Среброто потъмня - защо?

Всички знаем, че бижутата или предметите от метал (сребро, мед, алуминий) след време променят цвета си, изгубвайки лъскавия си блясък. Причината за това при повечето метали, е наличието на Кислород (О2) във въздуха, който реагира с повърхността на метала и води до окисление, което се наблюдава като промяна на цвета. Новообразуваният слой на метала представлява тъмносиво или черно покритие, което, за разлика от ръждата, запечатва и предпазва вътрешността на предмета. При Среброто (Ag) обаче процесът е различен, то реагира най-бързо със сулфиди (S2-). Според всички химични закони, кислородът и сулфидът би трябвало да имат един и същи ефект върху среброто, но в действителност това не е така. Въпросната мистерия озадачава учените десетилетия.

Съединения, съдържащи сулфиди и най-вече водороден сулфид (H2S), са главната причина за потъмняването на среброто. Дори при минимални количества на сяра (S), е достатъчно за да се образува черен слой или сребърен сулфид (Ag2S). Според термодинамичните закони, кислородът трябва да реагира по същия начин, но потъмняването или образуването на сребърен оксид, се получава изключително бавно при съприкосновение на метала с въздух. Д-р Габриел Салех и Проф. Стефано Санвито от Тринити колидж в Дъблин, в колаборация с лабораториите Нокиа Бел в САЩ, се занимават с разкриването на тази загадка. Екипът от учени набляга върху молекулярни динамични симулации. С други думи, използват се суперкомпютри, които симулират химични реакции на квантово-механично ниво. Проблемът с тази техника е, че дори при използването на най-бързите и сложни машини, процесът отнема години. За да заобиколят проблема, учените използват специална техника, която позволява на компютъра да се „научи” да възпроизвежда резултати от реакциите между сребро и кислород и сребро и сяра. Най-важната част от процеса е, че машината вече е "научена" да може да различава двете реакции, които според законите на химията би трябвало да са еднакви.

Симулациите на реакциите показват, че сребърен сулфид се образува по-бързо от сребърен оксид, защото при допир със сребро, молекулите на сяра (S8), се разединяват в единични атоми много бързо, което спомага за незабавната реакция на атомите на метала. Кислородът (О2), от друга страна, се разпада на атоми по-бавно, поради по-високата кинетична бариера, т.е. отнема повече енергия за късането на връзката между двата атома. Друга причина е, че след време, потъмняването на метала теоретично трябва да спре. Това се очаква, защото след получаването на горния слой, той служи като бариера за следващите атоми да проникнат навътре в метала. Такъв е случаят с кислорода, но при сярата се забелязва, че сребърните атоми се разпръскват нагоре към сулфидите, което увеличава появата на сребърен сулфид.
 
Последното откритие е неочаквано, но и от голямо значение. Според д-р Салех, сребърните предмети могат да се покрият с елементи, които да забавят разпръскването на сребърните атоми. Това може да помогне не само при предпазването на бижутата, но според д-р Рита Весингер, от Акдемията за изящни изкуства в Австрия, но и за съхранението на антични предмети. Д-р Салех коментира също, че разкритията за това, как потъмнява среброто, могат да помогнат при развитието на различни технологии. Проблеми с „развалянето” на сребърни части в електрически уреди и системи са често срещани, скъпи за оправяне и, не на последно място, поставят въпроси за безопасността и надеждността им. Според д-р Салех е много важно за в бъдеще разработването на технологии със сребро, което не подлежи на вредни за различните случаи химически реакции.