Zašto zlato večno sja i kako to da najvredniji plemeniti metal nikad ne tamni
Postoji nekoliko dobrih razloga zbog kojih je zlato jedan od najvrednijih metala na Zemlji. Jedan od najvažnijih je njegov blistavi sjaj. Za razliku od mnogih drugih metala, zlato je izuzetno otporno na rđu, tamnjenje i koroziju – sijaće podjednako jarko žutom bojom i hiljadama godina od danas, baš kao što sija i danas.
Zlato je hiljadama godina cenjeno zbog svog trajnog sjaja, ali istraživači sa Univerziteta Tulejn otkrili su da otpornost zlata na tamnjenje zavisi od više faktora, a ne samo od njegove hemijske strukture.
Zlato samo sebe štiti
U novoj studiji objavljenoj u Physical Review Letters, istraživači su otkrili da se atomi na površini zlata prirodno preuređuju u zaštitne obrasce koji drastično smanjuju reakcije sa kiseonikom.
Ovo otkriće pomaže da se objasni zašto zlatni nakit i drugi predmeti od zlata mogu ostati netaknuti i bez tamnjenja vekovima, ali i ukazuje na mogućnost razvoja efikasnijih katalizatora na bazi zlata za industrijske i energetske primene.
„Ljudi su uglavnom mislili da zlato ne tamni jednostavno zato što ne reaguje snažno sa kiseonikom“, rekao je Metju Montemor, vanredni profesor hemijskog inženjerstva na Školi nauke i inženjerstva Univerziteta Tulejn.
„Ono što smo pokazali jeste da se kod dve najčešće vrste zlatnih površina atomi na površini zapravo preuređuju na način koji zlato čini mnogo otpornijim na oksidaciju“, dodaje Montemor.
Simulacije otkrivaju odbranu na nivou atoma
Koristeći kompjuterske simulacije koje predviđaju ponašanje atoma i elektrona, Montemor i koautor Santu Bisvas, postdoktorski istraživač na Odeljenju za hemijsko i biomolekularno inženjerstvo Univerziteta Tulejn, proučavali su kako molekuli kiseonika reaguju sa dve uobičajene strukture zlatnih površina.
Otkrili su da bi, bez ovog atomskog preuređivanja, molekuli kiseonika mogli mnogo lakše da se razdvoje i reaguju sa zlatom.
Umesto toga, preuređene površine smanjuju reakcije kiseonika za faktor od milijardu do bilion puta, stvarajući praktično zaštitnu barijeru na atomskom nivou koja omogućava da zlato ostane sjajno gotovo neograničeno dugo.
Ovi rezultati nude novo objašnjenje jedne od najpoznatijih osobina zlata, ali i otvaraju vrata potencijalnim naprecima u oblasti katalizacije.
Kako stabilan metal postaje katalizator
Katalizatori na bazi zlata – materijali koji ubrzavaju hemijske reakcije – već se koriste u pojedinim industrijskim procesima oksidacije. Međutim, prirodna otpornost zlata na razdvajanje molekula kiseonika, ista osobina koja ga čini privlačnim za nakit i elektroniku, može istovremeno ograničiti njegovu primenu u hemijskoj industriji i energetskim tehnologijama.
Katalizatori od zlata i paladijuma koriste se za proizvodnju vinil-acetata, hemijskog jedinjenja koje predstavlja osnovu za mnoge plastike i druge materijale. Istraživači takođe proučavaju primenu zlatnih katalizatora za uklanjanje ugljen-monoksida iz izduvnih gasova automobila i proizvodnju propilen-oksida, važne industrijske hemikalije.
„Ako uspete da ‘naterate’ zlato da razdvaja molekule kiseonika, ono može postati veoma efikasan katalizator za određene reakcije. Naš rad ukazuje na novu strategiju kako bi to moglo da se postigne, sprečavanjem ili preokretanjem ovih površinskih preuređivanja“, rekao je Montemor.
Istraživači su tradicionalno pokušavali da poboljšaju zlatne katalizatore kombinovanjem zlata sa drugim metalima ili upotrebom sićušnih nanočestica zlata na oksidnim površinama. Nova otkrića sugerišu da bi sama geometrija površine mogla predstavljati još jedan put ka povećanju katalitičke aktivnosti zlata.
Коментари