A água pura é um isolante quase perfeito.
Sim, a água encontrada na natureza conduz eletricidade, mas isso se deve às impurezas nela contidas, que se dissolvem em íons livres que permitem o fluxo da corrente elétrica. A água pura torna-se “mineral” – eletronicamente condutora – apenas em pressões extremamente altas, além das nossas atuais capacidades de produção laboratorial.
Mas, como os investigadores demonstraram pela primeira vez em 2021, não são apenas as altas pressões que podem estimular este mineral na água pura.
Ao colocar água pura em contacto com um metal alcalino que partilha electrões – neste caso uma liga de sódio e potássio – podem ser adicionadas partículas carregadas em movimento livre, transformando a água num metal.
A condutividade resultante dura apenas alguns segundos, mas é um passo importante para podermos compreender esta fase da água estudando-a diretamente.
“Você pode ver a fase de transição para a água mineral a olho nu!” Físico Robert Seidel, do Centro Helmholtz de Berlim para Materiais e Energia, na Alemanha explicar Em 2021, quando a pesquisa foi publicada.
“A gota prateada de sódio-potássio se cobre com um brilho dourado, o que é muito impressionante.”
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Sob pressões suficientemente altas, quase qualquer material pode, teoricamente, tornar-se um condutor.
A ideia é que se você comprimir os átomos com força suficiente, os orbitais dos elétrons mais externos começarão a se sobrepor, permitindo que eles se movam. Para a água, esta pressão é de cerca de 48 megabares, pouco menos de 48 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra ao nível do mar.
Embora pressões superiores a esta tenham sido geradas em laboratório, tais experimentos não seriam adequados para o estudo de águas minerais. Assim, uma equipe de pesquisadores liderada pelo químico orgânico Pavel Jungwirth, da Academia Tcheca de Ciências, na República Tcheca, voltou-se para os metais alcalinos.
Esses materiais liberam seus elétrons mais externos com muita facilidade, o que significa que podem induzir as propriedades de compartilhamento de elétrons da água pura e de alta pressão, sem a necessidade de altas pressões.
Só há um problema: os metais alcalinos reagem dramaticamente com a água líquida, às vezes a ponto de explodir (há… Vídeo muito legal abaixo).
Jogue o metal na água e você obterá kaboom.
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A equipe de pesquisa encontrou uma maneira muito legal de resolver esse problema. E se água fosse adicionada ao metal em vez de o metal ser adicionado à água?
Em uma câmara de vácuo, a equipe começou ejetando uma pequena gota de uma liga de sódio-potássio de um bocal, que é um líquido à temperatura ambiente, e depois adicionou com muito cuidado uma fina camada de água pura por meio de deposição de vapor.
Após o contato, elétrons e cátions metálicos (íons carregados positivamente) fluíram da liga para a água.
Isto não só deu à água um brilho dourado, mas também a tornou condutora – tal como deveríamos ver na água mineral pura a alta pressão.
Isto foi confirmado usando espectroscopia de refletância óptica e espectroscopia de raios X síncrotron.
As duas características – o brilho dourado e a faixa condutora – ocupam duas bandas de frequência diferentes, o que permitiu que fossem claramente identificadas.
Além de nos dar uma melhor compreensão desta transição de fase aqui na Terra, a investigação também poderá permitir um estudo mais detalhado das condições extremas de alta pressão no interior de grandes planetas.
Nos planetas gelados do sistema solar, Netuno e Urano, por exemplo, acredita-se que o hidrogênio metálico líquido gire em um vórtice. Júpiter é o único planeta onde se acredita que as pressões sejam altas o suficiente para mineralizar a água pura.
A perspectiva de sermos capazes de replicar as condições dentro de um planeta gigante no nosso sistema solar é verdadeiramente emocionante.
“Nosso estudo não apenas mostra que a água mineral pode de fato ser produzida na Terra, mas também caracteriza as propriedades espectrais associadas ao seu belo brilho metálico dourado.” Seidel disse.
A pesquisa foi publicada em natureza.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em julho de 2021.
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