Cientistas Transformaram Água Pura em Metal – E Há Vídeo
Água pura é um excelente isolante elétrico, quase perfeito.
No entanto, a água que encontramos na natureza é capaz de conduzir eletricidade. Isso acontece devido à presença de substâncias impuras que se dissolvem, formando íons livres que facilitam a condução de corrente elétrica. Interessantemente, a água pura só demonstra propriedades “metálicas”, ou seja, condutivas, sob pressões extremamente altas, que vão além da capacidade atual de reprodução em laboratório.
Contudo, em 2021, cientistas conseguiram um avanço significativo, provando que não é apenas a alta pressão que pode transformar água pura em metal líquido. Eles conseguiram isso colocando água pura em contato com uma liga de metais alcalinos, especificamente uma mistura de sódio e potássio. Esses metais têm a capacidade de compartilhar elétrons, e, ao entrar em contato com a água, transferem partículas carregadas que alteram as propriedades elétricas da água.
Essa mudança no estado da água, tornando-a condutiva, foi breve, durando apenas alguns segundos, mas foi um passo importante para o estudo direto desta fase da água.
Como descrito pelo físico Robert Seidel do Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, na Alemanha, essa transformação é visível a olho nu. Ele destacou em 2021 que “a gota prateada de liga de sódio-potássio se cobre com um brilho dourado, o que é muito impressionante.”
Teoricamente, sob pressão suficiente, quase qualquer substância poderia se tornar condutora. A teoria sugere que, ao comprimir os átomos o suficiente, as órbitas dos elétrons externos começam a se sobrepor, permitindo a mobilidade dos elétrons. Para a água, essa pressão crítica está em torno de 48 megabares, quase 48 milhões de vezes maior que a pressão atmosférica na superfície da Terra.
Embora tais pressões extremas já tenham sido alcançadas em laboratórios, elas não são adequadas para estudar a água metálica. Por isso, um grupo de pesquisa liderado pelo químico orgânico Pavel Jungwirth da Academia de Ciências da República Tcheca explorou uma alternativa com metais alcalinos. Esses materiais liberam seus elétrons externos facilmente, podendo induzir propriedades de compartilhamento de elétrons semelhantes às da água pura altamente pressurizada, mas sem a necessidade de pressões extremas.
Um grande desafio é que os metais alcalinos reagem violentamente com a água líquida, às vezes até de maneira explosiva. A simples mistura do metal com água resultaria em uma reação violenta.
Para contornar isso, a equipe de pesquisa adotou uma abordagem inovadora. Em vez de adicionar o metal à água, eles adicionaram água ao metal. Em uma câmara de vácuo, eles começaram liberando uma pequena quantidade de liga de sódio-potássio, que é líquida à temperatura ambiente, através de um bico. Em seguida, aplicaram cuidadosamente uma fina camada de água pura usando deposição a vapor.
Quando a água entrou em contato com a liga, elétrons e cátions metálicos (íons carregados positivamente) transferiram-se para a água da liga. Isso não apenas deu à água um brilho dourado, mas também a tornou condutora, como se espera da água pura metálica sob alta pressão.
Esse fenômeno foi confirmado através de espectroscopia de reflexão óptica e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X sincrotron. A cor dourada e a condutividade se manifestaram em diferentes faixas de frequência, permitindo uma identificação clara.
Além de aumentar nossa compreensão sobre essa transição de fase na Terra, a pesquisa também pode permitir estudos detalhados das condições de alta pressão em grandes planetas. Nos planetas gelados do Sistema Solar, como Netuno e Urano, acredita-se que haja hidrogênio metálico líquido. E somente em Júpiter as pressões são consideradas altas o suficiente para metalizar a água pura.
Seidel expressou entusiasmo sobre a possibilidade de replicar as condições encontradas nesses gigantes planetários do nosso Sistema Solar. Ele ressaltou, “Nosso estudo não apenas confirma que a água metálica pode ser criada na Terra, mas também descreve as características espectroscópicas associadas ao seu belo brilho dourado metálico.” [Science Alert]
