Por que é que o ouro é amarelo?
Quase todos os metais são cinzentos ou brancos. A razão é que os seus eletrões livres refletem por igual todos os comprimentos de onda visíveis. O ouro e o cobre são as exceções, e no caso do ouro a explicação exige relatividade restrita.
A cor de um metal depende da energia necessária para promover um eletrão entre bandas. Na prata, essa transição do nível 4d para o 5s custa cerca de 3,7 eV, o que corresponde ao ultravioleta: toda a luz visível é refletida e o metal parece branco.
No ouro seria de esperar o mesmo, já que a sua estrutura eletrónica é análoga com 5d e 6s. Mas o núcleo do ouro tem 79 protões, e os eletrões 1s de um átomo assim movem-se a mais de metade da velocidade da luz.
A essa velocidade, a massa relativista do eletrão aumenta cerca de 20 %. Um eletrão mais maciço orbita mais perto do núcleo, pelo que todas as orbitais s se contraem. A contração da 6s, somada à expansão das orbitais d que ficam pior blindadas, reduz a separação entre bandas para cerca de 2,4 eV.
Essa energia corresponde à luz azul e violeta. O ouro absorve-a e reflete o resto do espetro, que percebemos como amarelo.
É um dos poucos efeitos relativistas visíveis a olho nu na vida corrente. O outro, no mesmo grupo, é o mercúrio ser líquido.
O que significa um quilate?
Uma fração em vinte e quatro avos. O ouro de 24 quilates é puro; o de 18 quilates contém 18 partes de ouro por cada 24, ou seja 75 %.
⚠️ A unidade é homónima mas distinta do quilate das gemas, que é uma massa de 200 miligramas. O das ligas é uma proporção, o das pedras um peso.
O ouro puro é demasiado mole para joalharia: risca-se e deforma-se com o uso diário. Ligá-lo endurece-o, e o metal acrescentado determina também a cor.
Acrescentar cobre dá o ouro vermelho ou rosa. Acrescentar prata dá tons mais pálidos e esverdeados. O ouro branco obtém-se com paládio ou níquel, e costuma ser revestido de ródio para conseguir o branco brilhante que se espera; esse revestimento desgasta-se e tem de ser renovado.
Os toques mais comuns são 24, 22, 18, 14 e 9 quilates consoante o mercado. A regulamentação europeia marca as peças em milésimas: 750 equivale a 18 quilates.
Como se extrai?
A maior parte do ouro encontra-se disperso em concentrações de gramas por tonelada de rocha, não em pepitas. Recuperá-lo exige química.
O processo dominante é a cianetação. O minério triturado é tratado com uma solução diluída de cianeto de sódio na presença de ar:
4 Au + 8 CN⁻ + O₂ + 2 H₂O → 4 [Au(CN)₂]⁻ + 4 OH⁻O cianeto estabiliza o ouro como complexo solúvel, e o oxigénio faz de oxidante. Depois recupera-se o metal adicionando zinco, que desloca o ouro da solução, ou adsorvendo-o em carvão ativado.
O método, patenteado em 1887, permite explorar jazigos de teor muito baixo e transformou a mineração do ouro. O seu inconveniente é evidente: exige manejar grandes volumes de cianeto, e as roturas de bacias de resíduos causaram catástrofes ambientais, como a do Danúbio em Baia Mare no ano 2000.
A mineração artesanal usa em vez disso mercúrio, que forma amálgama com o ouro e é depois removido por evaporação. É mais barato, muito mais poluente e expõe diretamente os mineiros; é a maior fonte de emissões de mercúrio do planeta.
Para que serve além de joalharia?
A joalharia absorve cerca de metade da procura, e o investimento boa parte do resto. O uso industrial é minoritário mas difícil de substituir.
Em eletrónica, o ouro é usado em contactos e no fio que liga um chip ao seu encapsulamento. Não é o melhor condutor — a prata e o cobre superam-no — mas é o único que não se oxida, e um contacto oxidado deixa de conduzir. A fiabilidade importa mais do que a condutividade.
Em medicina dentária empregam-se ligas de ouro pela sua inércia biológica e porque a sua dureza é parecida com a do esmalte, de modo que não desgastam o dente oposto.
Em aeroespacial, folhas de ouro de espessura micrométrica revestem superfícies para refletir o infravermelho e controlar a temperatura. Os espelhos do telescópio James Webb levam um revestimento de ouro de cerca de 100 nanómetros, porque o ouro reflete o infravermelho melhor do que o alumínio ou a prata.
Em medicina, certos compostos de ouro foram usados contra a artrite reumatoide, e as nanopartículas de ouro são um campo ativo em diagnóstico e tratamento oncológico.
Quanto ouro existe?
Todo o ouro extraído ao longo da história humana estima-se em cerca de 210 000 toneladas. Fundido num único bloco, esse ouro formaria um cubo de cerca de 22 metros de lado.
O número é pequeno precisamente porque o ouro não se destrói nem se consome. Quase todo o que foi extraído continua a existir sob alguma forma: joias, lingotes de banco central, componentes eletrónicos. Uma aliança atual pode conter átomos que passaram por uma moeda romana.
Na crosta terrestre a abundância é de cerca de 4 partes por mil milhões, o que o coloca entre os elementos mais raros. E no entanto há uma anomalia: devia haver ainda menos.
Durante a formação do planeta, o ouro é siderófilo — afim ao ferro — e deve ter-se afundado quase por completo para o núcleo com ele. O ouro acessível na crosta provém provavelmente de um bombardeamento de meteoritos posterior à formação do núcleo, há cerca de 3 900 milhões de anos.
O ouro que usamos não veio com a Terra: chegou depois.