Dlaczego nie rdza złota? Naukowcy wykrywają “rozumowanie atomowe” w następstwie wytrzymałości metali szlachetnych

W chemii właściwość ta jest nazywana < x0) pojemność chemiczna”, co oznacza bardzo niską aktywność z innymi substancjami, zwłaszcza tlenem, które jest głównym źródłem rdzy w normalnych metalach.

Naukowcy od dawna wiedzieli, że złoto jest zbyt obojętne, ale nie było całkiem jasne, dlaczego dzieje się na poziomie atomowym. Nowe badanie dwóch chemików, Santu Biswas i Matthew M. Montemore z Uniwersytetu Tulane w Stanach Zjednoczonych oferuje głębsze wyjaśnienie.

Według nich, sekret tkwi w tym, jak atomy są wymienione na powierzchni złota. Na złotych powierzchniach atomy są zazwyczaj zorganizowane w bardzo kompaktową i uporządkowaną strukturę, zazwyczaj sześciokątną.

Struktura ta jest bardzo stabilna i tworzy “, który oszczędza naturalne”, co utrudnia interakcję cząsteczek tlenu z powierzchnią metalu. W praktyce oznacza to, że tlen nie może być łatwo podzielony na pojedyncze atomy, aby rozpocząć proces utleniania, który jest pierwszym krokiem do zardzewienia.

Naukowcy odkryli, że jeśli ta struktura powierzchni zostanie zmieniona, złoto może stać się o wiele bardziej reaktywne. Kiedy atomy nie są ustawione w normalnym gęstym układzie, ale w bardziej otwartych lub kwadratowych strukturach molekuły tlenu mogą być znacznie łatwiejsze do rozpadu.

W niektórych przypadkach występuje to miliardy razy szybciej niż na normalnych powierzchniach złota. To wyjaśnia ciekawy paradoks, powód, dla którego masa - kształt złota jest tak obojętny, podczas gdy jego nano części mogą być bardzo reaktywne.

W skali nano, złoto nie zawsze jest w stanie stworzyć swoją typową, kompaktową strukturę, pozostawiając obszary bardziej otwarte i bardziej aktywne chemicznie. Obszary te mogą łatwiej oddziaływać z tlenem i aktywować go na reakcje chemiczne.

To odkrycie jest ważne nie tylko dla zrozumienia natury złota, ale także dla praktycznych zastosowań. Ze względu na bezwładność, złoto jest dobrym kandydatem do katalizatorów chemicznych, które pomagają przyspieszyć reakcje, nie zużywając się.

Jednak jego niska nieaktywność zawsze była ograniczeniem. Nowe badania sugerują, że zmieniając strukturę powierzchni złota, naukowcy mogą tworzyć skuteczniejsze katalizatory reakcji, takie jak przekształcanie tlenku węgla w dwutlenek węgla.

Zasadniczo odporność na rdzę nie jest kluczem “strategii”, ale prostą konsekwencją jej bardziej stabilnej struktury atomowej. Ta sama wytrzymałość, która czyni ją nieśmiertelną dla erozji, może być również kluczem do nowych zastosowań w chemii i technologii.