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Estudio de la Universidad de Tulane indica que la resistencia del oro a la oxidación involucra una reorganización de los átomos en la superficie del metal, capaz de reducir drásticamente la acción del oxígeno y abrir nuevas posibilidades para catalizadores usados en la industria, en el control de la contaminación y en la química de energía limpia
Estudio de la Universidad de Tulane indica que la resistencia del oro a la oxidación involucra una reorganización de los átomos en la superficie del metal, reduciendo drásticamente la reacción con oxígeno y abriendo camino para nuevos usos en catalizadores industriales.
El oro puede mantener brillo por miles de años porque sus átomos de superficie se reorganizan en patrones que dificultan la acción del oxígeno, indica estudio de la Universidad de Tulane publicado en la revista Cartas de revisión física.
Oro resiste al oxígeno por la forma de la superficie
La explicación tradicional para la resistencia del oro a la oxidación siempre ha sido su condición de metal noble. Esto significa que no reacciona fácilmente con oxígeno, agua o sustancias del ambiente.
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Esta característica ayuda a entender por qué joyas, monedas y artefactos antiguos han atravesado siglos con apariencia preservada. Mientras hierro, cobre y plata sufren alteraciones visibles, el oro permanece asociado a estabilidad.
El estudio añade una capa importante a esta interpretación. La resistencia no dependería solo de indiferencia química. A nivel atómico, la superficie del metal puede reorganizarse para dificultar reacciones con oxígeno.
Santu Biswas y Matthew M. Montemore, de la Universidad de Tulane, usaron simulaciones de mecánica cuántica para observar cómo moléculas de oxígeno se comportan en superficies de oro.
Reconstrucción atómica cambia reacción del oro
Cuando una nueva superficie de oro surge, tras corte, arañazo o formación de una cara cristalina, sus átomos externos pueden no permanecer en la posición original. Buscan otro arreglo, llamado reconstrucción.
En las simulaciones, superficies no reconstruidas presentaban patrones sueltos y cuadrados. Este diseño ofrecía espacio para que el oxígeno se separara en átomos individuales, etapa necesaria para iniciar oxidación en metales.
Ya las superficies reconstruidas agruparon los átomos en patrones hexagonales rígidos. En esta geometría, las moléculas de oxígeno tuvieron más dificultad para romperse y reaccionar con la superficie metálica.
La diferencia sorprendió a los investigadores. En el oro reconstruido, la disociación del oxígeno cayó por un factor de mil millones a un billón en comparación con superficies no reconstruidas, según Montemore a Scientific News.
El resultado ayuda a explicar por qué el oro en masa, presente en anillos, monedas, hilos y piezas históricas, conserva apariencia por períodos. La superficie se acomoda en configuración de baja energía y hace que la oxidación sea difícil.
Descubrimiento puede ampliar uso industrial del oro
La protección no significa invulnerabilidad absoluta. El óxido de oro es inestable y, incluso en superficie más reactiva, la tendencia sería la formación de una capa fina. Aun así, la geometría pasa a ser central.
El estudio dialoga con descubrimientos desde la década de 1980, cuando nanopartículas de oro empezaron a llamar la atención como catalizadores en reacciones en las que el oro en masa tenía bajo desempeño.
Partículas pequeñas pueden exponer regiones cuadradas, no reconstruidas, o impedir que el metal se acomode en patrón compacto. Estas áreas menos ordenadas darían al oxígeno espacio para dividirse y participar en reacciones.
La activación del oxígeno es relevante para transformar monóxido de carbono en dióxido de carbono, producir químicos industriales e impulsar oxidaciones. Catalizadores de oro-paladio ayudan en la producción de acetato de vinilo.
El trabajo sugiere controlar la forma de la superficie del oro. Patrones cuadrados o rectangulares pueden hacer que el metal sea más activo, sin abandonar la resistencia que lo hizo valioso.
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