Zakaj ne zlato rjo? Znanstveniki zaznavajo “atomsko sklepanje” po vzdržljivosti plemenitih kovin

V kemiji se ta lastnost imenuje <x0) kemična kapaciteta”, kar pomeni zelo nizko aktivnost z drugimi snovmi, predvsem kisikom, ki je primarni vir rjavenja v normalnih kovinah.

Znanstveniki so že dolgo vedeli, da je zlato preveč inertno, vendar ni bilo povsem jasno, zakaj se dogaja na atomski ravni. Nova študija dveh kemikov, Santu Biswas in Matthewa M. Montemora z univerze Tulane v ZDA, ponuja globljo razlago.

Po njih skrivnost leži v tem, kako so atomi našteti na površini zlata. Na zlatih površinah se atomi običajno organizirajo v zelo kompaktno in urejeno strukturo, običajno šestkotno.

Ta struktura je zelo stabilna in ustvarja “, ki reši naravno”, zaradi česar je težko interakcijo molekul kisika s kovinsko površino. V praksi to pomeni, da kisika ni mogoče zlahka razdeliti na posamezne atome, da bi se začel proces oksidacije, ki je prvi korak rjavenja.

Raziskovalci so ugotovili, da če se ta površinska struktura spremeni, lahko zlato postane veliko bolj reaktivno. Kadar atomi niso poravnani na običajen gost način, lahko pa je v bolj odprtih ali kvadratnih strukturah veliko lažje razgraditi molekule kisika.

V nekaterih primerih se to zgodi na milijarde do bilijone krat hitreje kot na običajnih površinah zlata. To pojasnjuje zanimiv paradoks, razlog, zakaj je množično zlato tako inertno, medtem ko so njegovi nano deli lahko zelo reaktivni.

Na nano lestvici zlato ne more vedno tvoriti svoje običajne kompaktne strukture, zaradi česar so površine bolj odprte in bolj aktivne kemično. Ta področja lahko lažje komunicirajo s kisikom in ga aktivirajo za kemijske reakcije.

To odkritje ni pomembno le za razumevanje narave zlata, temveč tudi za praktično uporabo. Zaradi svoje inertnosti je zlato dober kandidat za kemijske katalizatorje, ki pomagajo pospešiti reakcije, ne da bi se zaužilo.

Vendar je bila njegova nizka neaktivnost vedno omejitev. Nova raziskava kaže, da lahko znanstveniki s spremembo površinske strukture zlata ustvarijo učinkovitejše katalizatorje za reakcije, kot je pretvarjanje ogljikovega monoksida v ogljikov dioksid.

Odpornost proti rjam v bistvu ni ključna “strategija”, ampak preprosta posledica njene stabilnejše atomske strukture. In ta ista vzdržljivost, zaradi katere je nesmrtna za erozijo, je lahko tudi ključ za nove uporabe v kemiji in tehnologiji.