O ouro há muito é valorizado por seu brilho brilhante e duradouro. Agora, pesquisadores da Universidade Tulane descobriram uma razão importante pela qual o metal precioso continua tão resistente ao embaçamento. As descobertas mostram que a durabilidade do ouro não é determinada apenas por sua química. Em vez disso, a arrumação dos átomos em sua superfície desempenha um papel crucial.
O estudo, publicado na Physical Review Letters, revelou que átomos em certas superfícies de ouro se deslocam naturalmente para padrões protetores que dificultam extremamente a reação do oxigênio com o metal.
Esse comportamento recém-identificado ajuda a explicar por que joias, moedas e outros objetos de ouro podem reter seu brilho por séculos. Também pode ajudar os cientistas a desenvolver catalisadores à base de ouro mais eficazes para a fabricação industrial e tecnologias de energia limpa.
A Defesa Atômica Oculta do Ouro
“As pessoas geralmente pensavam que o ouro não embaçava simplesmente porque não interage fortemente com o oxigênio”, disse Matthew Montemore, professor associado de Engenharia Química na Escola de Ciências e Engenharia de Tulane. “O que mostramos é que para dois dos tipos de superfícies de ouro mais comuns, os átomos da superfície realmente se reorganizam de uma maneira que torna o ouro muito mais resistente à oxidação.”
Para investigar o processo, Montemore e o coautor Santu Biswas, um pós-doutorando no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular de Tulane, usaram simulações computacionais para modelar como os átomos e 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 oxigênio poderiam se dividir muito mais facilmente e reagir com o ouro. Em vez disso, a reestruturação atômica limita drasticamente essas reações.
De acordo com os pesquisadores, essas superfícies reorganizadas reduzem as reações com oxigênio em um fator que varia de um bilhão a um trilhão. Na prática, elas criam uma barreira protetora em escala atômica que permite que o ouro permaneça brilhante quase indefinidamente.
O Que a Descoberta Significa para Catalisadores de Ouro
Além de explicar uma das características mais reconhecíveis do ouro, a pesquisa pode ter implicações importantes para a catálise.
Os catalisadores à base de ouro, que aceleram reações químicas, já são utilizados em vários processos de oxidação industrial. No entanto, a mesma propriedade que torna o ouro altamente resistente ao oxigênio, tornando-o ideal para joias e eletrônicos, também reduz sua eficácia para algumas reações de fabricação química e relacionadas à energia.
Por exemplo, catalisadores de paládio de ouro são usados para produzir acetato de vinila, um ingrediente essencial em muitos plásticos e outros produtos. Cientistas também estão explorando catalisadores de ouro para aplicações como remoção de monóxido de carbono dos gases de escape de veículos e produção de óxido de propileno, outro produto químico industrial amplamente utilizado.
“Se você conseguir induzir o ouro a dissociar o oxigênio, ele pode se tornar um catalisador muito eficaz para certas reações”, disse Montemore. “Nosso trabalho sugere uma nova estratégia para potencialmente fazer isso, prevenindo ou revertendo essas rearrumações de superfície.”
Uma Nova Estratégia para Catalisadores Melhores
Até agora, os esforços para melhorar os catalisadores de ouro se concentraram em combinar o ouro com outros metais ou em usar nanopartículas de ouro minúsculas sobre superfícies de óxido.
As novas descobertas sugerem que pode haver outro caminho a seguir. Ao controlar a geometria da superfície do ouro e a maneira como seus átomos se organizam, os pesquisadores podem ser capazes de aumentar o desempenho catalítico do metal enquanto constroem uma compreensão mais profunda de por que o ouro permaneceu intocado ao longo da história.
