Ученые показали, как чистая вода становится «металлической», что крайне сложно сделать в условиях Земли.

В природе вода проводит электричество, но это происходит из-за содержащихся в ней примесей, что позволяет течь электрическому току. В это же время, чистая вода становится «металлической» (или электропроводящей) только в условиях чрезвычайно высокого давления, которое сложно повторить в лабораторных условиях.

Но пару лет назад исследователи выяснили, что не только экстремальное давление может вызвать металличность в чистой воде. Процесс можно запустить если смешать чистую воду с щелочным металлом, в данном случае со сплавом натрия и калия. В таком случае проводимость сохраняется всего несколько секунд, но это значительный шаг для науки.

При достаточно сильном давлении почти каждый материал может стать проводящим, как говорит теория.

Идея заключается в том, что если можно сжать атомы вместе достаточно сильно, орбиталии внешних электронов начнут перекрываться, позволяя им перемещать. Для этого вода должна подвергнуться давлению около 48 мегабар. К примеру, атмосферное давление на Земле на уровне моря меньше в 48 млн раз.

Несмотря на то, подобное давление было создано в лабораторных условиях, но они не подходили для изучения металлической воды. Поэтому команда под руководством химика-органика Павла Юнгвирта из Чешской академии наук в Чехии обратилась к щелочным металлам.

Дело в том, что такие вещества очень легко высвобождают свои внешние электроны, поэтому могут вызывать процесс обмена электронами в чистой воде под высоким давление, но без высокого давления. Правда, эксперимент столкнулся с серьезной проблемой: щелочные металлы бурно реагируют жидкую воду, иногда все заканчивается взрывами. Исследователи нашли великолепное решение этой проблемы. Они вместо добавления металла в воду решили добавить воду к металлу.

В камере с вакуумом команда вначале получила каплю натриево-калиевого сплава, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. После этого на каплю добавили тончайшую пленку чистой воды.

При контакте электроны и катионы металлов (положительно заряженные ионы) перетекали в воду из сплава. Процесс не только придал воде золотистый цвет, но и сделал воду проводящей, как происходит при экстремальном давлении.

Результаты исследованию дают лучшее понимание такого фазового перехода, что позволяет изучить условия на крупнейших планетах Солнечной системы.

К примеру, на ледяных гигантах Нептуне и Уране циркулирует жидкий металлический водород. И только на Юпитере присутствует достаточное давление, чтобы металлизировать чистую воду.