ТОПТЕМИ:

Науковці розкрили таємницю благородного металу, якому не страшне повітря

Фізики пояснили механізм, який захищає золото від тьмяніння на атомному рівні

Роман Садовчук
Роман Садовчук Журналіст
зливок золота
Чому золото не окислюється - пояснення фізиків

Дослідники з'ясували, чому золото століттями зберігає блиск, тоді як інші метали з часом тьмяніють та вкриваються нальотом. Атоми на поверхні золота вишиковуються у форму, яка заважає кисню зачепитися за метал.

Залізо покривається рудою плямою, а мідь із часом стає зеленою. Золото ж роками лежить незмінним, наче час на нього не діє. Нове дослідження фізиків показало, що причина криється не в самому металі, а у крихітних рухах його атомів на поверхні.

Як пише видання Science News, науковці виявили деталь, яка пояснює, чому золото практично не окислюється. Виявилося, що без певної перебудови атомів метал міг би вкритися оксидом лічені секунди.

Щоб метал окислився, потрібно спершу розірвати молекулу кисню з повітря на два окремі атоми. Тільки тоді ці атоми здатні утворити сполуку, яка "приліпиться" до поверхні металу. Дослідники розрахували, наскільки добре різні поверхні золота здатні виконати саме це розщеплення.

золото
Золото під мікроскопом: атоми на поверхні перебудовуються так, що кисню важче до них "прилипнути"

Коли на золоті з'являється нова поверхня, наприклад після розрізання, атоми зсуваються зі свого початкового положення в кристалічній решітці. Цей процес науковці називають реконструкцією. Вчені дослідили два поширені варіанти такого розташування: спочатку атоми лежать квадратами, а потім перебудовуються у шестикутники.

Квантово-механічні розрахунки показали дещо неочікуване. Квадратне розташування атомів набагато краще розщеплювало кисень, ніж шестикутне. Аби шестикутна структура змогла розірвати молекулу кисню, їй спочатку потрібно було б знову перетворитися на квадратну форму. Саме ця незручна перешкода й гальмує окислення.

Золото
Гладка поверхня золота приховує складну перебудову атомів, яка захищає метал від тьмяніння

Існує ще й третій поширений тип поверхні золота, який від самого початку має шестикутну структуру, і про нього вже давно відомо, що він погано окислюється. Сам оксид золота до того ж дуже нестабільний. Тому навіть якби квадратне розташування атомів зберігалося за певних умов, на металі утворився б лише тонесенький шар оксиду.

"Це справді була несподіванка. Йдеться про щось на рівні мільярда чи навіть трильйона разів повільніше окислення після перебудови атомів", - розповів співавтор дослідження, хімік-технолог Метью Монтемор з Університету Тулейн у Новому Орлеані.
атоми
Крихітні зсуви атомів здатні змінити швидкість хімічної реакції у мільярди разів

За словами дослідника, ці висновки можуть допомогти вченим краще розуміти, як створювати каталізатори - матеріали, які прискорюють хімічні реакції у промисловості та науці. Розуміння того, чому золото так вперто "відмовляється" вступати в реакцію з киснем, відкриває нові шляхи для розробки стійких до корозії сплавів та ефективніших каталітичних матеріалів.

Виходить, що вікова стійкість золота до тьмяніння пояснюється не якоюсь магією металу, а точною геометрією на рівні окремих атомів. Ця відкриття нагадує, що навіть найдавніші людські спостереження за природою металів можуть отримати цілком нове наукове пояснення через сотні років по тому.

 
 

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

Головна Актуально Україна на часі Youtube
Інформатор у
телефоні 👉 Завантажити