Quanto pubblicato su Nature il 5 agosto sembrerebbe avere a che fare con un qualche strano esperimento di alchimia, eppure dei ricercatori sono riusciti a dare all’acqua tutte le proprietà degli elementi metallici.
Vediamo insieme come l’acqua è stata trasformata in un metallo.
L’esperimento dell’acqua trasformata in metallo
I ricercatori sono riusciti a raggiungere questo risultato formando un sottile strato d’acqua intorno a metalli alcalini.
I metalli alcalini sono elementi che fanno parte del gruppo I della tavola periodica e di conseguenza possono cedere un elettrone più facilmente.
L’acqua è rimasta in questo stato metallico solo per pochi secondi, ma l’esperimento non ha richiesto l’alta pressione normalmente necessaria per trasformare materiali non metallici in metalli conduttivi elettricamente.
Cosa ci dice la natura
Normalmente la maggior parte dei materiali potrebbero diventare metallici se sottoposti ad una grande pressione.
Le molecole e gli atomi possono essere compressi così strettamente tra loro da iniziare a condividere gli elettroni più esterni.
Questa condivisione porterebbe gli elettroni a muoversi tra un atomo e l’altro, conducendo così elettricità come farebbe un pezzo di rame o ferro.
I geofisici pensano che il centro di pianeti con grande massa come Nettuno o Urano possano ospitare acqua in questo stato metallico.
Inoltre si pensa che l’idrogeno metallico a queste alte pressioni possa diventare un superconduttore capace di condurre elettricità senza alcuna resistenza.
Per trasformare l’acqua in metallo ci vorrebbe una pressione di ben 15 milioni di atmosfere.
Tale pressione è impossibile da raggiungere in laboratorio, motivo per cui è stato necessario trovare un metodo alternativo.
Un metodo alternativo per trasformare l’acqua in metallo
Gli autori di questo esperimento, tuttavia hanno ottenuto il risultato utilizzando un metodo alternativo.
I ricercatori hanno pensato che l’acqua potesse prendere in prestito un elettrone dai metalli alcalini.
Come detto in precedenza, questi elementi che includono anche sodio e potassio tendono a donare i loro elettroni più esterni.
Già un precedente esperimento aveva dimostrato come un comportamento simile è ottenibile con l’ammoniaca.
Il team di questo esperimento ha tentato lo stesso approccio utilizzando però l’acqua.
La problematica della reattività dei metalli alcalini e acqua
C’è stata però una complicazione da aggirare, i metalli alcalini a contatto con l’acqua tendono ad esplodere.
Questo problema è stato risolto tramite un’accurata progettazione dell’esperimento che ha rallentato drasticamente la reazione e l’ha resa non esplosiva.
I ricercatori hanno riempito una siringa con una miscela liquida di sodio e potassio a temperatura ambiente e posta in una camera a vuoto.
Successivamente hanno usato la siringa per formare goccioline di miscela metallica poi esposta a piccole quantità di vapore acqueo.
L’acqua ha così formato uno strato attorno alle gocce con uno spessore di un decimo di micrometro.
Gli elettroni si sono poi diffusi dalla miscela all’acqua insieme a ioni metallici positivi rendendo quest’ultima dorata nel giro di pochi secondi.
Il tempismo è cruciale
Un esperimento fatto a Berlino utilizzando radiazioni di sincrotone nel campo dei raggi X conferma che il campione ha prodotto le firme attese dall’acqua metallica.
La chiave per evitare l’esplosione è stata trovare una finestra di tempo in cui la diffusione degli elettroni è stata più veloce della reazione tra acqua e metalli.
Il team è riuscito a raggiungere uno stato semi-stazionario dove la fisica della metallizzazione vince sulla chimica della decomposizione.
Avere il giusto tempismo è stato quindi fondamentale per la riuscita dell’esperimento.
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Questo articolo prende spunto e traduce parte dell’articolo di Nature: Water transformed into shiny, golden metal.
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