Científicos crean 'agua metálica'

¿Qué pasa si convertimos el agua en algo metálico? ¿Cómo es posible? ¿Sigue siendo buen conductor de la electricidad?

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NATURE

En principio, o mejor dicho, en teoría, los materiales aislantes pueden hacerse metálicos aplicándoles presión. En el caso del agua pura, se estima que requiere una presión de 48 Mbars (aproximadamente 48 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar), que está más allá de las capacidades experimentales actuales y solo puede existir en el interior de grandes planetas o estrellas. Sin embargo, un equipo de investigadores del Institute of Organic Chemistry and Biochemestry (IOCB) de Praga ha conseguido este efecto para crear un mejor conductor.

Los científicos convirtieron agua purificada en metal y condujeron electricidad a través del líquido durante unos segundos. El agua sin filtrar ya contiene sal, por lo que puede conducir electricidad. Sin embargo, el agua purificada contiene solo moléculas de agua, cuyos electrones más externos permanecen unidos a los especificados; por lo tanto, no pueden fluir libremente en el agua. En teoría, cuando se aplica suficiente presión al agua pura, las moléculas de agua se trituran y la capa de valencia, que es el anillo más externo de electrones que rodea a cada átomo, se superpone. Esto permite que los electrones fluyan libremente entre cada molécula, convirtiendo técnicamente el agua en un metal. Y es lo que han logrado.

¿Podrían aplastar al agua y convertirla al estado metálico sin esa barbaridad de millones de atmósferas de presión? ¿Qué pasaría si añadimos agua al metal? Este fue el punto de partida.

Para ello, emplearon metales alcalinos, que incluyen elementos como sodio y potasio y contienen solo un electrón en sus capas de valencia. Los metales alcalinos tienden a "donar" este electrón a otros átomos cuando forman enlaces químicos, porque la "pérdida" de ese electrón solitario hace que el metal alcalino sea más estable.


En el experimento, colocaron una jeringa llena de sodio y potasio en una cámara de vacío, exprimieron pequeñas gotas de los metales y luego expusieron dichas gotas de metal a una pequeña cantidad de vapor de agua. El agua formó una película de 0,000003 pulgadas (0,1 micrómetros) sobre la superficie de las gotitas de metal e inmediatamente, los electrones de los metales comenzaron a precipitarse hacia el agua.

 

Al entrar en contacto, los electrones y cationes metálicos (iones cargados positivamente) fluyeron hacia el agua desde la aleación. Esto no solo le dio al agua un brillo dorado, sino que hizo que el agua fuera conductora, tal como deberíamos ver en el agua pura metálica a alta presión.

El hito científico se confirmó usando espectroscopía de reflexión óptica y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X de sincrotrón. Las dos propiedades, el brillo dorado y la banda conductora, ocupaban dos rangos de frecuencia diferentes, lo que permitió identificarlos con claridad.


"¡Se puede ver la transición de fase a agua metálica a simple vista! La gota plateada de sodio-potasio se cubre con un brillo dorado, que es muy impresionante", aclara Robert Seidel, supervisor de los experimentos. "Nuestro estudio no sólo muestra que en la Tierra se puede producir agua metálica, sino que también caracteriza las propiedades espectroscópicas asociadas con su hermoso brillo metálico dorado".

¿Qué aplicaciones tendrá esta tecnología? Pronto lo sabremos.

 


Referencia: P.E. Mason et al. 2021. Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution. Nature 595, 673-676; doi: 10.1038/s41586-021-03646-5

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme en ladymoon@gmail.com

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