Oro: cos’è, tavola periodica e caratteristiche

L’oro, uno dei metalli dal valore più inestimabile che conosciamo: in questo articolo trovi tutto sull’elemento chimico oro, dalla sua posizione nella tavola periodica degli elementi, le sue proprietà fisiche e chimiche e le sue numerose applicazioni pratiche. Come appare in natura, da cosa dipende il suo valore fino al calcolo dei carati e della purezza.

Oro: cos’è e come appare

L’oro è un elemento chimico che appartiene alla famiglia dei metalli di transizione, con simbolo chimico Au e numero atomico 79. Appare come un metallo nobile, di colore giallo brillante, molto duttile e malleabile, noto per la sua resistenza alla corrosione. 

Nonostante la sua relativa rarità, l’oro è stato da sempre un simbolo di ricchezza e potere. A temperatura ambiente, l’oro è solido e si presenta con una lucentezza caratteristica, che lo rende perfetto per la creazione di gioielli e oggetti di valore. È il metallo più denso tra quelli più noti e, nonostante la sua densità, è estremamente malleabile e facile da lavorare. In natura, l’oro si trova generalmente in forma di pepite o di vene minerali miscelato con altri elementi, come il quarzo.

Caratteristiche generali dell’oro

L’oro possiede diverse proprietà fisiche e chimiche che lo rendono particolarmente prezioso. Qui elenchiamo le principali, se vuoi approfondirle continua a leggere questo articolo.

• Stato fisico: solido, lucido e giallo
• Resistenza alla corrosione: altissima
• Reattività chimica: molto bassa
• Conduttività: eccellente conduttore di elettricità e calore
• Malleabilità e duttilità: estremamente duttile e malleabile
• Capacità di formare leghe: viene spesso utilizzato in leghe con altri metalli preziosi per migliorare le sue proprietà.

L’Oro nella Tavola Periodica

L’oro occupa la casella 79 nella tavola periodica degli elementi. Si trova nel gruppo 11, e fa parte dei metalli di transizione. Il suo numero atomico è 79, il che indica che un atomo di oro contiene 79 protoni nel suo nucleo. Questo posizionamento lo colloca tra metalli pesanti come il platino e il mercurio, ma con una caratteristica unica: è uno dei pochi metalli che non si ossida facilmente, motivo per cui ha mantenuto la sua lucentezza per millenni.

L’oro, pur appartenendo alla famiglia dei metalli di transizione, ha una reattività chimica molto bassa rispetto ad altri metalli, il che lo rende particolarmente resistente alla corrosione e alla ruggine. Questa caratteristica lo rende ideale per applicazioni durature, come nella produzione di monete, gioielli e dispositivi elettronici.

Oro nella tavola periodica: informazioni atomiche e di gruppo

Se osserviamo l’oro all’interno della tavola periodica, questa ci fornisce una grande quantità di informazioni sulla sua struttura atomica e chimica. Ecco come leggerle, cosa significano i numeri e le etichette che accompagnano l’elemento Au.

• Numero atomico: 79

Il numero atomico dell’oro è 79. Questo numero è essenziale per determinare l’identità dell’oro, poiché indica il numero di protoni presenti nel nucleo dell’atomo. Ogni atomo di oro ha 79 protoni e altrettanti elettroni in stato neutro. L’oro ha una configurazione elettronica particolarmente stabile che gli conferisce molte delle sue proprietà chimiche uniche, come la bassa reattività.

• Massa atomica: circa 197 u

La massa atomica dell’oro è circa 197 unità di massa atomica (u). Questo valore rappresenta la massa media degli atomi di oro, tenendo conto delle varie isotopi naturali. Il suo isotopo più stabile è l’oro-197, che ha 118 neutroni, oltre ai 79 protoni.

• Gruppo: 11

Appartiene al gruppo 11 della tavola periodica, una famiglia che include anche il rame (Cu), l’argento (Ag) e il rame. Gli elementi di questo gruppo sono noti per la loro capacità di formare legami metallici molto forti e per le loro proprietà di conduttività e malleabilità. L’oro è particolarmente apprezzato in questo gruppo per la sua rarità, resistenza alla corrosione e la sua capacità di resistere a condizioni ambientali difficili.

