چرا طلا هیچگاه زنگ نمی زند و همیشه می درخشد؟
به گزارش دانشگاه فارسی، طلا فراتر از یک منبع پرارزش و زیبا، اهمیت بالای ی بعنوان کاتالیزور در مهندسی و نانوذرات ایفا می کند و به طرز معجزه آسایی به سرعت بخشیدن به واکنش های شیمیایی کمک می نماید.
غزال زیاری: هزاران سال است که طلا در فرهنگ های مختلف دنیا به عنوان یک ماده پرارزش شناخته می شود. این جذابیت ماندگار در واقع تلفیقی از دو عامل است: کمیابی فیزیکی و مقاومتش در مقابل کدر شدن، زنگ زدگی یا خوردگی. به بیانی دیگر، یک شیء طلایی که صدها سال پیش ساخته شده، امروز هم همان درخششی را دارد که در زمان ساخت داشته.
توانایی طلا برای حفظ ظاهر بی نقصش برای مدتی طولانی، سبب شده که «نجیب ترین» فلز شناخته شده عنوان بگیرد و محققان این خصوصیت تعجب آور را به ترکیب شیمیایی منحصربه فرد طلا نسبت می دهند؛ اما نتایج یک بررسی جدید حکایت از آن دارد که اتم های طلا برای محافظت در مقابل اکسیداسیون، خودرا بازآرایی می کنند.
مقاومت در مقابل اکسیداسیون؛ خوب یا بد؟ طلا فراتر از یک منبع پرارزش و زیبا، اهمیت بالای ی به عنوان کاتالیزور در مهندسی و نانوذرات ایفا می کند و به طرز معجزه آسایی به سرعت بخشیدن به واکنش های شیمیایی کمک می نماید.
اما توانایی طلا در مقاومت در مقابل اکسیداسیون (فرآیندی که طی آن کدر شده یا زنگ می زند) موجب محدود شدن کاربردش در تولیدات شیمیایی و کاربردهای انرژی می شود. چونکه خیلی از واکنش های صنعتی و در رابطه با انرژی، به فلزاتی وابسته اند که بتوانند موقتاً اکسید شده و باردیگر احیا شوند. ولی مقاومت استثنایی طلا در مقابل اکسیداسیون به این معناست که این فلز علاقه ای به فعال سازی مولکول هایی مثل اکسیژن (که برای دگرگونی های شیمیایی در مقیاس بزرگ ضروری هستند)، ندارد.
محققان با هدف بهبود عملکرد طلا به عنوان کاتالیزور، اهتمام کرده اند تا آنرا با فلزات دیگری ترکیب کرده یا از نانوذرات کوچک طلا بر روی سطوح اکسیدی استفاده نمایند. اما تمام این تلاش ها، موفقیت محدودی داشته.
با این وجود کشف این نکته که نانوذرات طلا می توانند برای فعال سازی محدود اکسیژن مورد استفاده قرار بگیرند، حالا سوال های مهمی را در اینباره که چرا مقادیر ناچیز طلا اینگونه رفتار می کنند، مطرح کرده و گویی احتمالاً جواب این سوال، در نحوه آرایش اتم ها بر روی سطح ماده نهفته است.
بازآرایی به شکل طبیعی محققان دانشگاه تولین، در مطالعه جدیدشان با بهره گیری از شبیه سازی های کامپیوتری که با آن به پیشبینی نحوه رفتار اتم ها و الکترون ها می پردازند، تلاش کردند تا ببینند نحوه تعامل مولکول های اکسیژن با ساختارهای رایج سطح طلا چه طور است. آنها متوجه شدند که برخی از سطوح طلا می توانند با بازآرایی به شکل طبیعی، الگوهای محافظی را تشکیل دهند که فعال سازی اکسیژن را سرکوب می کند.
متیو مونته مور یکی از محققان این پروژه توضیح داد: «مردم عموماً تصور می کردند که طلا به این خاطر کدر نمی شود که واکنش شدیدی با اکسیژن نشان نمی دهد. اما آن چه ما نشان می دهیم این است که برای دو مورد از رایج ترین انواع سطح طلا، اتم های سطحی در واقع خودرا به شکلی بازآرایی می کنند که طلا در مقابل اکسیداسیون به مراتب مقاوم تر می شود.»
هنگامی که مونته مور و همکارانش شبیه سازی ها را اجرا کردند، متوجه شدند که اگر طلا این قابلیت بازآرایی را نداشت، مولکول های اکسیژن می توانستند با آن واکنش پذیری به مراتب بیشتری داشته باشند. طبق این تحقیقات مشخص شد که این قابلیت در واقع واکنش های اکسیژن را بین یک میلیارد تا یک تریلیون برابر سرکوب می کند و در عمل مانعی در مقیاس اتمی بوجود می آورد که طلا را بکر و دست نخورده نگه می دارد.
استفاده از طلا در حوزه های جدید رسیدن به این نتیجه، دریچه های جدیدی را برای بهره برداری از طلا در کاتالیز پیشرفته باز خواهد نمود.
اکنون از کاتالیزورهای طلاپالادیوم برای تولید وینیل استات، که به عنوان بلوک سازنده پلاستیک ها و مواد دیگر عمل می کند، استفاده می شود. دانشمندان درعین حال مشغول بررسی روش هایی جهت استفاده از کاتالیزورهای طلا در امتداد پاک سازی مونوکسید کربن در اگزوز خودرو ها و تولید پروپیلن اکسید هستند.
مونته مور توضیح داد: «اگر بتوانید طلا را فریب دهید تا اکسیژن را تجزیه کند، به کاتالیزور خیلی مؤثری برای واکنش های خاص تبدیل خواهد شد. کار ما طرح جدیدی را برای انجام بالقوه این کار از راه جلوگیری یا معکوس کردن این بازآرایی های سطحی پیشنهاد می دهد.»
منبع: iflscience
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب