Dotazy a odpovědi

Proč jsou kovy lesklé?

Datum odpovědi: 7. 6. 2025

1573

Dotaz:

Proč jsou kovy lesklé? Souvisí to s excitací elektronů po dopadu světla?
Zdroj obrázku: Canva

Minutová odpověď:

1)

Kovy jsou lesklé hlavně díky pohybu volných elektronů, které reagují na dopadající světlo.

2)

Jejich schopnost odrážet světlo závisí na složení materiálu a jeho – převážně elektronové – struktuře.

3)

Různé kovy se mohou lišit v intenzitě lesku a barvě, což je dáno tím, jak jejich různě uspořádaná struktura a elektrony interagují se světlem.
Zdroj obrázku: Canva

Celá odpověď:

Krátká odpověď je ano. Pojďme si ji však trochu rozšířit a říct si i proč.

Jak správně odhadujete, kovy vypadají leskle díky tomu, jak jejich elektrony reagují se světlem. Kovy obsahují volné („vodivé“) elektrony, které se mohou pohybovat mezi atomovými jádry pevně usazenými v krystalické mřížce kovu. Když na kovový povrch dopadne světlo, které ale neproniká do kovu příliš hluboko, jeho energie se přenese na volné elektrony. Tyto elektrony následně kmitají a odráží světlo zpět [1, 2]. 

Tento mechanismus vysvětluje, proč mají kovy typický lesk – světlo se od nich odráží uspořádaným způsobem, což vytváří efekt hladkého a zářivého povrchu. Čím je rozptyl odraženého světla efektivnější (uspořádanější) a čím méně světla je pohlcováno, tím je kov lesklejší [3, 4]. 

Lesk kovů může být ovlivněn různými faktory. Například různé kovy mají odlišné uspořádání atomových jader i jejich elektronů, což ovlivňuje nejen lesk kovu, ale i jeho další vlastnosti, jako je barva. Například stříbro tak má svůj stříbrný lesk, zatímco zlato odráží světlo díky jiným vnitřním elektronovým interakcím jinak, a proto má jinou barvu – konkrétně jeho typickou zlatožlutou [2, 5].

Z kovů je možné vytvářet i nanostruktury, tj. struktury v nanometrových rozměrech, které interagují se světlem jinak než běžný kovový povrch, a tím ovlivňují nejen lesk, ale třeba i vnímanou barvu materiálu. Například zlaté nanočástice – na rozdíl od kovového zlata – nejsou na bílém světle zlaté, ale vykazují červené odstíny [6, 7]. Hezkou demonstrací tohoto jevu jsou např. starověké Lykurgovy poháry (viz Další čtení). 

Také vodivé polymery – tedy organické sloučeniny, které umí vést elektrický proud podobně jako kovy – a některé další nekovové látky taktéž napodobující vlastnosti kovů ukazují, že elektronové chování hraje klíčovou roli nejen v lesku, ale i v dalších fyzikálních vlastnostech materiálů [8–10].

Pro zvídavé: Zajímavým fyzikálním jevem, který souvisí s tím, jak kovy reagují na světlo, je „povrchová plasmonová rezonance“ [11]. Plasmony jsou zvláštní „kvazičástice“, které vznikají díky kolektivnímu kmitání elektronů na povrchu kovu. Když na povrch kovu dopadne světlo pod určitým úhlem, elektrony kovu začnou kmitat s frekvencí odpovídající dopadajícímu světlu, začnou tzv. rezonovat. Tento jev se používá například v různých optických technologiích nebo při výrobě tenkých kovových vrstev, které slouží k analýze různých látek – například v senzorech, které vědcům a analytikům umožňují zjistit přítomnost a množství konkrétních molekul ve vzorcích [12, 13].

Pro Zeptej se vědce odpovídal Martin

Zdroje:

[1] doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.668.710 

[2] doi.org/10.1364/aop.1.000438  

[3] doi.org/10.1093/oso/9780198856849.003.0002 

[4] doi.org/10.1021/acs.macromol.3c00433  

[5] doi.org/10.1021/acsaom.3c00315 

[6] http://www.chemicke-listy.cz/ojs3/index.php/chemicke-listy/article/view/128

[7] doi.org/10.1038/s41598-021-92662-6 

[8] doi.org/10.1021/ma8007042 

[9] doi.org/10.1021/la500035h

[10] doi.org/10.1021/ie302814a 

[11] doi.org/10.1016/j.bios.2019.111449 

[12] doi.org/10.1038/s41524-019-0184-1 

[13] doi.org/10.1007/s00216-007-1536-0

Další čtení prověřené autorem:

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/CLUE%3A_Chemistry_Life_the_Universe_and_Everything/03%3A_Elements_Bonding_and_Physical_Properties/3.4%3A_Metals

Rozdělení druhů nanomateriálů: https://cs.wikipedia.org/wiki/Nanomateri%C3%A1ly 

Demonstrace různých barev zlatých nanočástic – tzv. Lykurgovy poháry: https://fyzmatik.pise.cz/1436-lykurgovy-pohary.html

Odpovídal

(Ústav chemických procesů AV ČR)

Odborná recenze:

(Ústav chemie, Přírodovědná fakulta Masarykovy Univerzity)

Editace textu:

Štítky: elektron, kovy, vzhled

Mohlo by se vám líbit: