لماذا لا يصدأ الذهب؟

اكتشف الباحثون أن عملية إعادة طلاء الذهب تمنع المعدن من الصدأ والتشوه بسبب الأكسدة.

تم العثور على سبيكة ذهب تزن 63.8 جرامًا في ألاسكا بالولايات المتحدة الأمريكية. الصورة: روبرت م. لافينسكي/ ويكيبيديا

في دراسة نُشرت في 21 مايو/أيار في مجلة "فيزيكال ريفيو ليترز"، اكتشف عالما الكيمياء الحاسوبية، سانتو بيسواس وماثيو مونتيمور، من جامعة تولين في الولايات المتحدة، سبب صعوبة أكسدة الذهب مقارنةً بالمعادن الأخرى المشابهة. ووفقًا لهما، فإن الترتيب الذري على سطح الذهب يُنشئ بنيةً متماسكةً للغاية، ما يجعل من الصعب على جزيئات الأكسجين الانفصال بسهولة لبدء عملية الأكسدة (وهي العملية التي يتفاعل فيها الأكسجين (أو عناصر مثل الكبريت) مع المعدن ويرتبط بسطحه). هذا التراكم لروابط الأكسجين هو ما يُسبب الصدأ في الحديد وتشويه المعادن الأخرى. وتعتمد درجة التصاق الأكسجين على مدى قوة احتفاظ البنية الذرية للمعدن بإلكتروناته.

يُعدّ الذهب من أثمن المعادن على وجه الأرض نظرًا لمقاومته الاستثنائية للصدأ والتشوه والتآكل، مما يعني أنه لا يتفاعل بقوة مع الذرات أو الجزيئات الأخرى. فعند قطع قطعة من الذهب، يُعيد سطحها المكشوف تشكيل نفسه في غضون ثوانٍ. إذ تُعيد الذرات ترتيب نفسها لتكوين نسيج متعرج، وهي ظاهرة تُعرف باسم "إعادة بناء السطح".

بحسب موقع ساينس أليرت، استخدم بيسواس ومونتيمور محاكاة حاسوبية لفهم ما يحدث عند ملامسة جزيئات الأكسجين لأسطح الذهب ذات الترتيبات الذرية المختلفة، بما في ذلك السطح المُجدد (ذرات مرتبة بنمط سداسي مُحكم) والسطح غير المُجدد (بنية مربعة الشكل أكثر مرونة). على السطح المُجدد، لا تجد جزيئات الأكسجين مساحة كافية للانقسام بسهولة إلى ذرتين كما هو الحال على السطح غير المُجدد. قد يُفسر هذا سبب اختلاف سلوك جزيئات الذهب النانوية الصغيرة عن الذهب الصلب، إذ لا تتطور بشكل كامل إلى السطح المُجدد الموجود عادةً على كتل الذهب الأكبر حجمًا، مما يُعرّض مناطق مربعة الشكل أكثر تفاعلية.

ذكرت مجلة ساينتفك أمريكان أن فريقًا بحثيًا قام بحساب الطاقة اللازمة لأكسدة الذهب قبل وبعد عملية التجديد. ووجدوا أن جزيئات الأكسجين الموجودة في الهواء (المكونة من ذرتي أكسجين مرتبطتين معًا) تنفصل بسهولة وتلتصق بذرات الذهب على السطح غير المُجدد. تعمل عملية التجديد على سحب العديد من ذرات الذهب من كتلة الذهب، وإدخالها في السطح، وتحويل البنية المربعة البسيطة إلى شكل سداسي كثيف ذي نتوءات وأخاديد عديدة. تُقرّب هذه العملية سطح الذهب من حالة التوازن الديناميكي الحراري، مما يسمح لذرات الذهب بتبادل الحرارة فيما بينها بسهولة، ولكنه يُصعّب اختراق الأكسجين.

قد يساعد هذا الاكتشاف الجديد العلماء على تصميم محفزات ذهبية تحقق التوازن بين مقاومة التآكل وتنشيط الأكسجين بكفاءة.

( بحسب موقع vnexpress.net )

المصدر: https://baodongthap.vn/ly-do-vang-khong-bi-han-gi-a241335.html