Учените са превърнали чистата вода в минерал – ето видео: ScienceAlert

Чистата вода е почти перфектен изолатор.

Да, водата, открита в природата, провежда електричество, но това се дължи на примесите в нея, които се разтварят в свободни йони, които позволяват протичането на електрически ток. Чистата вода става „минерална“ – електропроводима – само при изключително високи налягания, надхвърлящи настоящите ни лабораторни производствени възможности.

Но, както изследователите демонстрираха за първи път през 2021 г., не само високото налягане може да стимулира този минерал в чистата вода.

Чрез поставяне на чиста вода в контакт с алкален метал с споделяне на електрони – в този случай сплав от натрий и калий – могат да се добавят свободно движещи се заредени частици, превръщайки водата в метал.

Получената проводимост продължава само няколко секунди, но е важна стъпка към разбирането на тази фаза на водата, като я изучавате директно.

„Можете да видите етапа на преход към минерална вода с просто око!“ Физикът Робърт Зайдел от Центъра за материали и енергия Хелмхолц Берлин в Германия да обясни През 2021 г., когато беше публикувано изследването.

„Сребърната натриево-калиева капка се покрива със златист блясък, което е много впечатляващо.“

border-frame=“0″ allow=“акселерометър; autoplay; запис в клипборда; криптирана медия; жироскоп; картина в картина; уеб споделяне“allowfullscreen>

При достатъчно високо налягане почти всеки материал може теоретично да стане проводник.

Идеята е, че ако притиснете атомите един към друг достатъчно плътно, орбиталите на най-външните електрони ще започнат да се припокриват, позволявайки им да се движат. За водата това налягане е около 48 мегабара, малко под 48 милиона пъти атмосферното налягане на Земята на морското равнище.

Докато налягането, надвишаващо това, е генерирано в лабораторни условия, подобни експерименти не биха били подходящи за изследване на минерални води. Така екип от изследователи, ръководен от органичния химик Павел Юнгвирт от Чешката академия на науките в Чешката република, се обърна към алкалните метали.

Тези материали освобождават своите най-външни електрони много лесно, което означава, че могат да индуцират свойствата за споделяне на електрони на чистата вода под високо налягане без необходимост от високо налягане.

Има само един проблем: алкалните метали реагират драматично с течна вода, понякога до точката на експлозия (там… Наистина страхотно видео по-долу).

Пуснете метала във водата и ще получите кабум.

border-frame=“0″ allow=“акселерометър; autoplay; запис в клипборда; криптирана медия; жироскоп; картина в картина; уеб споделяне“allowfullscreen>

Изследователският екип намери много готин начин за решаване на този проблем. Ами ако към метала се добави вода, вместо металът да се добави към водата?

Във вакуумна камера екипът започна с изхвърляне на малка капка натриево-калиева сплав от дюза, която е течност при стайна температура, и след това много внимателно добави тънък слой чиста вода, използвайки отлагане на пари.

При контакт електрони и метални катиони (положително заредени йони) изтичаха във водата от сплавта.

Това не само придава на водата златист блясък, но я прави проводима – точно както трябва да видим в чистата минерална вода при високо налягане.

Това беше потвърдено с помощта на спектроскопия на оптично отражение и синхротронна рентгенова спектроскопия.

Двете характеристики – златният блясък и проводящата лента – заемат две различни честотни ленти, което им позволи да бъдат ясно идентифицирани.

Освен че ни дава по-добро разбиране на този фазов преход тук на Земята, изследването може също така да позволи по-внимателно проучване на екстремните условия на високо налягане в големите планети.

Смята се, че в ледените планети на Слънчевата система, Нептун и Уран, например, течният метален водород се върти във вихър. Юпитер е единствената планета, на която се смята, че налягането е достатъчно високо, за да минерализира чистата вода.

Перспективата да можем да възпроизведем условията вътре в гигантска планета в нашата слънчева система е наистина вълнуваща.

„Нашето изследване не само показва, че минералната вода наистина може да се произвежда на Земята, но също така характеризира спектралните свойства, свързани с нейния красив златист метален блясък.“ – каза Зайдел.

Изследването е публикувано в природа.

Предишна версия на тази статия беше публикувана през юли 2021 г.