Investigadores do XFEL europeu criam um novo composto de ouro
O ouro é considerado quimicamente extremamente inerte. Os investigadores do European XFEL demonstraram agora que, em condições extremas, este que é sem dúvida o mais precioso de todos os metais se torna quimicamente ativo. Utilizando o maior laser de raios X do mundo, criaram um composto completamente novo de ouro e hidrogénio: o hidreto de ouro sólido.
Impressão de artista: Utilizando impulsos de raios X, uma equipa internacional de investigadores da Europa investigou a forma como o ouro reage com o hidrogénio e forma o chamado hidreto de ouro.
Copyright: Greg Stewart/SLAC
Uma equipa internacional de investigadores produziu o primeiro composto químico sólido de ouro e hidrogénio: Sob pressão e temperaturas extremamente elevadas, formou-se o chamado hidreto de ouro em experiências realizadas no European XFEL em Schenefeld, perto de Hamburgo, na Alemanha. Esta descoberta contradiz o pressuposto anterior de que o ouro dificilmente reage com o hidrogénio e abre novas perspectivas para a química em condições extremas.
O ouro é considerado um dos metais mais inertes. Mas a pressões como as que se encontram no interior da Terra, o metal precioso exibe novas qualidades. Os investigadores do Instrumento de Alta Densidade Energética (HED) do European XFEL comprimiram o ouro a mais de 40 gigapascals (GPa) utilizando uma célula de bigorna de diamante e aqueceram-no a cerca de 2500 graus Celsius utilizando flashes ultracurtos do laser de raios X do European XFEL. Nestas condições, o ouro reagiu com o hidrogénio libertado pelos hidrocarbonetos incorporados, formando um novo composto de ouro-hidrogénio.
"Conseguimos demonstrar que, acima de 40 GPa, a rede de átomos de ouro forma um arranjo hexagonal com átomos de hidrogénio desordenados nos interstícios", explica Mungo Frost, do Laboratório Nacional de Aceleração SLAC. O composto, chamado hidreto de ouro, tem a fórmula química Au₂Hx, em que o teor de hidrogénio x aumenta com o aumento da pressão e varia entre zero e quase um.
Particularmente notável é o facto de o hidrogénio no composto recém-descoberto se mover muito facilmente através da rede rígida dos átomos de ouro. Os cientistas referem-se a este estado como um estado superiónico. Esta propriedade foi anteriormente observada sobretudo em materiais ricos em hidrogénio, mas é completamente nova nesta forma de compostos que contêm ouro.
Após arrefecimento, o hidreto de ouro decompõe-se novamente em ouro cúbico normal, centrado na face. Por isso, os investigadores suspeitam que o hidreto de ouro só se mantém estável em condições de alta temperatura. Uma vez que as amostras eram previamente arrefecidas à temperatura ambiente antes de serem analisadas, as experiências anteriores aparentemente não tinham tido em conta o composto.
"Os nossos resultados mostram que mesmo elementos tão pouco reactivos como o ouro podem exibir propriedades químicas inteiramente novas em condições extremas de pressão e temperatura", diz Ulf Zastrau, chefe do Instrumento HED no European XFEL, onde a experiência foi realizada. A equipa vê isto como uma indicação de que podem existir muitos outros compostos inesperados que, até agora, só não foram descobertos devido à falta de métodos adequados.
Esta descoberta não é apenas uma novidade na química do ouro, mas tem também implicações de grande alcance para experiências de alta pressão, nas quais o ouro tem sido anteriormente utilizado como um material completamente inerte. A investigação futura irá esclarecer se efeitos semelhantes ocorrem também com outros metais preciosos.
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