Descubren el secreto detrás de la resistencia del oro a la oxidación

El oro ha sido valorado durante siglos por su brillo duradero. Recientemente, investigadores de la Universidad de Tulane descubrieron un mecanismo que explica por qué este metal precioso es tan resistente a la oxidación. A través de un estudio publicado en Physical Review Letters, el equipo de científicos identificó que los átomos en ciertas superficies de oro se reorganizan en patrones que dificultan la reacción con el oxígeno.

Este hallazgo no solo explica por qué las joyas y monedas de oro mantienen su brillo a lo largo del tiempo, sino que también tiene el potencial de ayudar en el desarrollo de catalizadores más eficientes basados en oro para procesos industriales y tecnologías de energía limpia.

El investigador Matthew Montemore, profesor asociado de Ingeniería Química en la escuela de Ciencias e Ingeniería de Tulane, comentó: "Se ha pensado que el oro no se oxida simplemente porque no interactúa fuertemente con el oxígeno. Lo que mostramos es que para dos de los tipos de superficie de oro más comunes, los átomos en la superficie se reorganizan de tal manera que hacen que el oro sea mucho más resistente a la oxidación".

Para investigar este proceso, Montemore y su coautor, Santu Biswas, un investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de Tulane, utilizaron simulaciones por computadora para modelar el comportamiento de átomos y electrones en la interacción entre moléculas de oxígeno y dos tipos comunes de superficies de oro.

Las simulaciones revelaron que si los átomos en la superficie no se reorganizaban, las moléculas de oxígeno podrían dividirse más fácilmente y reaccionar con el oro. En cambio, la reestructuración atómica limita drásticamente esas reacciones.

Según los investigadores, estas superficies reorganizadas reducen las reacciones con oxígeno entre mil millones y un billón de veces, creando una barrera protectora a escala atómica que permite que el oro permanezca brillante casi indefinidamente.

Implicaciones para los catalizadores de oro

Más allá de explicar una de las características más reconocibles del oro, la investigación podría tener importantes implicaciones para la catálisis. Los catalizadores basados en oro, que aceleran las reacciones químicas, ya se utilizan en varios procesos industriales de oxidación. Sin embargo, la misma propiedad que hace que el oro sea altamente resistente al oxígeno, lo que lo convierte en un material ideal para joyería y electrónica, también reduce su eficacia en algunas reacciones químicas y relacionadas con la energía.

Por ejemplo, los catalizadores de oro y paladio se utilizan para producir acetato de vinilo, un ingrediente esencial en muchos plásticos y otros productos. Los científicos también están explorando catalizadores de oro para aplicaciones como la eliminación de monóxido de carbono de los gases de escape de los vehículos y la producción de óxido de propileno, otro químico industrial ampliamente utilizado.

Montemore agregó: "Si se puede engañar al oro para que disocie oxígeno, puede convertirse en un catalizador muy efectivo para ciertas reacciones. Nuestro trabajo sugiere una nueva estrategia para lograrlo, previniendo o invirtiendo estas reestructuraciones superficiales".

Una nueva estrategia para mejorar los catalizadores

Hasta ahora, los esfuerzos para mejorar los catalizadores de oro se han centrado principalmente en combinar el oro con otros metales o utilizar nanopartículas de oro en superficies de óxido. Los nuevos hallazgos sugieren que puede haber otro camino a seguir. Al controlar la geometría de la superficie del oro y la disposición de sus átomos, los investigadores podrían mejorar el rendimiento catalítico del metal, al mismo tiempo que profundizan en la comprensión de por qué el oro ha permanecido sin oxidarse a lo largo de la historia.