Gli scienziati hanno trasformato l'acqua pura in un minerale: ecco un video: ScienceAlert

L’acqua pura è un isolante quasi perfetto.

Sì, l’acqua che si trova in natura conduce l’elettricità, ma ciò è dovuto alle impurità in essa contenute, che si dissolvono in ioni liberi che consentono il flusso della corrente elettrica. L’acqua pura diventa “minerale” – elettronicamente conduttiva – solo a pressioni estremamente elevate, oltre le nostre attuali capacità di produzione di laboratorio.

Ma, come hanno dimostrato per la prima volta i ricercatori nel 2021, non sono solo le alte pressioni a poter stimolare questo minerale nell’acqua pura.

Mettendo l’acqua pura a contatto con un metallo alcalino che condivide elettroni – in questo caso una lega di sodio e potassio – è possibile aggiungere particelle cariche che si muovono liberamente, trasformando l’acqua in un metallo.

La conduttività risultante dura solo pochi secondi, ma è un passo importante per poter comprendere questa fase dell'acqua studiandola direttamente.

“Puoi vedere la fase di transizione all’acqua minerale ad occhio nudo!” Il fisico Robert Seidel del Centro Helmholtz di Berlino per i materiali e l'energia in Germania spiegare Nel 2021 quando è stata pubblicata la ricerca.

“La gocciolina argentata di sodio e potassio si ricopre di un bagliore dorato, il che è davvero impressionante.”

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Sotto pressioni sufficientemente elevate, quasi tutti i materiali possono teoricamente diventare un conduttore.

L'idea è che se si stringono insieme gli atomi abbastanza strettamente, gli orbitali degli elettroni più esterni inizieranno a sovrapporsi, consentendo loro di muoversi. Per l’acqua, questa pressione è di circa 48 megabar, poco meno di 48 milioni di volte la pressione atmosferica terrestre al livello del mare.

Sebbene pressioni superiori a questa siano state generate in un ambiente di laboratorio, tali esperimenti non sarebbero adatti per lo studio delle acque minerali. Così un team di ricercatori guidato dal chimico organico Pavel Jungwirth dell’Accademia ceca delle scienze nella Repubblica ceca si è rivolto ai metalli alcalini.

Questi materiali rilasciano molto facilmente i loro elettroni più esterni, il che significa che possono indurre le proprietà di condivisione degli elettroni dell’acqua pura ad alta pressione senza la necessità di alte pressioni.

C'è solo un problema: i metalli alcalini reagiscono drammaticamente con l'acqua liquida, a volte fino al punto di esplodere (ci sono… Video davvero interessante qui sotto).

Lascia cadere il metallo nell'acqua e ottieni Kaboom.

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Il gruppo di ricerca ha trovato un modo molto interessante per risolvere questo problema. Cosa accadrebbe se al metallo venisse aggiunta acqua invece del metallo aggiunto all'acqua?

In una camera a vuoto, il team ha iniziato espellendo da un ugello una piccola goccia di una lega di sodio-potassio, che è un liquido a temperatura ambiente, e poi ha aggiunto con molta attenzione un sottile strato di acqua pura utilizzando la deposizione di vapore.

Al contatto, elettroni e cationi metallici (ioni caricati positivamente) fluivano nell'acqua della lega.

Ciò non solo conferiva all'acqua una lucentezza dorata, ma la rendeva conduttiva, proprio come dovremmo vedere nell'acqua minerale pura ad alta pressione.

Ciò è stato confermato utilizzando la spettroscopia di riflettanza ottica e la spettroscopia a raggi X di sincrotrone.

Le due caratteristiche – la lucentezza dorata e la striscia conduttiva – occupano due bande di frequenza diverse, il che ha permesso di identificarle chiaramente.

Oltre a fornirci una migliore comprensione di questa transizione di fase qui sulla Terra, la ricerca potrebbe anche consentire uno studio più approfondito delle condizioni estreme di alta pressione all’interno dei grandi pianeti.

Nei pianeti ghiacciati del sistema solare, Nettuno e Urano, ad esempio, si pensa che l'idrogeno metallico liquido ruoti attorno. Giove è l’unico pianeta in cui si ritiene che le pressioni siano sufficientemente elevate da mineralizzare l’acqua pura.

La prospettiva di poter replicare le condizioni all’interno di un pianeta gigante del nostro sistema solare è davvero entusiasmante.

“Il nostro studio non solo mostra che l’acqua minerale può effettivamente essere prodotta sulla Terra, ma caratterizza anche le proprietà spettrali associate alla sua bellissima lucentezza metallica dorata”. Ha detto Seidel.

La ricerca è stata pubblicata in natura.

Una versione precedente di questo articolo è stata pubblicata nel luglio 2021.