O ouro há muito é valorizado por seu brilho intenso e duradouro. Agora, pesquisadores da Universidade de Tulane descobriram uma razão importante pela qual o metal precioso é tão resistente ao embaçamento. As suas descobertas mostram que a durabilidade do ouro não é determinada apenas pela sua química. Em vez disso, o arranjo dos átomos na sua superfície desempenha um papel importante.
Pesquisa, publicada Carta de revisão físicaDescobriu-se que certos átomos da superfície do ouro migram naturalmente para padrões protetores que tornam extremamente difícil a reação do oxigênio com o metal.
Este comportamento recentemente identificado ajuda a explicar por que jóias, moedas e outros objetos de ouro podem manter o seu brilho durante séculos. Isto poderia ajudar os cientistas a desenvolver catalisadores mais eficazes à base de ouro para a produção industrial e tecnologias de energia limpa.
As defesas nucleares ocultas do Sonar
“As pessoas geralmente pensam que o ouro não mancha simplesmente porque não interage fortemente com o oxigênio”, diz Matthew Montemore, professor associado de engenharia química na Escola de Ciências e Engenharia de Tulane. “O que mostramos é que para dois tipos comuns de superfície de ouro, os átomos da superfície na verdade se reorganizam de uma forma que torna o ouro muito mais resistente à oxidação”.
Para investigar o processo, Montemore e o coautor Santu Biswas, pós-doutorado no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular de Tulane, usaram simulações de computador para modelar como os átomos e os elétrons se comportam. Eles examinaram como as moléculas de oxigênio interagem com dois tipos comuns de superfícies de ouro.
As simulações revelaram que se os átomos da superfície não se reorganizassem, as moléculas de oxigénio poderiam dissociar-se mais facilmente e reagir com o ouro. Em vez disso, a reorganização nuclear limita dramaticamente essas reacções.
Segundo os pesquisadores, essas superfícies reestruturadas reduzem a reatividade do oxigênio por um fator de um bilhão a um trilhão. Com efeito, criam uma barreira protetora em escala atômica que permite ao ouro brilhar quase indefinidamente.
O que a descoberta significa para os catalisadores de ouro
Além de explicar uma das propriedades mais reconhecidas do ouro, a pesquisa poderia ter implicações importantes para a catálise.
Catalisadores à base de ouro, que aceleram reações químicas, já são utilizados em diversos processos de oxidação industrial. No entanto, a mesma propriedade que torna o ouro altamente resistente ao oxigénio, tornando-o ideal para jóias e electrónica, também reduz a sua eficácia para algumas produções químicas e reacções relacionadas com a energia.
Por exemplo, catalisadores de ouro e paládio são usados para fazer acetato de vinila, um ingrediente essencial em muitos plásticos e outros produtos. Os cientistas também estão explorando catalisadores de ouro para aplicações como a remoção de monóxido de carbono dos escapamentos de automóveis e a produção de outro produto químico industrial amplamente utilizado, o óxido de propileno.
“Se você puder manipular o ouro para dissociar o oxigênio, ele poderá se tornar um catalisador muito eficaz para certas reações”, disse Montemore. “Nosso trabalho sugere uma nova estratégia para potencialmente prevenir ou reverter esses rearranjos de superfície”.
Uma nova estratégia para uma melhor catálise
Até agora, os esforços para melhorar os catalisadores de ouro concentraram-se principalmente na combinação de ouro com outros metais ou na utilização de minúsculas nanopartículas de ouro em superfícies de óxido.
Novas descobertas sugerem que pode haver outro caminho pela frente. Ao controlar a geometria da superfície do ouro e a forma como os seus átomos se organizam, os investigadores poderão aumentar o desempenho catalítico do metal e obter uma compreensão mais profunda da razão pela qual o ouro permaneceu impuro ao longo da história.
