ТОПТЕМЫ:

Ученые раскрыли тайну благородного металла, которому не страшен воздух

Физики объяснили механизм, защищающий золото от тускнений на атомном уровне

Роман Садовчук
Роман Садовчук Журналист
слиток золота
Почему золото не окисляется – объяснение физиков

Исследователи выяснили, почему золото веками сохраняет блеск, в то время как другие металлы со временем тускнеют и покрываются налетом. Атомы на поверхности золота выстраиваются в форму, мешающую кислороду зацепиться за металл.

Железо покрывается рыжим пятном, а медь со временем становится зеленой. Золото годами лежит неизменным, словно время на него не действует. Новое исследование физиков показало, что причина кроется не в самом металле, а в крошечных движениях его атомов на поверхности.

Как пишет издание Science News, ученые обнаружили деталь, объясняющую, почему золото практически не окисляется. Оказалось, что без определенной перестройки атомов металл мог бы укрыться оксидом в считанные секунды.

Чтобы металл окислился, нужно сначала разорвать молекулу кислорода из воздуха на два отдельных атома. Только тогда эти атомы способны образовать соединение, которое "прилепится" к поверхности металла. Исследователи рассчитали, насколько хорошо разные поверхности золота способны выполнить именно это расщепление.

золото
Золото под микроскопом: атомы на поверхности перестраиваются так, что кислорода труднее к ним "прилипнуть"

Когда на золоте появляется новая поверхность, например, после разрезания, атомы сдвигаются из своего исходного положения в кристаллической решетке. Этот процесс учёные называют реконструкцией. Ученые исследовали два распространенных варианта такого расположения: сначала атомы лежат квадратами, а затем перестраиваются в шестиугольники.

Квантово-механические расчеты показали несколько неожиданное. Квадратное расположение атомов гораздо лучше расщепляло кислород, чем шестиугольное. Чтобы шестиугольная структура смогла разорвать молекулу кислорода, ей сначала нужно было бы снова превратиться в квадратную форму. Именно это неудобное препятствие и тормозит окисление.

Золото
Гладкая поверхность золота скрывает сложную перестройку атомов, защищающую металл от тускнения.

Существует еще и третий распространенный тип поверхности золота, изначально имеющий шестиугольную структуру, и о нем уже давно известно, что он плохо окисляется. Сам оксид золота к тому же очень нестабильный. Поэтому даже если бы квадратное расположение атомов сохранялось при определенных условиях, на металле образовался бы только тоненький слой оксида.

"Это действительно была неожиданность. Речь идет о чем-то на уровне миллиарда или даже триллиона раз медленнее окисления после перестройки атомов", - рассказал соавтор исследования, химик-технолог Мэтью Монтемор из Университета Тулейн в Новом Орлеане.
атомы
Крошечные смещения атомов способны изменить скорость химической реакции в миллиарды раз

По словам исследователя, эти выводы могут помочь ученым лучше понимать, как создавать катализаторы – материалы, ускоряющие химические реакции в промышленности и науке. Понимание того, почему золото так упорно отказывается вступать в реакцию с кислородом, открывает новые пути для разработки устойчивых к коррозии сплавов и более эффективных каталитических материалов.

Выходит, что возрастная стойкость золота к тускнению объясняется не какой-то магией металла, а точной геометрией на уровне отдельных атомов. Это открытие напоминает, что даже самые древние человеческие наблюдения за природой металлов могут получить совершенно новое научное объяснение спустя сотни лет спустя.

 
 

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Главная Актуально Україна на часі Youtube
Информатор в
телефоне 👉 Скачать