• Periodo: 6

L’oro si trova nel periodo 6 della tavola periodica, il che significa che possiede sei livelli energetici di elettroni. Gli elementi di questo periodo includono metalli pesanti come il platino e il mercurio, ma l’oro si distingue per la sua durabilità e il suo valore.

• Configurazione elettronica: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹

La configurazione elettronica completa di un atomo di oro è è particolarmente complessa e riflette la sua stabilità e le sue proprietà chimiche. La sua scrittura completa è:

[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹

Dove: 

• [Xe] → Indica il core nobile, che rappresenta la configurazione elettronica dello xenon (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶). Questo significa che gli elettroni interni fino a questo livello sono gli stessi dello xenon, e quindi non influenzano direttamente le proprietà chimiche dell’oro.
• 4f¹⁴ → Indica il riempimento completo del livello 4f, tipico degli elementi della serie dei lantanidi. Questi elettroni appartengono al sottolivello f e sono più interni, quindi hanno un ruolo marginale nella reattività dell’oro.
• 5d¹⁰ → Indica il completo riempimento del sottolivello 5d, caratteristico dei metalli di transizione. La presenza di un livello d completamente pieno conferisce stabilità all’oro e influenza le sue proprietà chimiche.
• 6s¹ → Indica che l’ultimo elettrone si trova nel livello 6s, il che è tipico dei metalli del gruppo 11 (Cu, Ag, Au). Questo elettrone di valenza è il principale responsabile della reattività chimica dell’oro.

Origine ed etimologia dell’oro

Etimologia dell’oro

Il nome “oro” deriva dal latino “aurum”, che significa “splendente” o “luminoso”, in riferimento al colore giallo brillante del metallo. L’oro è stato apprezzato fin dai tempi antichi per la sua bellezza e durevolezza, ed è stato un simbolo di ricchezza e potere per millenni.

Storia dell’oro

La storia dell’oro è davvero affascinante, con il metallo che ha attraversato secoli e millenni, rimanendo sempre un simbolo di ricchezza, potere e bellezza. Oggi, l’oro è uno degli elementi chimici più conosciuti e apprezzati, ma il suo status di metallo prezioso è il risultato di una lunga evoluzione che ha visto il suo utilizzo in diversi ambiti e contesti.

Antichità. Già nell’antico Egitto, l’oro era considerato il “metallo degli dèi” ed era utilizzato per creare oggetti sacri e per adornare la figura dei faraoni. La maschera funeraria di Tutankhamon, forse uno degli oggetti più iconici legati all’oro, testimonia l’importanza che il metallo aveva come simbolo di immortalità e potere divino. Non solo i faraoni, ma anche i sacerdoti e i nobili egizi si adornavano con oggetti in oro, che venivano impiegati anche per proteggere il corpo dopo la morte. Inoltre, l’oro veniva utilizzato per creare statue, gioielli e amuleti, non solo come segno di ricchezza ma anche come segno di protezione spirituale.

Anche nelle altre antiche civiltà, come quella greca e romana, l’oro era considerato un simbolo di prestigio. I Romani, ad esempio, coniavano monete d’oro per facilitare gli scambi commerciali e consolidare il potere dell’impero, mentre i Greci utilizzavano il metallo per onorare gli dèi attraverso sculture e per decorare templi e santuari.

Nel Medioevo, l’oro veniva ancora più strettamente associato alla religione e alla monarchia. Le chiese cristiane, in particolare, si arricchivano di oggetti sacri in oro, tra cui crocifissi, calici e reliquiari, per esprimere la grandezza di Dio. Durante il Rinascimento, l’oro veniva utilizzato dai monarchi e dai nobili per adornare i loro palazzi, castelli e vesti. Le corti reali dell’Europa, in particolare quelle di Francia e Inghilterra, commissionavano opere d’arte in oro per esprimere la loro ricchezza e il loro potere.

