
Os cientistas transformaram a água pura em um metal
A água pura é um isolador quase perfeito.
Sim, a água encontrada na natureza conduz a eletricidade – mas isso é por causa das impurezas, que se dissolvem em íons livres que permitem que uma corrente elétrica flua. A água pura só se torna “metálica” – eletronicamente condutiva – a pressões extremamente altas, além de nossas habilidades atuais para produzir em um laboratório.
Mas, como os pesquisadores demonstraram pela primeira vez em 2021, não são apenas as altas pressões que podem induzir essa metalicidade em água pura.
Ao colocar a água pura em contato com um metal alcalino de compartilhamento de elétrons-neste caso, uma liga de sódio e potássio-partículas carregadas de movimento livre pode ser adicionado, girando a água metálica.
A condutividade resultante dura apenas alguns segundos, mas é um passo significativo para poder entender essa fase da água estudando -a diretamente.
“Você pode ver a transição de fase para a água metálica a olho nu!” O físico Robert Seidel, de Helmholtz-Zentrum Berlin für materialien und Energie na Alemanha explicado em 2021, quando a pesquisa foi publicada.
“A gotícula prateada de sódio-potássio se cobre com um brilho dourado, o que é muito impressionante”.
https://www.youtube.com/watch?v=0nnowb_1isc
Sob pressões altas o suficiente, praticamente qualquer material poderia teoricamente se tornar condutor.
A idéia é que, se você apertar os átomos com força suficiente, os orbitais dos elétrons externos começariam a se sobrepor, permitindo que eles se movam. Para a água, essa pressão é de cerca de 48 megabares – pouco menos de 48 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra no nível do mar.
Embora as pressões que excedam isso tenham sido geradas em laboratório, essas experiências seriam inadequadas para o estudo da água metálica. Assim, uma equipe de pesquisadores liderados pelo químico orgânico Pavel Jungwirth, da Academia Tcheca de Ciências em Tchechia, recorreu aos metais alcalinos.
Essas substâncias liberam seus elétrons externos com muita facilidade, o que significa que eles podem induzir as propriedades de compartilhamento de elétrons da água pura altamente pressurizada sem as altas pressões.
Há apenas um problema: os metais alcalinos são altamente reativos com água líquida, às vezes até o ponto de explosividade (há um Vídeo muito legal abaixo).
Coloque o metal na água e você vai conseguir um kaboom.
https://www.youtube.com/watch?v=ji__jy7pqom
A equipe de pesquisa encontrou uma maneira muito bacana de resolver esse problema. E se, em vez de adicionar o metal à água, a água fosse adicionada ao metal?
Em uma câmara de vácuo, a equipe começou extrudando a partir de um bico uma pequena mancha de liga de sódio-potássio, que é líquida à temperatura ambiente e com muito cuidado um filme fino de água pura usando deposição de vapor.
Após o contato, os elétrons e cátions de metal (íons carregados positivamente) fluíram para a água da liga.
Isso não apenas deu à água um brilho dourado, mas girou a água condutora – assim como deveríamos ver em água pura metálica em alta pressão.
Isso foi confirmado usando espectroscopia de reflexão óptica e espectroscopia de fotoelétrons de raios X síncrotron.
As duas propriedades – o brilho dourado e a banda condutora – ocupavam dois faixas de frequência diferentes, o que permitia que ambos fossem identificados claramente.
Além de nos dar uma melhor compreensão dessa transição de fase aqui na Terra, a pesquisa também pode permitir um estudo próximo de condições extremas de alta pressão dentro de grandes planetas.
Nos planetas de gelo do sistema solar, Netuno e Urano, por exemplo, acredita -se que o hidrogênio metálico líquido gire. E é apenas Júpiter em que as pressões são consideradas altas o suficiente para metalicizar a água pura.
A perspectiva de ser capaz de replicar as condições dentro do colossus planetário do nosso sistema solar é realmente emocionante.
“Nosso estudo não apenas mostra que a água metálica pode realmente ser produzida na Terra, mas também caracteriza as propriedades espectroscópicas associadas ao seu belo brilho metálico dourado”. Seidel disse.
A pesquisa foi publicada em Natureza.