El agua pura es un aislante casi perfecto.
Sí, el agua que se encuentra en la naturaleza conduce electricidad, pero eso se debe a las impurezas que contiene, que se disuelven en iones libres que permiten que fluya la corriente eléctrica. El agua pura se vuelve “mineral” (electrónicamente conductora) sólo a presiones extremadamente altas, más allá de nuestras capacidades actuales de producción de laboratorio.
Pero, como demostraron los investigadores por primera vez en 2021, no son sólo las altas presiones las que pueden estimular este mineral en el agua pura.
Al poner agua pura en contacto con un metal alcalino que comparte electrones (en este caso una aleación de sodio y potasio), se pueden agregar partículas cargadas que se mueven libremente, convirtiendo el agua en un metal.
La conductividad resultante sólo dura unos segundos, pero es un paso importante para poder comprender esta fase del agua estudiándola directamente.
«¡La etapa de transición al agua mineral se puede ver a simple vista!» El físico Robert Seidel del Centro Helmholtz de Materiales y Energía de Berlín en Alemania para explicar En 2021 cuando se publicó la investigación.
«La gota plateada de sodio y potasio se cubre con un brillo dorado, lo cual es muy impresionante».
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Bajo presiones suficientemente altas, casi cualquier material puede, en teoría, convertirse en conductor.
La idea es que si aprietas los átomos lo suficientemente fuerte, los orbitales de los electrones más externos comenzarán a superponerse, permitiéndoles moverse. Para el agua, esta presión es de unos 48 megabares, poco menos de 48 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar.
Si bien en el laboratorio se han generado presiones superiores a esta, tales experimentos no serían adecuados para estudiar aguas minerales. Entonces, un equipo de investigadores dirigido por el químico orgánico Pavel Jungwirth de la Academia Checa de Ciencias en la República Checa recurrió a los metales alcalinos.
Estos materiales liberan sus electrones más externos con mucha facilidad, lo que significa que pueden inducir las propiedades de intercambio de electrones del agua pura a alta presión sin necesidad de altas presiones.
Solo hay un problema: los metales alcalinos reaccionan dramáticamente con el agua líquida, a veces hasta el punto de explotar (hay… Video realmente genial a continuación).
Deja caer el metal al agua y obtendrás kaboom.
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El equipo de investigación encontró una forma genial de resolver este problema. ¿Qué pasaría si se agregara agua al metal en lugar de que el metal se agregara al agua?
En una cámara de vacío, el equipo comenzó expulsando una pequeña gota de una aleación de sodio y potasio desde una boquilla, que es un líquido a temperatura ambiente, y luego añadió con mucho cuidado una fina capa de agua pura mediante deposición de vapor.
Al entrar en contacto, los electrones y los cationes metálicos (iones cargados positivamente) fluyeron hacia el agua desde la aleación.
Esto no sólo le dio al agua un brillo dorado, sino que también la hizo conductora, tal como ocurre con el agua mineral pura a alta presión.
Esto se confirmó mediante espectroscopia de reflectancia óptica y espectroscopia de rayos X sincrotrón.
Los dos elementos (el brillo dorado y la tira conductora) ocupan dos bandas de frecuencia diferentes, lo que permitió identificarlos claramente.
Además de brindarnos una mejor comprensión de esta transición de fase aquí en la Tierra, la investigación también podría permitir un estudio más detallado de las condiciones de presión extrema dentro de los planetas grandes.
En los planetas helados del sistema solar, Neptuno y Urano, por ejemplo, se cree que el hidrógeno metálico líquido gira alrededor. Júpiter es el único planeta donde se cree que las presiones son lo suficientemente altas como para mineralizar agua pura.
La perspectiva de poder replicar las condiciones dentro de un planeta gigante de nuestro sistema solar es realmente emocionante.
«Nuestro estudio no sólo muestra que realmente se puede producir agua mineral en la Tierra, sino que también caracteriza las propiedades espectrales asociadas con su hermoso brillo metálico dorado». Seidel dijo.
La investigación fue publicada en naturaleza.
Una versión anterior de este artículo se publicó en julio de 2021.
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