Зашто злато вечно сја и како то да највреднији племенити метал никад не тамни

Злато је хиљадама година цењено због свог трајног сјаја, али истраживачи са Универзитета Тулејн открили су да отпорност злата на тамњење зависи од више фактора, а не само од његове хемијске структуре.

Злато само себе штити

У новој студији објављеној у Physical Review Letters, истраживачи су открили да се атоми на површини злата природно преуређују у заштитне обрасце који драстично смањују реакције са кисеоником.

Ово откриће помаже да се објасни зашто златни накит и други предмети од злата могу остати нетакнути и без тамњења вековима, али и указује на могућност развоја ефикаснијих катализатора на бази злата за индустријске и енергетске примене.

„Људи су углавном мислили да злато не тамни једноставно зато што не реагује снажно са кисеоником“, рекао је Метју Монтемор, ванредни професор хемијског инжењерства на Школи науке и инжењерства Универзитета Тулејн.

„Оно што смо показали јесте да се код две најчешће врсте златних површина атоми на површини заправо преуређују на начин који злато чини много отпорнијим на оксидацију“, додаје Монтемор.

Симулaције откривају одбрану на нивоу атома

Користећи компјутерске симулације које предвиђају понашање атома и електрона, Монтемор и коаутор Санту Бисвас, постдокторски истраживач на Одељењу за хемијско и биомолекуларно инжењерство Универзитета Тулејн, проучавали су како молекули кисеоника реагују са две уобичајене структуре златних површина.

Открили су да би, без овог атомског преуређивања, молекули кисеоника могли много лакше да се раздвоје и реагују са златом.

Уместо тога, преуређене површине смањују реакције кисеоника за фактор од милијарду до билион пута, стварајући практично заштитну баријеру на атомском нивоу која омогућава да злато остане сјајно готово неограничено дуго.

Ови резултати нуде ново објашњење једне од најпознатијих особина злата, али и отварају врата потенцијалним напрецима у области катализације.

Како стабилан метал постаје катализатор

Катализатори на бази злата – материјали који убрзавају хемијске реакције – већ се користе у појединим индустријским процесима оксидације. Међутим, природна отпорност злата на раздвајање молекула кисеоника, иста особина која га чини привлачним за накит и електронику, може истовремено ограничити његову примену у хемијској индустрији и енергетским технологијама.

Катализатори од злата и паладијума користе се за производњу винил-ацетата, хемијског једињења које представља основу за многе пластике и друге материјале. Истраживачи такође проучавају примену златних катализатора за уклањање угљен-моноксида из издувних гасова аутомобила и производњу пропилен-оксида, важне индустријске хемикалије.

„Ако успете да ‘натерате’ злато да раздваја молекуле кисеоника, оно може постати веома ефикасан катализатор за одређене реакције. Наш рад указује на нову стратегију како би то могло да се постигне, спречавањем или преокретањем ових површинских преуређивања“, рекао је Монтемор.

Истраживачи су традиционално покушавали да побољшају златне катализаторе комбиновањем злата са другим металима или употребом сићушних наночестица злата на оксидним површинама. Нова открића сугеришу да би сама геометрија површине могла представљати још један пут ка повећању каталитичке активности злата.