Железо ржавеет, а медь зеленеет: почему же тогда золото не меняется от воздействия кислорода

Фото: Getty Images

Золото ведет себя иначе, чем такие металлы, как сталь и медь. В то время как материалы на основе железа ржавеют, а на меди со временем образуется зеленый налет, золото обычно остается неизменным. Недавние научные исследования дали объяснение этой стабильности.

Исследователи сообщили, что атомы на внешнем слое золота могут перегруппироваться в новые геометрические структуры. Это изменение поверхности снижает способность металла вступать в реакцию с кислородом, что является ключевым этапом окисления. Без этого перехода золото могло бы начать реагировать с кислородом почти сразу после контакта с ним.

Окисление начинается, когда молекулы кислорода в воздухе распадаются на отдельные атомы, которые затем могут связываться с поверхностью металла. Команда проанализировала, как различные поверхностные структуры золота влияют на этот процесс.

Когда образуется свежая поверхность, например после резки, атомы реорганизуются из квадратной решетки в гексагональную структуру. Другая распространенная конфигурация уже имеет гексагональную форму и демонстрирует низкую реактивность.

Расчеты на основе квантовой механики показали, что квадратное расположение способствует расщеплению кислорода эффективнее, чем шестиугольное. Однако для того, чтобы кислород вступил в реакцию на шестиугольной поверхности, атомы сначала должны вернуться к квадратной структуре, что создает барьер, который замедляет окисление.

Оксид золота не является стабильным, поэтому даже когда происходят реакции, при ограниченных условиях может образоваться только очень тонкий слой, по словам химического инженера Мэтью Монтемора, одного из авторов исследования.

Монтемор отметил, что этот эффект был неожиданным, заявив, что это "определенно сюрприз", и добавив, что замедление является чрезвычайным: "После перегруппировки окисление происходит примерно в миллиард-триллион раз медленнее".

Эти выводы могут помочь усовершенствовать конструкцию катализаторов — материалов, используемых для ускорения химических реакций.

Карпова Рада
Журналист AOinform