Пречистената вода е почти съвършеният изолатор.
Да, водата в околната среда е електропроводима, но това се дължи на примесите в нея – те се разтварят в свободни йони, които позволяват на електрическия поток да преминава свободно. Пречистената вода става „метална“ – т.е. електропроводима – при изключително високи налягания, които са отвъд нашите способности да възпроизведем в лабораторни условия.
Изследователи обаче показаха за първи път, че не само високите налягания могат да стимулират тази металичност в пречистената вода.
Когато пречистената вода влезе контакт с алкален метал със споделен електрон – в случая смес от натрий и калий – към нея могат да бъдат добавени свободно движещи се заредени частици, които да превърнат водата в метална.
Новообразуваната електропроводимост трае няколко секунди и представлява значителна стъпка напред по отношение на знанията ни за тази фаза на водата.
„Можете да видите този фазов преход към метална вода с невъоръжено око – казва физикът Робърт Сидел от Хелмхолц-центрум в Берлин (HZB). – Сребристата натриево-калиева капчица се покрива със златисто сияние, което е особено впечатляващо.“
На теория почти всеки материал, подложен на достатъчно високо налягане, би могъл да стане електропроводим. Идеята е, че ако притиснем атомите наистина здраво, орбиталите на външните електрони ще започнат да се припокриват, а това ще им позволи да се движат наоколо. При водата това налягане е 48 мегабара – малко под 48 млн. пъти атмосферното налягане на Земята при морското равнище.
Въпреки че налягане, по-голямо от това, е било генерирано в лабораторни условия, подобни експерименти биха били неподходящи за изучаването на металната вода. Ето защо екип от изследователи, ръководен от специалиста по органична химия Павел Юнгвирт от Чешката акадаемия на науките решават да насочат взора си към алкалните метали.
Тези субстанции освобождават външните си електрони изключително лесно, което означава, че биха могли да придобият свойствата на споделяне на електрони, характерни за пречистената вода под високо налягане без самото високо налягане. Съществува само един проблем – алкалните метали са изключително реактивни с течна вода, понякога дори могат да избухнат (както се вижда във видеото по-долу). Пуснете метала във вода и ефектът е следния:
Изследователите обаче разрешават този проблем по доста хитър начин. Вместо да добавят метала към водата, те добавят вода към метала. Първо, извличат от мундщук малка капчица натриево-калиева смес, която при стайни температури е течна. Впоследствие добавят внимателно тънък пласт пречистена вода чрез химическо отлагане.
При контакт електроните и металните катиони (положително заредените йони) потичат от сместа във водата. Така водата не само че придобива златисто сияние, но и става електропроводима – точно каквато би трябвало да бъде металната пречистена вода при високо налягане.
Това постижение ще хвърли повече светлина върху въпросния фазов преход тук на Земята. Освен това изследователите биха могли да изучат по-подробно и условията на изключително високо налягане в големите планети.
Смята се, че в ледените планети в Слънчевата система (като Нептун и Уран например) течният метален водород се завърта. Единствено налягането на Юпитер пък е достатъчно високо, за да придаде метални качества на чистата вода.
Перспективата, че ще можем да пресъздадем условията във вътрешността на този планетарен колос, е наистина вълнуваща.
Изследването е публикувано в Nature.
Източник: Science Alert
