黄澄澄的金色哪里来？

云清

如果问一个人，什么颜色最贵气？十之八九的人都会说是金色，因为金色是金子的颜色。而金子这种稀有的金属不仅价格昂贵，还是世界上各国皇族喜爱之物，常常被制作成各种漂亮的象征权力和地位的饰品。

的确，在有着众多成员的金属家族里，银白色的铝、银、镁，红色的铜，黑不拉几的铁粉和锰，哪个也比不上金子的颜色那般鲜亮，金子就像掛在天空中的耀眼的太阳。

那么，为什么金子会呈现出金黄色，而其他金属比如银却呈现出银白色？

要了解金子的特殊之处，先要了解金属显色的一般原理。

能级跃迁

我们知道，金属原子的内部结构是这样的：中间一个带正电的原子核，核的周围是大量的、带负电的电子，它们按照一定规律分布在核周围的电子层上。每层电子所具有的能量不同，有高有低，当处于低能级的电子吸收了某个波段的光能量，它就会“跑”到具有较高能量的电子层上，这被称作能级跃迁。一个电子能够吸收哪个波段的光能量，取决于两层之间的能级差。只有外界光波能量和能级差相同的时候，电子才能成功从一个低能级跃迁到另一个高能级。换句话说，能级差大，电子会吸收能量较高波段的光线，而能级差小，电子会吸收能量较小波段的光线。而其他光线就都被反射，被眼睛接收。

因此，金属反射到人眼里的光决定了我们看到的颜色种类，而电子的能级跃迁，则决定了什么样的光反射到我们的眼睛里。如果电子吸收的光波恰好在可见光区，那么，金属将显出吸收光的互补的颜色，那些没有被吸收的光会反射到我们的眼睛里。比如，吸收了黄光的物体会呈蓝色，而吸收了橙色的光会呈青色。但是，因为并不是所有补色人眼都能看到，我们能看到的仅有可见光那一小段波段而已。所以，如果金属吸收的入射光的补色不在可见光范围内，是一种我们看不到的光，那么，金属往往呈现白色。

当然，金子呈现金黄色也是电子能级跃迁的结果，只不过是更独特一点的能级跃迁。

相对论性效应

在金属内部，由于相对论效应，内层轨道能量会出现下降的趋势，这意味着内层轨道将更靠近原子核，原子核对内层电子轨道的吸引力增加，这称为相对论性收缩。相对论性收缩又使得核附近的电子云更密地聚集在周围，屏蔽作用增加，使得核对外层电子的吸引力减弱，导致了外层电子轨道向外扩大的趋势，这称为相对论性膨胀。

与轻重原子相比，重原子的相对论性效应更为显著，这是因为重原子的质量较大。也就是说，与银、铁等金属相比，金的相对论性效应，收缩和膨胀更加显著。这使得金最外两层之间的能级差降低，使它选择吸收波长更长、能量更低的可见光，相当于539nm蓝紫光，显示出互补色——鲜艳的红黄色。而相比金，银的相对论性效应没那么明显，所以它的最外两层之间的能级差较大，这让银选择吸收能量更高的光子，紫外光，从而显示出银白色。

现在，既然知道了金色的来源，那么，我们就有机会来改变它的颜色。比如，可以采取一些特殊的手段，把金子磨成纳米尺度的超细金粉，然后再把它们放入水中形成胶状体，这时，它们会因为吸收光波段的改变而呈现出深浅不一的红色。而且，如果进一步控制金颗粒的形状，还能够让它们变成各种颜色，红橙黄绿蓝靛紫，任何你喜欢的一款颜色。endprint