Durante un experimento notable, los científicos crearon una gota dorada de agua metálica.

A la izquierda hay una gota pura de mezcla de sodio-potasio, a la derecha hay una gota con una capa de agua en la que se disuelven los electrones liberados del metal, dándole un brillo metálico dorado. Préstamo Actuación artística de Tomáš Belloň / IOCB Praga

El agua limpia no es un buen conductor de electricidad. De hecho, es un aislante eléctrico. Para conducir la electricidad, el agua debe contener sales disueltas, por ejemplo, sin embargo, la conductividad de dicho electrolito es relativamente baja, varios órdenes de magnitud menor que la de los metales. ¿Es posible producir agua como, digamos, un alambre de cobre?

Los científicos han especulado que esto podría suceder en los núcleos de planetas grandes, donde la alta presión comprime las moléculas de agua hasta el punto en que sus capas de electrones comienzan a superponerse. En la actualidad, tal presión sobre la Tierra está más allá de la capacidad humana, por lo que se asumió que la producción de agua mineral en la tierra seguiría siendo un objetivo inalcanzable en el futuro previsible. Sin embargo, un equipo internacional de investigadores dirigido por Pavel Jungwirt de Praga ha desarrollado un nuevo método mediante el cual pudieron producir agua mineral en la tierra en cuestión de segundos. Su periódico fue publicado recientemente. Naturaleza:,

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Gota de sodio y potasio mezcla se expone al vapor de agua 10-4 mbar. Se forma una capa de agua sobre las gotas, en la que los electrones liberados del metal se disuelven, dándole un brillo metálico dorado. Préstamo: Phil Mason / ICOB Praga

La idea de aplicar una enorme presión para crear metal a partir del agua no es nueva. En principio, debería ser posible comprimir las moléculas de agua para que sus capas de electrones comiencen a superponerse, formando una denominada banda conductora que se asemeja a materiales metálicos. La presión requerida de 50 Mbps (aproximadamente 50 millones de veces más que la superficie de la Tierra) se puede encontrar en los núcleos de los grandes planetas, pero aún no somos capaces de alcanzarla en la Tierra.

Disolución de electrones

En colaboración con investigadores de la Universidad del Sur de California, el Instituto Fritz Haber y otros institutos, el equipo de Jungwirth desarrolló recientemente un método que les permitió producir agua mineral evitando la necesidad de alta presión. El método se basa en una investigación anterior de Pavel Jungwirth, que se centró en el comportamiento de los metales alcalinos en agua և amoníaco líquido. Inspirándose en soluciones de amoníaco líquido de metal alcalino, que se comportan como metal en altas concentraciones, los científicos decidieron conducir la banda de conducción no apretando moléculas de agua, sino disolviendo en masa los electrones liberados del metal alcalino. Sin embargo, al hacerlo, tuvieron que superar un obstáculo fundamental. Cuando el agua penetra, los metales alcalinos explotan inmediatamente.

La primera imagen muestra una gota pura de mezcla de sodio y potasio; En las siguientes imágenes vemos una gota expuesta al vapor de agua a una velocidad de 10-4 mbar. Se forma una capa de agua sobre las gotas, en la que los electrones liberados del metal se disuelven, dándole un brillo metálico dorado. Préstamo: Phil Mason / ICOB Praga

«Los derrames de sodio son uno de los experimentos escolares más populares», dijo en una serie de videos de YouTube. «Como saben, cuando se le cae un trozo de agua con sodio, no se obtiene agua metálica, sino una explosión directa que se lleva la máquina», dijo Jungwirth, quien dirige el Grupo IOC de Praga, que se especializa en modelado molecular. «Con el fin de contener esta química intensiva, con fines de laboratorio, bastante contraeficaz, lo abordamos de la manera opuesta. «En lugar de agregar un metal alcalino al agua, agregamos agua al metal».

Gota dorada de agua mineral

Dentro de la cámara de vacío, los científicos expusieron una gota de mezcla de sodio y potasio a una pequeña cantidad de vapor de agua, que comenzó a condensarse en su superficie. Los electrones liberados del metal alcalino se disuelven en la capa superficial del agua más rápido que la reacción química causada por la explosión. Fueron suficientes para superar el límite crítico de formación de conducción, produciendo así una solución metálica de agua que contiene, además de electrones, cationes alcalinos disueltos, hidróxido formado químicamente e hidrógeno.

Gota pura de mezcla de sodio y potasio. Préstamo: Phil Mason / ICOB Praga

«Debido a esto, pudimos crear una fina capa de solución acuosa metálica dorada que duró unos segundos. Fue suficiente para nosotros no solo verla con nuestros propios ojos, sino también medirla con espectrómetros», dijo. . Jungwirt, agregando: «Luego obtuvimos la principal evidencia de la presencia de agua metálica mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X en el Sincrotrón de Berlín».

Una gota de la mezcla de sodio y potasio se expone a vapor de agua de 10 a 4 mbar. Se formó una capa de agua sobre las gotas, en la que los electrones liberados del metal se disolvieron, dándole un brillo metálico dorado. Préstamo: Phil Mason / ICOB Praga

El estudio de los investigadores del COI en Praga y sus colegas no solo muestra que el agua mineral se puede preparar en condiciones terrestres, sino que también describe en detalle las propiedades espectroscópicas asociadas con su hermoso brillo metálico dorado.

Profesor Pavel Jungwirth, Jefe de Modelado Molecular, IOC, Praga. Préstamo: Thomas Bellon / IOCB Praga

Referencia. «Evidencia espectroscópica de una solución de agua metálica dorada» – Philip E. . Neumark, Stephan Thürmer, Robert Seidel, Bernd Winter, Stephen E. Bradforth y Pavel Jungwirth, 28 de julio de 2021, Naturaleza:,
DOI: 10.1038 / s41586-021-03646-5: