Хи­ми­ки из Уни­вер­си­те­та Хай­дель­бер­га вы­яс­ни­ли, что ато­мы зо­ло­та в ком­плек­сах, в от­ли­чие от дру­гих эле­мен­тов его под­груп­пы, силь­но под­вер­же­ны ре­ля­ти­вист­ским эф­фек­там. Имен­но это при­во­дит к от­ли­чи­ям в цве­те и элек­трон­ных свой­ствах со­еди­не­ний ме­ди, се­реб­ра и зо­ло­та. Это но­вый при­мер то­го, как эф­фек­ты спе­ци­аль­ной тео­рии от­но­си­тель­но­сти про­яв­ля­ют­ся не в кос­ми­че­ских мас­шта­бах, а на кро­шеч­ных раз­ме­рах од­но­го ато­ма. Ис­сле­до­ва­ние опуб­ли­ко­ва­но в жур­на­ле Angewandte Chemie International Edition, крат­ко о нем со­об­ща­ет пресс-ре­лиз уни­вер­си­те­та.

Для пол­но­цен­но­го срав­не­ния свойств ав­то­ры впер­вые син­те­зи­ро­ва­ли кар­бе­но­вый ком­плекс се­ребра, в ко­то­ром ме­талл окру­жен толь­ко ато­ма­ми уг­ле­ро­да, а так­же его мед­ный и зо­ло­той ана­ло­ги. Мо­ле­ку­лы этих ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ных со­еди­не­ний со­дер­жат в сво­ем со­ста­ве ред­кий фраг­мент: двой­ную связь меж­ду ато­мом ме­ди, се­реб­ра или зо­ло­та и ато­мом уг­ле­ро­да. Па­ра­мет­ры этой свя­зи силь­но за­ви­сят от свойств элек­тро­нов ато­ма ме­тал­ла, участ­ву­ю­щих в ней. Это про­яв­ля­ет­ся, на­при­мер, в том, как со­еди­не­ние вза­и­мо­дей­ству­ет со све­том — в его спек­трах по­гло­ще­ния и окрас­ке ком­плек­сов.

Ком­плек­сы ме­ди, се­реб­ра и зо­ло­та Мед­ный ком­плекс об­ла­да­ет жел­то-зе­ле­ной окрас­кой, зо­ло­той — изу­мруд­но-зе­ле­ной, а се­реб­ря­ный ком­плекс ока­зал­ся цве­та мя­ты. Их спек­тры от­ли­ча­ют­ся по­ло­же­ни­ем од­ной из по­лос по­гло­ще­ния, ко­то­рое по­чти сов­па­да­ет для се­реб­ра и ме­ди, но сме­ще­но для зо­ло­та. Кро­ме то­го, для по­след­не­го силь­нее связь меж­ду ме­тал­лом и уг­ле­ро­дом.

Ав­то­ры про­ве­ли тео­ре­ти­че­ские рас­че­ты, ко­то­рые по­ка­за­ли, что от­ли­чия ком­плек­сов зо­ло­та от дру­гих ме­тал­лов под­груп­пы свя­за­но с тем, что элек­тро­ны на его внеш­ней обо­лоч­ке дви­жут­ся с по­чти све­то­вы­ми ско­ро­стя­ми. Это вно­сит ис­ка­же­ния в свой­ства ком­плек­са и при­во­дит к на­блю­да­е­мым эф­фек­там.

В 11 груп­пу таб­ли­цы Мен­де­ле­е­ва, где рас­по­ло­же­но зо­ло­то, так­же вхо­дят медь, се­реб­ро и рент­ге­ний. Их внеш­ние элек­трон­ные обо­лоч­ки, во мно­гом опре­де­ля­ю­щие хи­ми­че­ские свой­ства эле­мен­тов, оди­на­ко­вы. Од­на­ко, кро­ме стро­е­ния обо­ло­чек на по­ве­де­ние ато­мов мо­гут вли­ять и дру­гие эф­фек­ты. На­при­мер, ре­ля­ти­вист­ские эф­фек­ты, пред­ска­зан­ные тео­ри­ей от­но­си­тель­но­сти, про­яв­ля­ют­ся не толь­ко в хи­ми­че­ских со­еди­не­ни­ях зо­ло­та, но и в са­мом ме­тал­ле. Имен­но ре­ля­ти­вист­ски­ми ско­ро­стя­ми элек­тро­нов объ­яс­ня­ет­ся его жел­тая окрас­ка — вы­чис­ле­ния по­ка­зы­ва­ют, что ес­ли бы этих эф­фек­тов не бы­ло, то зо­ло­то бы­ло бы та­ким же се­реб­ри­сто-бе­лым, как и се­ребро.