La “corsa all’oro”. Il XIX secolo segna uno dei periodi più turbolenti per l’oro, con eventi storici che hanno trasformato la sua produzione e il suo valore. Uno degli eventi più significativi è la Corsa all’Oro del 1849, che si verificò in California e in altre zone degli Stati Uniti. La scoperta di ricchi giacimenti d’oro ha attratto migliaia di persone da tutto il mondo, portando a una vera e propria “febbre dell’oro”. In breve tempo, l’oro divenne il motore principale per l’espansione delle economie locali, ma anche per la crescita di città e infrastrutture. Simili “corsal’oro” si verificarono anche in altri luoghi del mondo, come l’Australia, il Canada e l’Alaska, e contribuirono a trasformare l’oro in una risorsa strategica anche a livello geopolitico.

Contemporaneamente, l’oro giocò un ruolo fondamentale nella nascita della moneta moderna. Le principali potenze mondiali, infatti, legarono la propria valuta al valore dell’oro, creando il sistema del gold standard (standard aureo), che rimase in vigore fino al XX secolo. L’oro non solo alimentava la crescita economica, ma diventava anche uno strumento di stabilità finanziaria per le nazioni.

Nel XX secolo, l’oro ha continuato a mantenere la sua centralità, ma ha visto una trasformazione significativa nel suo utilizzo, non solo come riserva di valore o simbolo di ricchezza, ma anche come elemento chiave in settori tecnologici avanzati. Sebbene la maggior parte delle persone continui ad associare l’oro alla gioielleria e ai lingotti, la sua impiegabilità in altri settori è cresciuta in modo esponenziale.

Con l’avvento delle tecnologie elettroniche, l’oro è diventato un materiale fondamentale per la produzione di dispositivi elettronici. La sua straordinaria conduttività elettrica e resistenza alla corrosione lo rendono ideale per l’uso in circuiti integrati, connettori e componenti elettronici. È diventato imprescindibile nell’industria della telefonia mobile, dei computer, dei satelliti e dei dispositivi medicali, dove la durata e l’affidabilità sono essenziali. L’oro, grazie alla sua capacità di resistere alla corrosione, è anche ampiamente utilizzato in connessioni e circuiti che richiedono un materiale resistente e di alta qualità.

Negli ultimi decenni, l’oro ha trovato una nuova applicazione anche nel settore della medicina, grazie alla sua biocompatibilità. Viene utilizzato per produrre impianti e protesi, ed è impiegato anche nella diagnosi e nel trattamento di alcune malattie, come il cancro, attraverso la terapia con nanoparticelle d’oro.

Oggi. Oggi l’oro continua a essere un metallo prezioso e desiderato, ma il suo uso va oltre l’aspetto decorativo e industriale. In un mondo sempre più attento alla sostenibilità, l’oro è protagonista di una crescente attenzione verso il riciclo. La sua capacità di essere riciclato infinite volte senza perdere le sue proprietà lo rende un elemento cruciale per l’economia circolare. L’oro riciclato, infatti, ha un impatto ambientale minore rispetto all’estrazione mineraria, riducendo i danni all’ambiente e migliorando l’efficienza energetica.

Caratteristiche e proprietà dell’oro

L’oro è uno dei metalli più preziosi e affascinanti della storia umana. Le sue caratteristiche chimiche e fisiche lo rendono un materiale unico, amato per la sua bellezza, ma anche per le sue proprietà pratiche che lo rendono utile in una vasta gamma di applicazioni, dalle monete e gioielli, alla medicina, all’elettronica e all’industria aerospaziale.

Posizione nella tavola periodica e legame con le sue proprietà L’oro si trova nel gruppo 11 della tavola periodica, ed è uno degli elementi di transizione. Questo gruppo è noto per la stabilità chimica dei suoi metalli, che è una delle ragioni per cui l’oro ha così poche reazioni chimiche rispetto ad altri metalli. L’oro ha 79 protoni nel suo nucleo e 79 elettroni attorno ad esso, conferendogli una configurazione elettronica particolarmente stabile e unica.

