O ouro há muito é valorizado pelo seu brilho brilhante e duradouro. Agora, pesquisadores da Universidade de Tulane descobriram uma razão importante pela qual o metal precioso permanece tão resistente ao embaçamento. Os seus resultados mostram que a longevidade do ouro não é determinada apenas pela sua composição química. Em vez disso, a disposição dos átomos na sua superfície desempenha um papel decisivo.
Um estudo publicado em Revisão de planilhas físicasdescobriram que os átomos em algumas superfícies de ouro transitam naturalmente para padrões de proteção que tornam extremamente difícil a reação do oxigênio com o metal.
Esse comportamento recém-descoberto ajuda a explicar por que joias, moedas e outros objetos de ouro podem manter seu brilho por séculos. Também poderia ajudar os cientistas a desenvolver catalisadores mais eficientes à base de ouro para a produção industrial e tecnologias de energia limpa.
Proteção atômica oculta do ouro
“As pessoas costumavam pensar que o ouro não mancha simplesmente porque não interage fortemente com o oxigênio”, disse Matthew Montemore, professor assistente de engenharia química na Escola de Ciências e Engenharia de Tulane. “Mostramos que para os dois tipos mais comuns de superfícies de ouro, os átomos da superfície se reorganizam de uma forma que torna o ouro muito mais resistente à oxidação”.
Para investigar esse processo, Montemore e o co-autor Santo Biswas, estudante de doutorado no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular de Tulane, usaram simulações de computador para simular o comportamento de átomos e elétrons. Eles investigaram como as moléculas de oxigênio interagem com dois tipos comuns de superfícies de ouro.
As simulações mostraram que se os átomos da superfície não fossem reorganizados, as moléculas de oxigénio poderiam quebrar-se muito mais facilmente e reagir com o ouro. Em vez disso, a reestruturação atómica limita severamente estas reacções.
Segundo os pesquisadores, essas superfícies reorganizadas reduzem as reações do oxigênio em um bilhão a um trilhão. Em essência, eles criam uma barreira protetora em escala atômica que permite que o ouro permaneça brilhante quase indefinidamente.
O que a descoberta significa para os catalisadores de ouro
Além de explicar uma das características mais reconhecíveis do ouro, a pesquisa pode 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 o torna menos eficaz para certas produções químicas e reacções energéticas.
Por exemplo, catalisadores de ouro e paládio são usados para produzir acetato de vinila, um ingrediente importante em muitos plásticos e outros produtos. Os cientistas também estão investigando catalisadores de ouro para aplicações como a remoção de monóxido de carbono dos escapamentos de automóveis e a produção de óxido de propileno, outro produto químico industrial amplamente utilizado.
“Se você conseguir enganar o ouro para dissociar o oxigênio, ele pode realmente ser um catalisador muito eficaz para certas reações”, disse Montemore. “Nosso trabalho oferece uma nova estratégia para potencialmente fazer isso, prevenindo ou revertendo esses rearranjos de superfície.”
Uma nova estratégia para melhores catalisadores
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.
Os novos resultados sugerem que pode haver outro caminho a seguir. Ao manipular a geometria da superfície do ouro e a forma como os seus átomos estão dispostos, os investigadores podem melhorar o desempenho catalítico do metal, com base numa compreensão mais profunda da razão pela qual o ouro permaneceu imaculado ao longo da história.
