, de son épaisseur, son arrangement cristallographique (cf le graphite et le diamant)... et non pas de sa "configuration". Cuivre et oxyde de cuivre sont 2 éléments différents donc couleur différentes, propriétés physiques et chimiques différentes...

Un atome n'as pas de "couleur". Déjà rien que sous forme de poudre fine, l'or est noir (comme toute matière sous forme de poudre). Et quand je dis "poudre", je ne parle pas de paillettes mais de poudre obtenu par pulvérisation (PVD, residus d'electroerosion...)

De plus, pour observer une couleur il faut envoyer une onde électromagnétique dans le visible car l'or n'en produit pas (sans lumière visible, pas d'or visible) or les microscopes capables de "voir" des atomes (MET, force atomique) n'utilisent pas de lumière visible (comme en microscopie optique) car l'onde à une longueur bien trop grande et ne permet pas d'observer l'atome donc l'image obtenue n'est pas en couleur mais en nuance de gris.

Et puis entre nous, l’intérêt d'observer un atome isolé est quand même très limité.

Pour conclure, demander la couleur d'un atome c'est comme demander la température d'un electron. Ça n'as pas de sens.


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