• Metallo del gruppo 11: Gli altri metalli di questo gruppo (come il rame e l’argento) condividono con l’oro alcune caratteristiche fisiche, come la conducibilità elettrica e termica, ma l’oro si distingue per la sua straordinaria resistenza alla corrosione e alla degradazione, un attributo che lo rende ideale per essere utilizzato come moneta e nelle decorazioni.
• Posizione nel periodo 6: Il fatto che l’oro si trovi nel periodo 6 conferisce al suo atomo una configurazione stabile con orbitali d pieni, che sono fondamentali per l’oro come metallo in grado di mantenere la sua lucentezza nel tempo, senza che l’umidità o l’ossigeno possano alterarlo facilmente.

Proprietà fisiche dell’oro

L’oro presenta diverse proprietà fisiche che lo rendono una scelta preferita per molteplici applicazioni, da quelle industriali a quelle decorative. Ecco alcune delle sue caratteristiche principali:

• Densità e peso specifico. L’oro ha una densità di 19,32 g/cm³, che è considerevolmente più alta rispetto alla maggior parte degli altri metalli. Questo lo rende pesante e resistente, ma al tempo stesso particolarmente apprezzato per la realizzazione di monete, lingotti e gioielli, poiché il suo valore è in parte legato alla sua pesantezza.

• Resistenza alla corrosione. L’oro è immune alla corrosione e non si ossida come altri metalli, grazie alla sua bassa reattività chimica. Non reagisce con l’ossigeno, il che lo rende perfetto per l’utilizzo in ambienti che richiedono un materiale che non si deteriori nel tempo, come nell’industria elettronica e nelle applicazioni dentistiche.

• Conduttività di calore ed elettricità. L’oro è un eccellente conduttore di elettricità e calore, rendendolo ideale per l’uso in circuiti elettronici avanzati. Viene spesso impiegato nelle connessioni di alta qualità, dove la resistenza alla corrosione e la conduzione impeccabile sono fondamentali.

• Duttilità e malleabilità. L’oro è uno dei metalli più malleabili e duttili in natura. Può essere piegato, modellato e trasformato in fogli sottilissimi, chiamati foglia d’oro, che sono utilizzati per decorare superfici o realizzare monete e medaglie. Un singolo grammo di oro può essere steso in un foglio di 1 metro quadrato.

• Punto di fusione relativamente. Il punto di fusione dell’oro è di 1.064°C, relativamente basso per un metallo, il che facilita il suo trattamento e la sua lavorazione per la produzione di gioielli e lingotti.

Proprietà chimiche dell’oro

L’oro è uno dei metalli meno reattivi, ma ha comunque alcune proprietà chimiche che lo rendono un materiale prezioso anche in molte applicazioni scientifiche e industriali:

Reattività con l’ossigeno. L’oro è quasi completamente inerte, il che significa che non si ossida facilmente. Questo lo rende uno dei pochi metalli che non si deteriorano nel tempo, un aspetto che lo rende perfetto per la realizzazione di monete e gioielli che devono rimanere intatti per secoli.

Formazione di leghe. L’oro si lega facilmente con altri metalli, creando leghe che ne modificano le proprietà. Le leghe di oro, come l’oro rosa (con rame) o l’oro bianco (con palladio), sono ampiamente utilizzate nell’industria della gioielleria per combinare la bellezza dell’oro con altre caratteristiche di durezza e resistenza.

Resistenza agli acidi. L’oro è resistente alla maggior parte degli acidi, ma può essere dissolto in acido reale (una miscela di acido cloridrico e acido nitrico), un fatto che ha permesso agli alchimisti e ai chimici di purificarlo nel corso dei secoli.

Struttura atomica

La struttura atomica dell’oro è cruciale per comprendere molte delle sue caratteristiche chimiche e fisiche. Come tutti gli altri elementi chimici, l’oro è composto da atomi, che a loro volta contengono particelle subatomiche: protoni, neutroni ed elettroni. Esaminiamo in dettaglio la disposizione di queste particelle e come esse influiscono sul comportamento dell’oro.

Composizione dell’atomo di oro

Numero atomico

L’oro ha un numero atomico di 79, il che significa che ogni atomo di oro possiede 79 protoni nel suo nucleo. Questo elemento appartiene al gruppo 11 della tavola periodica e la sua posizione definisce una serie di proprietà chimiche, come la sua stabilità e la tendenza a formare legami metallici e complessi.

