Znanstvenici otkrili atomsku tajnu vječnog sjaja zlata
VJEČNI SJAJ
Jeste li ovo znali? Evo zašto zlato nikad ne može zahrđati
Čitanje članka:
2
min
Stoljećima je zlato simbol bogatstva, moći i vječnosti, ponajviše zbog svoje nevjerojatne otpornosti na hrđanje i tamnjenje. Drevni novčići, nakit i kraljevski artefakti izvađeni iz tisućljetnih grobnica i olupina brodova i danas sjaje gotovo istim intenzitetom kao i onoga dana kada su izrađeni. Znanstvenici su dugo znali da je zlato "plemeniti metal" s niskom reaktivnošću, no točan atomski mehanizam koji stoji iza te postojanosti ostao je zagonetka. Sada je, međutim, nova studija otkrila skriveni obrambeni mehanizam na atomskoj razini koji objašnjava zašto zlato nikada ne gubi svoj sjaj, piše Science Alert.
Istraživanje koje su proveli računalni kemičari Santu Biswas i Matthew M. Montemore sa Sveučilišta Tulane u SAD-u konačno je dalo precizan odgovor. Koristeći napredne računalne simulacije, otkrili su da se otpornost zlata ne temelji samo na njegovoj inherentnoj kemijskoj inertnosti.
Ključ leži u fascinantnoj sposobnosti atoma na površini zlata da se sami spontano reorganiziraju u iznimno stabilne i guste uzorke.
Većina metala, poput srebra ili bakra, reagira s kisikom i sumpornim spojevima iz zraka, što dovodi do stvaranja površinskog sloja poznatog kao hrđa ili patina. Srebro s vremenom potamni zbog formiranja srebrnog sulfida, dok bakar dobiva prepoznatljivu zelenu prevlaku. Zlato se ponaša drugačije.
Nova studija, čiji su rezultati objavljeni u časopisu Physical Review Letters pokazuje da se atomi na svježe izloženoj površini zlata ne zadržavaju u početnom, manje stabilnom kvadratnom rasporedu.
Umjesto toga, oni se gotovo trenutačno preuređuju u gustu heksagonalnu strukturu. Ta "rekonstrukcija" površine stvara svojevrsni atomski štit koji je nevjerojatno otporan na napade kisika.
Simulacije su pokazale dramatičnu razliku u reaktivnosti. Na heksagonalno zbijenim površinama, molekule kisika jednostavno nisu mogle pronaći dovoljno prostora i "uporišta" da se razdvoje na reaktivne atome kisika, što je ključan korak za početak oksidacije. S druge strane, na labavijim, "nerekonstruiranim" površinama s kvadratnim uzorkom, molekule kisika razdvajale su se s lakoćom.
Prema izračunima istraživača, rekonstruirana površina smanjuje reakcije s kisikom za faktor od jedne milijarde do čak jednog bilijuna puta.
Paradoks zlatnih nanočestica
Ovo otkriće također rješava dugogodišnji paradoks vezan uz zlatne nanočestice. Dok je zlato u svom masivnom obliku izrazito nereaktivno i loš katalizator za reakcije koje uključuju kisik, znanstvenici su još osamdesetih godina prošlog stoljeća otkrili da su nanočestice zlata iznenađujuće učinkoviti katalizatori. Postavilo se pitanje kako je to moguće ako se zlato tako snažno opire kisiku.
Nova saznanja sugeriraju da je odgovor upravo u geometriji površine. Zbog svoje sićušne veličine, nanočestice možda ne uspijevaju u potpunosti razviti gusto zbijene, zaštitne heksagonalne strukture koje su karakteristične za veće komade zlata. To ostavlja više izloženih područja s reaktivnijim, kvadratnim rasporedom atoma, što im omogućuje da aktiviraju kisik i ubrzaju kemijske reakcije. Zanimljivo je da otpornost zlata na koroziju nije "namjerna" osobina metala, već sretna nuspojava njegove najstabilnije atomske konfiguracije.
Razumijevanje ovog temeljnog mehanizma ima značajne implikacije za industriju.
Zlato je već ključan materijal u katalizi, gdje se koristi za ubrzavanje kemijskih reakcija u proizvodnji plastike, boja, ljepila, kontroli zagađenja pa čak i u istraživanju obnovljivih goriva. Međutim, njegova otpornost na oksidaciju ponekad ograničava njegovu učinkovitost u procesima koji zahtijevaju aktivaciju kisika.
Spoznaja da se reaktivnost zlata može kontrolirati promjenom geometrije njegove površine otvara vrata novim strategijama. Inženjeri bi u budućnosti mogli namjerno manipulirati atomskom strukturom zlata kako bi ga učinili reaktivnijim kada je to potrebno, bez složenih kemijskih modifikacija.
- Ako možete prevariti zlato da razdvaja kisik, ono zapravo može postati vrlo učinkovit katalizator za određene reakcije - istaknuo je Montemore.
- Naš rad sugerira novu strategiju za postizanje toga sprječavanjem ili poništavanjem ovih površinskih preuređenja.
To bi moglo dovesti do razvoja učinkovitijih i energetski isplativijih industrijskih procesa te održivije kemijske proizvodnje, dokazujući da tajna vječnog sjaja ovog plemenitog metala ne leži samo u njegovoj ljepoti, već i u golemom potencijalu skrivenom na razini atoma.
*uz korištenje AI-ja
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
