Zlato nerezaví. Každý o tom ví. Ale pochopení proč se to děje mi vždy připadalo jako zamčené dveře.
Dva výzkumníci, Santu Biswas a jeho kolega Matthew Montmore z Tulane University, konečně otočili klikou. V časopise Physical Review Letters zveřejnili skutečný důvod, proč si zlato zachovává svůj lesk lépe než měď, železo nebo jakýkoli jiný kov.
Není to magie. Toto je geometrie.
“Každý ví, že zlato je obtížné oxidovat,” poznamenal Biswas. Zároveň se zaměřil na druhou část otázky. Jaký je důvod?
Oxidaci obvykle považujeme za rez nebo zakalení, v závislosti na kontextu. Kyslík napadá povrch, váže se na atomy kovu a mění barvu. Proces funguje na principu stripování elektronů. A co zlato? Zlato hromadí elektrony jako drak sedící na hoře zlatých mincí. Odmítá je sdílet.
Toto je jen část obrázku.
To ale nestačí k vysvětlení, jak tvrdošíjně tento kov odolává změnám. Biswas a Montmore měli podezření, že zafungovalo něco jiného. Něco zvláštního.
Když rozštípnete kus zlata – odhalíte nový povrch – atomy se uvrhnou do nepořádku. Nebo přesněji se přestavují. Během několika sekund změní své pozice a vytvoří klikatý vzor. Vědci tomu říkají rekonstrukce povrchu. Pod skenovacím tunelovým mikroskopem vypadá jako struktura dřeva rybí kosti.
Klíčovým bodem je podle nich právě tento chemický trik.
Dokud se atomy neusadí v tomto rozeklaném, ochranném klikatění, zlato je zranitelné. Molekuly kyslíku, které se pohybují v párech, se mohou rozdělit a připojit se k povrchu. Tato reakce vyžaduje málo energie. Děje se to mrknutím oka.
Poté dojde k rekonstrukci.
Atomy zvednou hlubší vrstvy z kovové hmoty. Pevně se zavírají. Čtvercová mřížka se změní na hustou šestihrannou výplň. Struktura se stává hustší.
Proč? Protože termodynamická rovnováha upřednostňuje řád. Husté balení umožňuje atomům efektivněji vyměňovat teplo. Díky tomu je povrch stabilní. Ale zároveň vytváří zeď.
Kyslík nemůže proniknout dovnitř.
Je to jako snažit se stisknout ruku přes zaťatou pěst a otevřenou dlaň. Otevřená dlaň – vlhký, svěží povrch – je snadno napadnutelná. Zaťatá pěst, rekonstruovaná struktura zlaté rybí kosti, je prakticky neprostupná.
Důsledky tohoto objevu přesahují pouhé zachování lesku našich náhrdelníků.
Chemici se chtějí naučit, jak tento proces ovládat. Biswas navrhuje, že pokrytím povrchu zlata absorpčním materiálem by mohla být rekonstrukce zastavena. Udržujte povrch nepořádek. Udržujte ji zranitelnou. Potom zlato bude oxidovat. Snadno.
Jedná se o revoluci v systémech filtrace vzduchu. Přemýšlejte o použití zlata nejen jako dekorace, ale také jako kyslíková houba, která ho extrahuje ze směsí plynů a čistí zbytek obsahu.
Takže až se příště podíváte na zlatý prsten, přemýšlejte nad bohatstvím. Vzpomeňte si na miliardy malých atomů, které se zběsile seřazují v klikatě, aby udržely vnější svět na uzdě.
Zatím se jim to docela osvědčilo.