Distribuzione degli elettroni

La disposizione degli elettroni nell’atomo di oro segue il principio di Aufbau, che stabilisce l’ordine di riempimento dei livelli energetici. Poiché l’oro ha 79 elettroni, la sua configurazione elettronica è la seguente:

• K-sottolivello (1° livello): 2 elettroni
• L-sottolivello (2° livello): 8 elettroni
• M-sottolivello (3° livello): 18 elettroni
• N-sottolivello (4° livello): 32 elettroni
• O-sottolivello (5° livello): 18 elettroni
• P-sottolivello (6° livello): 1 elettrone

La configurazione elettronica completa dell’oro è quindi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4d¹⁰ 5s¹.

Questi elettroni, in particolare quelli situati negli orbitali più esterni (5s¹ e 4d¹⁰), sono determinanti per il comportamento chimico dell’oro, come la sua capacità di formare legami metallici e la sua bassa reattività con altri elementi.

Nucleo atomico

Il nucleo di un atomo di oro contiene 79 protoni e 118 neutroni, ma il numero di neutroni può variare a seconda degli isotopi. L’isotopo più comune dell’oro è Au-197, che è stabile e costituisce la maggior parte dell’oro naturale.

Configurazione cristallina

L’oro si presenta in natura come un cristallo cubico a facce centrate (FCC, Face-Centered Cubic), che è una struttura molto comune tra i metalli. In questa configurazione, ogni atomo è circondato da 12 atomi adiacenti. Questo tipo di disposizione atomica contribuisce alle proprietà fisiche dell’oro, come la sua malleabilità e duttilità. La disposizione FCC permette agli atomi di muoversi facilmente gli uni rispetto agli altri, consentendo all’oro di essere lavorato in fogli sottilissimi e forme complesse senza rompersi.

Energia di ionizzazione e affinità elettronica

L’energia di ionizzazione è la quantità di energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo neutro. Nel caso dell’oro, la prima energia di ionizzazione è relativamente alta, il che significa che l’oro tende a cedere elettroni solo con maggiore difficoltà rispetto ad altri metalli. Questo è uno dei motivi per cui l’oro è chimicamente stabile e non reagisce facilmente con altri elementi.

L’affinità elettronica dell’oro è piuttosto bassa, indicando che non ha una forte tendenza ad acquisire elettroni. Questo fa sì che l’oro non formi facilmente anioni, ma preferisca mantenere la sua configurazione di metallo nativo e cedere elettroni in reazioni chimiche.

Raggio atomico e legami chimici

Il raggio atomico dell’oro è relativamente grande rispetto ad altri metalli di transizione. Questo, insieme alla sua configurazione elettronica, spiega il suo comportamento chimico: l’oro tende a formare legami metallici con altri atomi di oro e, in alcuni casi, legami covalenti con altri elementi non metallici. L’oro è noto per la sua resistenza alla corrosione e per la sua capacità di formare leghe stabili con altri metalli.

Quando l’oro reagisce con altri elementi, in genere non perde facilmente i suoi elettroni di valenza, ma può formare legami complessi, come nel caso dei complessi di coordinazione con il cloro (ad esempio, il cloruro di oro, AuCl₃). Questo comportamento chimico rende l’oro particolarmente utile nelle reazioni di catalisi e nella produzione di leghe pregiati.

Purezza dell’oro e carati: cosa sono e come si calcolano

Come si calcola la purezza dell’oro? Cosa sono i carati?

Per capirne di più, partiamo col dire che l’oro allo stato puro (99,9% di oro) è molto tenero e soggetto a deformazioni. Per renderlo più resistente e adatto all’uso quotidiano, solitamente questo elemento viene legato con altri metalli come rame, argento, nichel e platino. La quantità di oro presente nella lega viene misurata in carati (kt) o in millesimi, due unità di misura fondamentali per determinare la purezza e il valore dell’oro.

Cosa Sono i Carati (kt)?

Il carato (kt) è l’unità di misura che indica la quantità di oro puro presente in una lega su un totale di 24 parti. Più alto è il numero di carati, maggiore sarà la percentuale di oro puro nella lega.

