Uma equipa de investigação da Universidade de Tulane, nos Estados Unidos, anunciou recentemente os últimos resultados, revelando pela primeira vez à escala atómica as razões subjacentes às quais o ouro é extremamente resistente à oxidação e não perde facilmente o seu brilho. A pesquisa mostra que alguns átomos na superfície do ouro se reorganizarão espontaneamente ao encontrar o oxigênio, formando uma estrutura semelhante a um “escudo invisível”, o que dificulta significativamente a reação química entre as moléculas de oxigênio e o ouro.
Por muito tempo, acreditou-se geralmente que o ouro não muda de cor facilmente, principalmente porque a interação entre os átomos de ouro e o oxigênio é fraca. Matthew Montemore, professor associado de engenharia química na Universidade de Tulane, aponta que esta explicação tradicional está incompleta. A sua investigação descobriu que nas duas estruturas superficiais de ouro mais comuns, os átomos superficiais são reestruturados e reorganizados num arranjo mais estável, aumentando assim enormemente a resistência do ouro às reacções de oxidação.
Montemore e o coautor Santu Biswas, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular, usaram simulações de computador para modelar detalhadamente o processo pelo qual as moléculas de oxigênio entram em contato com duas superfícies comuns de ouro. Os resultados mostram que se os átomos na superfície do ouro permanecerem desorganizados, as moléculas de oxigênio terão maior probabilidade de se dividirem e reagirem com o ouro. Uma vez reestruturada a superfície, a taxa de reacção entre o ouro e o oxigénio será reduzida em cerca de mil milhões a um bilião de vezes, o que equivale à formação de uma barreira que quase bloqueia a oxidação a nível atómico.
Este trabalho fornece uma nova explicação física e química para o embaciamento a longo prazo do ouro e explica ainda por que as joias de ouro e outros produtos de ouro podem manter uma aparência estável por longos períodos de tempo, até mesmo centenas de anos. Ao mesmo tempo, este mecanismo também tem implicações importantes para a ciência da catálise. Actualmente, catalisadores à base de ouro têm sido utilizados em algumas reacções de oxidação industrial, mas a "resistência inata" do ouro à clivagem de moléculas de oxigénio limita até certo ponto a sua reactividade na produção química e em aplicações energéticas.
Sistemas catalíticos que utilizam uma combinação de ouro e paládio têm sido utilizados na produção de produtos químicos como o acetato de vinila. Catalisadores de ouro também foram estudados para uso em áreas como remoção de monóxido de carbono em escapamentos de automóveis e preparação de óxido de propileno. Montemore disse que se o ouro pudesse ser “enganado” de uma forma que facilitasse a divisão das moléculas de oxigênio, o ouro poderia se tornar um material catalítico eficiente para uma variedade de reações industriais importantes. A nova ideia proposta neste estudo é mudar fundamentalmente a geometria de sua superfície para melhorar a reatividade, evitando ou revertendo a reconstrução atômica da superfície do ouro.
No passado, os esforços para melhorar o desempenho catalítico do ouro concentraram-se na sua liga com outros metais ou no suporte de partículas de ouro em nanoescala em suportes de óxido. Os últimos resultados sugerem que projetar diretamente a estrutura geométrica da superfície do ouro e controlar seu padrão de arranjo atômico pode se tornar outra forma eficaz de melhorar a reatividade do ouro. O artigo relacionado é intitulado "Papel da reconstrução na inércia do ouro em relação ao oxigênio" e foi publicado na Physical Review Letters.