Durante miles de años, los humanos han valorado el oro puro porque permanece brillante y brillante sin volverse opaco. Ahora, los científicos han descubierto que el oro tiene un pequeño sistema de autoprotección que evita activamente que el oxígeno dañe su superficie.El avance proviene de investigadores de la Universidad de Tulane, quienes descubrieron que los átomos en la superficie del oro se reorganizan automáticamente en patrones que previenen reacciones químicas. Este escudo pure retarda la oxidación hasta un billón de veces, resolviendo el antiguo misterio de por qué el metallic precioso resiste el deslustre durante generaciones.Al publicar sus hallazgos en Bodily Assessment Letters, el equipo de investigación demostró que la famosa durabilidad del oro proviene de la disposición física de sus átomos, no solo de su química. El descubrimiento podría cambiar la forma en que los fabricantes diseñan catalizadores a base de oro, creando potencialmente nuevas oportunidades para la fabricación industrial y la energía verde.
El escudo microscópico de un metallic noble
Los científicos han creído durante mucho tiempo que el oro no se empaña porque es un metallic noble. Situado en la parte inferior de la serie de reactividad, el oro es uno de los elementos menos reactivos conocidos. Su configuración electrónica única le confiere una capa exterior muy estable, lo que significa que no pierde electrones fácilmente ni reacciona con el oxígeno, el agua o los contaminantes comunes.El equipo de la Universidad de Tulane quería comprender esta estabilidad a nivel atómico. Matthew Montemore, profesor asociado de Ingeniería Química en Tulane, dijo que el metallic desempeña un papel activo para mantenerse limpio.«La gente generalmente piensa que el oro no se empaña simplemente porque no interactúa fuertemente con el oxígeno», dijo Montemore. «Lo que mostramos es que para dos de los tipos de superficie de oro más comunes, los átomos de la superficie en realidad se reorganizan de una manera que hace que el oro sea mucho más resistente a la oxidación».Para estudiar este comportamiento, Montemore y el coautor Santu Biswas, becario postdoctoral, utilizaron simulaciones informáticas avanzadas para rastrear cómo se comportan los electrones y los átomos cuando se exponen a moléculas de oxígeno. Se centraron en dos estructuras comunes que se encuentran en superficies doradas.Los modelos revelaron un proceso dinámico. Sin este reordenamiento atómico, las moléculas de oxígeno se dividirían fácilmente en la superficie del metallic y provocarían su oxidación. Al adoptar estos patrones geométricos protectores, los átomos de la superficie crean una barrera que impide casi por completo que el oxígeno se una al oro. Esta reordenación ralentiza el proceso de deslustre entre mil millones y un billón, lo que permite que los objetos de oro puro conserven su brillo unique durante mucho tiempo en las condiciones cotidianas.
Cómo los industriales ‘engañan’ al oro para que no se eche a perder
Si bien este escudo atómico explica por qué las antiguas monedas de oro y las joyas modernas siguen siendo brillantes, también plantea un desafío para la química industrial.Los catalizadores a base de oro son valorados porque aceleran las reacciones químicas, especialmente en la fabricación y la tecnología medioambiental. Sin embargo, el mismo mecanismo que impide que el oro reaccione con el oxígeno también lo hace menos efectivo para ciertos procesos químicos.Actualmente, las industrias utilizan catalizadores de oro y paladio para fabricar acetato de vinilo, un químico clave utilizado para fabricar plásticos. Los investigadores también están probando catalizadores de oro para eliminar el monóxido de carbono tóxico de los sistemas de escape de los automóviles y producir óxido de propileno para uso industrial.«Si se puede engañar al oro para que disocia el oxígeno, en realidad puede convertirse en un catalizador muy eficaz para ciertas reacciones», dijo Montemore. «Nuestro trabajo sugiere una nueva estrategia para lograrlo previniendo o revirtiendo estos reordenamientos de la superficie».Los métodos tradicionales para mejorar los catalizadores de oro implican mezclar oro con otros metales o utilizar pequeñas nanopartículas de oro en superficies de óxido. El estudio de Tulane sugiere un enfoque diferente. Al aprender a controlar la forma de la superficie del oro, los ingenieros químicos pueden impedir que los átomos formen su escudo protector, haciendo que el metallic sea mucho más reactivo cuando sea necesario para tecnologías de energía limpia.
¿Por qué el oro cotidiano todavía se decolora?