• Oro puro (24 kt) → 24 parti su 24 sono d’oro (praticamente 100% oro).
• Oro a 18 kt → 18 parti su 24 sono d’oro, mentre le restanti 6 parti sono altri metalli.
• Oro a 14 kt → 14 parti su 24 sono d’oro e 10 parti sono di altri metalli.

Questo sistema è utilizzato per certificare la qualità dell’oro nei gioielli e negli oggetti preziosi.

I Millesimi: un’altra misura della purezza

Oltre ai carati, la purezza dell’oro può essere espressa in millesimi, che indicano la quantità di oro puro su 1000 parti totali della lega. Questa misura è ampiamente usata nelle certificazioni ufficiali e nei punzoni (marchi di garanzia) presenti sui gioielli.

Ad esempio, un gioiello a 18 carati avrà un marchio che riporta “750”, indicando che contiene 750 parti di oro puro su 1000.

I calcoli per calcolare la purezza dell’oro 

Per determinare la quantità di oro puro in un oggetto, basta usare la formula:

carati dell’oro/24 ×1000=millesimi

Esempi pratici:

1. Un anello in oro 18 kt:
   Questo significa che su 100 grammi di lega, 75 grammi sono d’oro puro e il resto è composto da altri metalli.
2. Una collana in oro 14 kt:
   Su 100 grammi di lega, 58,3 grammi sono oro puro e il resto è un mix di altri metalli.
3. Un lingotto in oro 22 kt:
   Se un lingotto pesa 500 grammi, l’oro puro contenuto sarà 458,3 grammi.

L’oro puro: il 24 carati

L’oro a 24 carati (999,9‰) è considerato oro puro, ma nella realtà assoluta non esiste un materiale perfettamente puro al 100%. Per questo motivo, si utilizza la sigla 999,9/000, per indicare la purezza massima raggiungibile nella raffinazione industriale dell’oro.

Principali usi e applicazioni dell’oro

L’oro è impiegato in una vasta gamma di applicazioni, molte delle quali sono legate al suo valore intrinseco, alla sua bellezza e alla sua stabilità chimica.

Oggetti più diffusi in oro:

• Gioielli e monili
• Monete e lingotti
• Componenti elettronici (come connettori e circuiti stampati)
• Applicazioni dentistiche (come otturazioni e corone)
• Medaglie e trofei
• Dispositivi medici (come stent e impianti)

Settori che utilizzano l’oro:

• Industria della gioielleria: Grazie alla sua bellezza e resistenza, l’oro è il metallo preferito per la realizzazione di gioielli e orologi di lusso.
• Elettronica: Le sue eccellenti proprietà di conduttività e resistenza alla corrosione lo rendono ideale per l’uso in circuiti elettronici di alta qualità, inclusi smartphone e computer.
• Medicina: L’oro è utilizzato anche in alcune applicazioni mediche, come nel trattamento di malattie autoimmuni o come materiale per impianti dentali e ortopedici.
• Monetazione: Da millenni, l’oro è stato utilizzato come forma di valuta, grazie al suo valore intrinseco, resistenza e scarsità.
• Riciclaggio: L’oro è altamente riciclabile e può essere riutilizzato in vari settori, contribuendo a ridurre l’impatto ambientale legato alla sua estrazione.

4 curiosità sull’oro

1. Antico ma prezioso. L’oro è stato conosciuto e utilizzato dall’uomo fin dal 3000 a.C. come simbolo di potere e ricchezza. Le antiche civiltà, come gli egizi, consideravano l’oro un dono degli dèi.
2. Il primo metallo coniato. L’oro fu il primo metallo ad essere utilizzato per coniare monete, un’usanza che risale al VII secolo a.C.
3. Indistruttibile. Anche se l’oro è uno dei metalli più densi e pesanti, è anche praticamente indistruttibile. Non si ossida e non si corrode, il che significa che può durare per millenni senza alterarsi.
4. Impiegato nell’esplorazione spaziale. L’oro è usato nei telescopi spaziali e nei satelliti per la sua capacità di riflettere la luce e proteggere dalle radiazioni solari.