Vàng được mệnh danh là nguyên tố dễ uốn nhất, theo Mike Bullivant, nhà hóa học tại Đại học Mở ở Milton Keynes, Anh. Độ dẻo của vàng vượt xa sức tưởng tượng, đến mức nó có thể được dát mỏng hơn cả bước sóng ánh sáng nhìn thấy được. Một nghiên cứu năm 1977 từ Đại học Leeds ở Anh đã chỉ ra rằng vàng có thể dát mỏng đến mức khó tin. Nhưng điều gì khiến vàng trở nên dẻo đến vậy?
Trước hết, cần phân biệt rõ ràng giữa độ dẻo và độ mềm. Độ dẻo là thước đo khả năng một vật liệu có thể được dát mỏng thành hình dạng mới mà không bị vỡ. Trong khi các kim loại khác sẽ vỡ vụn khi bị tác động lực quá mức, thì một ounce vàng (khoảng 28 gram) có thể được dát thành một tấm rộng khoảng 5 mét vuông. Các lá vàng mỏng đến mức đáng kinh ngạc, chỉ khoảng 0.000127 milimet, tức là mỏng hơn khoảng 400 lần so với sợi tóc người, theo Phòng thí nghiệm Jefferson ở Newport News, Virginia.
Ngược lại, độ cứng và độ mềm có nhiều định nghĩa khác nhau, tùy thuộc vào cách kiểm tra độ bền của vật liệu. Theo thang Mohs, đo khả năng chống trầy xước của vật liệu, kim loại mềm nhất là cesium, mềm đến mức có thể cắt bằng dao phết bơ, theo Kỷ lục Guinness Thế giới. Tuy nhiên, có thể tranh luận rằng kim loại mềm nhất có lẽ là thủy ngân, “là chất lỏng ở nhiệt độ phòng và dễ biến dạng hơn vàng”, Mark Jones, nhà tư vấn hóa học và thành viên của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, chia sẻ với Live Science. “Theo ước tính của tôi, nó mềm hơn vàng.”
Điều gì tạo nên độ dẻo của vàng?
Độ dẻo của vàng có thể bắt nguồn từ hai yếu tố chính: cấu trúc nguyên tử và cách các nguyên tử liên kết với nhau, theo Dror Fixler, kỹ sư điện quang và giám đốc Viện Công nghệ Nano và Vật liệu Tiên tiến Bar-Ilan ở Israel.
Cấu trúc nguyên tử của vàng tạo ra cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện, Fixler cho biết. “Trong cấu trúc này, mỗi nguyên tử được bao quanh bởi 12 nguyên tử lân cận,” ông nói với Live Science. “Sự sắp xếp các nguyên tử trong mạng tinh thể lập phương tâm diện cho phép biến dạng dễ dàng mà không phá vỡ cấu trúc tổng thể.”
Thêm vào đó, vàng là một kim loại. Điều này có nghĩa là các nguyên tử của nó được giữ với nhau bằng liên kết kim loại, trong đó các electron ngoài cùng của mỗi nguyên tử có thể tự do di chuyển xung quanh cấu trúc tổng thể của vật liệu. “Đám mây electron không định xứ này cho phép các nguyên tử trượt qua nhau dễ dàng, làm cho kim loại trở nên dẻo,” Fixler giải thích.
Tuy nhiên, Jones đặt câu hỏi liệu những yếu tố này có đủ để giải thích độ dẻo của vàng hay không. “Đồng và bạc có chung cấu hình điện tử,” ông nói. “Chúng liên kết giống nhau. Chúng không mềm như vàng. Điều đó có nghĩa là có điều gì đó khác đang diễn ra.”
Các kim loại thường không phải là một tinh thể lớn duy nhất – thay vào đó, chúng được tạo thành từ các tinh thể nhỏ gọi là hạt, Jones nói. Và nghiên cứu năm 1977 từ Đại học Leeds gợi ý rằng kích thước của các hạt mà vàng tạo thành có thể giúp giải thích độ dẻo của nó.
Vàng nổi tiếng là không có khả năng liên kết hóa học với các nguyên tố khác. Điều này có nghĩa là các hạt vàng không bị xỉn màu bởi các lớp oxit trên bề mặt của chúng như các hạt đồng và bạc. Những oxit này làm cho các hạt đồng và bạc dễ vỡ vụn hơn. Ngược lại, sự vắng mặt của các oxit này có thể giúp vàng dẻo hơn các kim loại khác.
