水会变成闪亮的金色金属吗?具体的过程是什么呢?
简介:在一项实验中,科学家们将纯净水转化为金属,持续几秒钟,从而使液体导电。根据一项关于这项新研究的声明,未
在一项实验中,科学家们将纯净水转化为金属,持续几秒钟,从而使液体导电。
根据一项关于这项新研究的声明,未经过滤的水已经可以导电——这意味着带负电荷的电子可以很容易地在其分子之间流动——因为未经过滤的水含有盐分。然而,纯净水只包含水分子,其最外层的电子仍然与其指定的原子结合,因此它们不能在水中自由流动。
从理论上讲,如果对纯水施加足够的压力,水分子会挤压在一起,它们的价壳(围绕每个原子的最外层电子环)会重叠。这将使电子在每个分子之间自由流动,并在技术上将水变成金属。
问题在于,要将水压成这种金属状态,需要 1500 万个大气压(约 2.2 亿磅/平方英寸),研究作者、布拉格捷克科学院物理化学家 Pavel Jungwirth 告诉《自然新闻与评论》:“出于这个原因,地球物理学家怀疑这种水转化的金属可能存在于木星、海王星和天王星等巨大行星的核心中”据《自然新闻》报道。
但是 Jungwirth 和他的同事想知道他们是否可以通过不同的方式将水变成金属,而不会产生木星核心中发现的荒谬压力。他们决定使用碱金属,其中包括钠和钾等元素,并且在它们的价壳中只保留一个电子。碱金属在形成化学键时倾向于将这个电子“捐赠”给其他原子,因为该孤电子的“损失”使碱金属更加稳定。
据《宇宙》杂志报道,碱金属在遇水时会爆炸,而 Jungwirth 和他的同事过去实际上已经研究过这些剧烈的反应。但他们的理论是,如果他们能以某种方式避免爆炸,他们就可以从碱金属中借用电子,并利用这些电子将水变成金属。
在周三(7 月 28 日)发表在《自然》杂志上的一份报告中描述了他们的新实验,该团队就是这样做的。在实验中,他们将一个装有钠和钾的注射器放在真空室中,挤出在室温下呈液态的小金属滴,然后将这些金属滴暴露在微量的水蒸气中。水在金属液滴的表面形成了 0.000003 英寸(0.1 微米)的薄膜,来自金属的电子开始冲入水中。
Jungwirth 告诉《自然新闻》,为了让实验成功,电子的移动速度必须超过爆炸反应的速度。一旦电子从碱金属放大到水中,令人难以置信的事情发生了:在很短的时间内,水变成了闪亮的金黄色。使用光谱学,该团队能够证明亮黄色的水实际上是金属的。
“我们的研究不仅表明金属水确实可以在地球上产生,而且还表征了与其美丽的金色金属光泽相关的光谱特性,”该研究的作者、柏林洪堡大学青年研究小组负责人罗伯特·赛德尔说。该声明。“你可以用肉眼看到金属水的相变,”他补充道。
“这太棒了,就像你发现了一个新元素一样。”Jungwirth 告诉《自然新闻与评论》。
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