العلماء يحولون الماء إلى معدن ذهبي لامع

في تجربة إصلاح العقل ، حول العلماء المياه النقية إلى معدن لبضع ثوانٍ عابرة ، مما سمح للسائل بتوصيل الكهرباء.

يمكن للمياه غير المفلترة أن توصل الكهرباء بالفعل – مما يعني أن الإلكترونات سالبة الشحنة يمكن أن تتدفق بسهولة بين جزيئاتها – لأن الماء غير المفلتر يحتوي على أملاح ، وفقاً لبيان حول الدراسة الجديدة. ومع ذلك ، يحتوي الماء المنقى على جزيئات الماء فقط ، والتي تظل إلكتروناتها الخارجية مرتبطة بذراتها المحددة ، وبالتالي لا يمكنها التدفق بحرية عبر الماء.

نظريًا ، إذا مارس المرء ضغطًا كافيًا على الماء النقي ، فإن جزيئات الماء سوف تسحق معًا وتتداخل أصداف التكافؤ ، وهي الحلقة الخارجية للإلكترونات المحيطة بكل ذرة. سيسمح هذا للإلكترونات بالتدفق بحرية بين كل جزيء وسيحول الماء تقنيًا إلى معدن. 

تكمن المشكلة في أنه من أجل سحق الماء في هذه الحالة المعدنية ، يحتاج المرء إلى 15 مليون ضغط جوي (حوالي 220 مليون رطل لكل بوصة مربعة) ، كما قال مؤلف الدراسة بافيل جونغفيرث ، الكيميائي الفيزيائي في الأكاديمية التشيكية للعلوم في براغ ، لـ Nature News & Comment.

لهذا السبب، الجيوفيزياء يشك أن هذا تحول المياه المعدنية قد تكون موجودة في النوى الكواكب الضخمة مثل المشتري ،نبتون و أورانوس، وفقا لأخبار الطبيعة.

لكن يونغفيرث وزملاؤه تساءلوا عما إذا كان بإمكانهم تحويل الماء إلى معدن بوسائل مختلفة ، دون خلق الضغوط السخيفة الموجودة في قلب كوكب المشتري. قرروا استخدام الفلزات القلوية، التي تشمل عناصر مثل الصوديوم والبوتاسيوم وعقد واحد فقط الإلكترون في قذائف التكافؤ. تميل الفلزات القلوية إلى “التبرع” بهذا الإلكترون إلى ذرات أخرى عند تكوين روابط كيميائية ، لأن “فقدان” هذا الإلكترون الوحيد يجعل المعدن القلوي أكثر استقرارًا.

يمكن أن تنفجر الفلزات القلوية عند تعرضها للماء ، وقد درس جونغويرث وزملاؤه بالفعل هذه التفاعلات الدرامية في الماضي . لكنهم افترضوا أنه إذا تمكنوا بطريقة ما من تجنب الانفجار ، فيمكنهم استعارة الإلكترونات من الفلزات القلوية واستخدام تلك الإلكترونات لتحويل الماء إلى فلز.في تجربة جديدة ، عرّض العلماء قطرات من المعدن لبخار الماء في غرفة مفرغة ، مما حول الماء إلى معدن لبضع ثوان.

في تجربتهم الجديدة ، الموصوفة في تقرير نُشر يوم الأربعاء (28 يوليو) في مجلة Nature ، فعل الفريق ذلك بالضبط. في التجربة ، وضعوا حقنة مليئة بالصوديوم والبوتاسيوم في حجرة مفرغة ، وعصروا قطرات صغيرة من المعادن ، التي تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة ، ثم عرّضوا القطرات المعدنية المذكورة لكمية ضئيلة من بخار الماء. شكل الماء غشاء 0.000003 بوصة (0.1 ميكرومتر) على سطح القطرات المعدنية ، وعلى الفور ، بدأت الإلكترونات من المعادن في الاندفاع إلى الماء.

لكي تنجح التجربة ، كان على الإلكترونات أن تتحرك أسرع من حدوث تفاعل انفجاري ، حسبما قال جونغويرث لمجلة Nature News. وبمجرد أن تحركت الإلكترونات من الفلزات القلوية إلى الماء ، حدث شيء لا يصدق: لبضع لحظات قصيرة ، تحول الماء إلى اللون الأصفر الذهبي اللامع. باستخدام التحليل الطيفي ، تمكن الفريق من إظهار أن الماء الأصفر اللامع كان في الواقع معدنيًا. 

قال مؤلف الدراسة روبرت سايدل ، رئيس مجموعة المحققين الشباب في جامعة هومبولت في برلين: “لا تُظهر دراستنا أن المياه المعدنية يمكن إنتاجها بالفعل على الأرض فحسب ، بل تميز أيضًا الخصائص الطيفية المرتبطة ببريقها المعدني الذهبي الجميل”. البيان. وأضاف “يمكنك أن ترى انتقال المرحلة إلى الماء المعدني بالعين المجردة”.Advertisement

قال جونغويرث لموقع Nature News & Comment: “كان الأمر رائعًا ، مثل [عندما] تكتشف عنصرًا جديدًا”.

نُشر في الأصل على Live Science.