Uma equipa de cientistas russos e alemães conseguiu decifrar o segredo da estabilidade da estrutura cristalina do calaverita (AuTe2) – um raro mineral metálico também conhecido como telúrio 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.
O calaverite é composto com proporções semelhantes de ouro e telúrio, sendo possível extrair ouro do mineral a partir da separação dos seus elementos. No entanto, este mineral apresenta uma estrutura cristalina com uma modulação 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 do 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 do calaverita 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 calaverita – até agora.
Uma união de ouro “impossível”
Agora, uma equipa multidisciplinar de cientistas russos e alemães conseguiu finalmente resolver o mistério dos cristais incomensuráveis de calaverita, 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 evolucionário desenvolvido pela equipa – para explicar a complexa estrutura cristalina.
Recorrendo a esta ferramenta, os investigadores analisaram primeiro união química da silvanita (Te2) – um mineral semelhante ao calaverita que é composto de ouro, prata e telúrio – como um padrão, e depois substituíram os átomos de prata por átomos de ouro, e descobriram que o calaverita 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 FeSR, conhecido como o ‘ouro dos tolos’”, explicou Sergey Streltsov, um dos investigadores.
“Qualquer químico entende que o ouro bivalente é extremamente instável e tende a tornar-se monovalente e trivalente, mas aí aprece o atrito: primeiro, 3+ é uma valência muito alta e, segundo, não há como colocar ouro monovalente ou trivalente – supondo que este existe mesmo – na rede triangular do calaverite com o padrão a repetir-se em cada direção”, sustentou.
Na Química, 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 compartilhar de forma a construir uma ligação química.
Acrescentando ainda que 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”, concluiu.
Além disso, 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 ao momento.
Novas descobertas, novos mistérios
“Há toda uma grande história por de trás do calaverita” 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 caçar o AuTe” – o novo composto previsto pelo algoritmo.
E quanto ao novo composto, o cientista até sugere que “certamente será cheio de novos enigmas”, rematou.
