A tiszta víz szinte tökéletes szigetelő.
Igen, a természetben található víz vezeti az elektromosságot, de ez a benne lévő szennyeződések miatt van, amelyek szabad ionokká oldódnak, amelyek lehetővé teszik az elektromos áram áramlását. A tiszta víz csak rendkívül magas nyomáson válik „ásványivá” – elektronikusan vezetőképessé, ami meghaladja jelenlegi laboratóriumi gyártási lehetőségeinket.
De amint azt a kutatók 2021-ben először kimutatták, nem csak a magas nyomás stimulálja ezt az ásványt a tiszta vízben.
A tiszta víz elektronmegosztó alkálifémmel – jelen esetben nátrium és kálium ötvözetével – érintkezésbe hozásával szabadon mozgó töltött részecskék adhatók hozzá, így a víz fémmé alakul.
Az így létrejövő vezetőképesség csak néhány másodpercig tart, de ez egy fontos lépés afelé, hogy a víz ezen fázisát közvetlenül tanulmányozva megértsük.
„Szabad szemmel láthatja az ásványvízre való átmenet szakaszát!” Robert Seidel, a németországi Helmholtz Berlin Anyag- és Energiaközpont fizikusa megmagyarázni 2021-ben, amikor a kutatás megjelent.
„Az ezüst nátrium-kálium csepp aranyfényben borítja be magát, ami nagyon lenyűgöző.”
border-frame=”0″ allow=”gyorsulásmérő; automatikus lejátszás; írás vágólapra; titkosított adathordozó; giroszkóp; kép a képben; web-megosztás”allowfullscreen>
Elég nagy nyomás alatt elméletileg szinte bármilyen anyag vezetővé válhat.
Az ötlet az, hogy ha elég szorosan összenyomja az atomokat, a legkülső elektronok pályái átfedik egymást, lehetővé téve számukra a mozgást. A víz esetében ez a nyomás körülbelül 48 megabar, ami alig 48 milliószorosa a Föld légköri nyomásának tengerszinten.
Míg laboratóriumi körülmények között ezt meghaladó nyomás keletkezett, az ilyen kísérletek nem alkalmasak ásványvizek vizsgálatára. Így aztán Pavel Jungwirth, a Cseh Tudományos Akadémia szerves vegyésze által vezetett kutatócsoportja az alkálifémek felé fordult.
Ezek az anyagok nagyon könnyen felszabadítják a legkülső elektronjaikat, ami azt jelenti, hogy képesek kiváltani a tiszta, nagynyomású víz elektronmegosztási tulajdonságait anélkül, hogy nagy nyomásra lenne szükség.
Csak egy probléma van: az alkáli fémek drámai reakcióba lépnek a folyékony vízzel, néha akár felrobbannak is (vannak… Nagyon klassz videó lentebb).
Dobd a fémet a vízbe, és kapsz egy kaboomot.
border-frame=”0″ allow=”gyorsulásmérő; automatikus lejátszás; írás vágólapra; titkosított adathordozó; giroszkóp; kép a képben; web-megosztás”allowfullscreen>
A kutatócsoport nagyon klassz módszert talált a probléma megoldására. Mi lenne, ha vizet adnának a fémhez ahelyett, hogy a fém a vízhez?
Egy vákuumkamrában a csapat azzal kezdte, hogy egy fúvókából egy kis csepp nátrium-kálium ötvözetet lövellt ki, amely szobahőmérsékleten folyékony, majd nagyon óvatosan egy vékony réteg tiszta vizet adtunk hozzá gőzleválasztással.
Érintkezéskor elektronok és fémkationok (pozitív töltésű ionok) áramlottak a vízbe az ötvözetből.
Ez nem csak arany fényt adott a víznek, hanem vezetőképessé is tette a vizet – ahogy azt a nagy nyomású tiszta ásványvízben látni kell.
Ezt optikai reflexiós spektroszkópiával és szinkrotron röntgenspektroszkópiával igazoltuk.
A két jellemző – az aranyfényű csillogás és a vezető csík – két különböző frekvenciasávot foglal el, ami lehetővé tette azok egyértelmű azonosítását.
Amellett, hogy jobban megértjük ezt a fázisátalakulást itt a Földön, a kutatás lehetővé teheti a nagy bolygókon belüli extrém magas nyomású körülmények közelebbi tanulmányozását is.
A Naprendszer jeges bolygóin, a Neptunuszban és az Uránuszban például a folyékony fémes hidrogénről azt gondolják, hogy örvényben örvénylik. A Jupiter az egyetlen bolygó, ahol a nyomást elég magasnak tartják a tiszta víz ásványosításához.
Az a kilátás, hogy képesek leszünk megismételni a körülményeket egy óriásbolygó belsejében a Naprendszerünkben, valóban izgalmas.
„Tanulmányunk nemcsak azt mutatja, hogy ásványvíz valóban előállítható a Földön, hanem a gyönyörű arany fémes fényéhez kapcsolódó spektrális tulajdonságokat is jellemzi.” – mondta Seidel.
A kutatás ben jelent meg természet.
A cikk korábbi verziója 2021 júliusában jelent meg.
More Stories
A SpaceX Polaris Dawn űrszondájának legénysége a valaha volt legveszélyesebb űrsétára készül
Egy őskori tengeri tehenet evett meg egy krokodil és egy cápa a kövületek szerint
Egyforma dinoszaurusz-lábnyomokat fedeztek fel két kontinensen