“Impossível” puzzle químico do ouro foi finalmente resolvido

Uma equipa de cientistas russos e alemães conseguiu decifrar o segredo da estabilidade da estrutura cristalina da calaverite – um raro mineral metálico também conhecido como telureto de ouro.

A descoberta, publicada nesta terça-feira na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, era até agora considerada como um puzzle químico impossível de desvendar. Com a investigação surge ainda ainda a possibilidade de existir um novo composto de ouro até agora desconhecido para a Ciência.

A calaverite (AuTe2) é um mineral com proporções semelhantes de ouro e telúrio, na qual 3% da concentração de ouro é substituída por prata (Ag), sendo possível extrair ouro a partir da separação dos seus elementos. Tem uma estrutura cristalina com uma organização altamente imensurável no que diz respeito à posição dos átomos de ouro e telúrio dos seus cristais.

Esta estrutura “impossível” de medir significa que a rede cristalina da calaverite não pode ser explicada pela lei do mineralogista francês René Just Haüy (1743-1822) – que descreve a geometria dos cristais para a maioria dos minerais. Por tudo isto, este mineral e os demais cristais incomensuráveis têm sido um mistério para os cientistas.

A lei René prevê que uma mudança na forma de um cristal que é combinado com um outro não altera o seu grau de simetria. Desta forma, a estrutura particular da calaverite não pode ser medida através desta lei geométrica, uma vez que tem uma simetria numa direção particular.

Para explicar a estranha natureza deste mineral, na década de 70, os cientistas descobriram uma nova forma de descrever as estruturas cristalinas, recorrendo ao espaço 4D em vez do habitual 3D. Ainda assim, continuaram sem quaisquer pistas sobre o estranho comportamento dos cristais de calaverite – até agora.

Uma união “impossível”

Agora, uma equipa multidisciplinar de cientistas russos e alemães conseguiu finalmente resolver o mistério dos cristais incomensuráveis da calaverite, obtendo informações sobre os seus espectros eletrónicos e a sua capacidade super-condutora criada através de pressão ou de aditivos.

Para a descoberta, os cientistas recorreram ao sistema USPEX – um avançado algoritmo desenvolvido pela equipa – para explicar a complexa estrutura cristalina.

Recorrendo a esta ferramenta, os investigadores analisaram primeiro as ligações químicas da silvanite, (Ag,Au)Te2 – um mineral semelhante à calaverite composto por ouro, prata e telúrio – que usaram como padrão, e substituíram os átomos de prata por átomos de ouro, tendo descoberto que a calaverite inclui átomos de ouro com uma oxidação de +1 e +3 distribuídos pela sua estrutura.

“O raciocínio simples sugere que o ouro deve ser divalente neste composto, da mesma forma que o ferro o é no FeS2, conhecido como o ‘ouro dos tolos'”, explicou o químico Sergey Streltsov, um dos autores do estudo.

“Qualquer químico entende que o ouro bivalente é extremamente instável e tende a tornar-se monovalente e trivalente, mas aí surge o atrito: em primeiro lugar, 3+ é uma valência muito alta. Além disso, não há forma de colocar ouro monovalente ou trivalente – imaginando que este existe mesmo – na rede triangular da calaverite com o padrão a repetir-se em todos os sentidos”, sustenta o investigador.

Na Química, a valência é um número que indica a capacidade que um átomo de um determinado elemento tem de se combinar com outros átomos, capacidade esta que é medida pelo número de eletrões que um átomo pode dar, receber, ou partilhar de forma a construir uma ligação química.

Este modelo admite a possibilidade de outra união “impossível” entre o ouro e o telúrio, expressa pela fórmula química AuTe, ao contrário do união AuTe2 conhecida até agora.

É a natureza que determina o arranjo, alterando suavemente a valência do ouro no cristal. O ambiente do telúrio responde à mudança e isso origina estruturas cristalinas bizarras”, conclui Sergey Streltsov.

Novas descobertas, novos mistérios

“Há toda uma grande história por de trás da calaverite” que, além de “ter influenciado a chamada ‘Febre do Ouro’ foi uma enorme dor de cabeça e um paradoxo para os especialistas em cristalografia”, explicou Ogánov, outro dos investigadores. “Até porque, “quanto mais profundamente os especialistas questionavam, mais perguntas geravam”.

Segundo Ogánov, e graças aos novos resultados agora publicados “os investigadores poderão agora ir à procura do AuTe” – o novo composto previsto pelo algoritmo – que, sugere o cientista, “será certamente cheio de novos enigmas”, rematou.

ZAP // RT / EurekaAlert

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