El descubrimiento de que el oro puro de 24 quilates nunca se empaña también explica por qué muchos propietarios de joyas todavía notan opacidad, manchas negras o marcas verdes en sus piezas favoritas.El oro puro es muy resistente al cloro de las piscinas, a la contaminación del aire, a los cosméticos y al sudor, pero también es muy suave. Debido a que el oro de 24 quilates se dobla y raya fácilmente durante el uso diario, los joyeros rara vez lo utilizan en su forma pura. En cambio, lo mezclan con metales básicos más duros para formar aleaciones más fuertes.
Joyas de oro
Estos metales añadidos cambian la forma en que las joyas reaccionan al medio ambiente:
Cobre: Utilizado para crear el coloration cálido del oro rosa, el cobre se oscurece y se vuelve marrón o verde cuando se expone al azufre y al sudor.Plata: Añadida para equilibrar los tonos amarillos, la plata reacciona fácilmente con los compuestos de azufre en el aire, creando una capa gris oscura o negra.Zinc y Níquel: Utilizados en oro blanco y oro amarillo para aumentar la dureza, estos metales pueden oxidarse con el tiempo y dejar marcas verdes en la piel altamente ácida.La posibilidad de que las joyas cambien de coloration depende de su índice de quilates, que muestra la cantidad de oro puro que contiene. Una pieza de 18 quilates tiene un 75 por ciento de oro puro, de lo que sólo queda un 25 por ciento para aleaciones de metales. En comparación, el oro de 14 quilates contiene un 58,3 por ciento de oro, mientras que el oro de 10 quilates contiene sólo un 41,7 por ciento.Debido a que las joyas de menos quilates contienen más cobre, plata o zinc, se empañan mucho más rápido cuando se exponen a la humedad, a productos de limpieza domésticos y al aire diario.
Gestión de aleaciones y química.
La química del cuerpo de una persona también afecta la rapidez con la que reaccionan estas aleaciones de metales. El sudor humano contiene diferentes niveles de gross sales y ácidos. Las personas con piel más ácida suelen notar que sus anillos y pulseras se empañan en unos meses porque sus aceites naturales se combinan con el sudor para crear un ambiente más corrosivo para el cobre y la plata.La exposición common a productos domésticos acelera este proceso. Los limpiadores, lociones espesas, perfumes y lacas para el cabello a base de amoníaco dejan residuos químicos que reaccionan con las aleaciones metálicas de la superficie.Las piscinas y los jacuzzis crean un riesgo aún mayor. El calor y el cloro debilitan los enlaces moleculares del oro de bajos quilates, reduciendo gradualmente la resistencia de la joyería con el tiempo.El oro blanco enfrenta un problema diferente. Los joyeros recubren el oro blanco con un metallic brillante llamado rodio para darle un acabado plateado. A medida que se usan las joyas, este recubrimiento se desgasta lentamente, dejando al descubierto la aleación de oro ligeramente amarilla que se encuentra debajo. Esta decoloración irregular se debe al desgaste y no al deslustre químico.
¿Cómo se puede hacer que el oro sobreviva aún más?
Conocer la diferencia entre la suciedad de la superficie y el deslustre químico ayuda a las personas a cuidar sus joyas adecuadamente. La suciedad cotidiana, los cosméticos y los aceites crean una capa opaca en la superficie sin cambiar el metallic. El deslustre actual provoca un cambio químico que produce manchas oscuras o cambios de coloration alrededor de las puntas, detalles grabados y bordes.Si un lavado suave con agua tibia y unas gotas de jabón suave para platos elimina la capa oscura, el problema period simplemente suciedad. Si la decoloración persiste, los metales de la aleación se han deslustrado.
Los expertos en joyería recomiendan algunas formas sencillas de proteger piezas de oro de bajos quilates:
Separación: Guarde las joyas de oro en bolsas de tela suave separadas o en compartimentos forrados para evitar rayones con piedras preciosas más duras, como los diamantes.Ambiente: Mantenga los joyeros en lugares frescos y secos. Evite los baños porque la alta humedad hace que las aleaciones de bajos quilates se oxiden más rápidamente.Barreras químicas: Aplique productos para el cuidado de la piel, perfumes y lacas para el cabello antes de ponerse joyas para reducir el contacto directo con productos químicos.absorbentes: Utilice tiras antideslustre o bolsas de almacenamiento especiales que absorban la humedad y los gases nocivos dentro de los joyeros.Para el deslustre profundo o rebelde del oro de 10 o 14 quilates, un paño especial para pulir oro o un remojo breve en una solución de seis partes de agua por una parte de amoníaco pueden ayudar a eliminar la decoloración. Deben evitarse los limpiadores de cocina abrasivos, las pastas de bicarbonato de sodio y las toallas de papel porque dejan pequeños rayones permanentes en las suaves superficies doradas.
