Científicos lograron transformar el agua en un metal brillante y, aunque fue por unos segundos, los investigadores demostraron por primera vez en 2021 que las altas presiones no son las únicas condiciones que pueden inducir metalicidad en el agua pura.
¿Cómo lograron transformar el agua pura en metal?
De acuerdo con los resultados publicados en la revista especializada Nature, los investigadores pusieron una gota de agua pura en contacto con un metal alcalino que comparte electrones. En este caso, se trató de una aleación de sodio y potasio a la que se puede agregar partículas cargadas de movimiento libre, lo que convierte el agua en metal.
La conductividad resultante sólo dura un par de segundos, pero de acuerdo con el físico Robert Seidel, este hallazgo es un paso importante para poder comprender esta fase del agua estudiándola directamente.
“¡Puedes ver la transición de fase a agua metálica a simple vista! La gota plateada de sodio y potasio se cubre con un brillo dorado, que es muy impresionante”
Robert Seidel, investigador de Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie en Alemania
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Pavel Jungwirth, químico físico de la Academia Checa de Ciencias, afirma que contemplar cómo el agua adquiría un brillo dorado fue unos de los momentos culminantes de su carrera. “Es un avance importantísimo”, valora Peter Edwards, químico de la Universidad de Oxford.
¡Así fue el experimento del “agua metálica”!
En una cámara de vacío, el equipo comenzó por extruir (expandir) de una boquilla una pequeña gota de aleación de sodio y potasio, que es líquida a temperatura ambiente, y añadió cuidadosamente una fina película de agua pura mediante deposición de vapor.
Al contacto, los electrones y los cationes metálicos fluyeron hacia el agua desde la aleación. Esto no sólo le dio al agua un brillo dorado, sino que la volvió conductora, tal como en el agua pura metálica a alta presión. Esto se confirmó usando espectroscopía de reflexión óptica y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X de sincrotrón.
¿Por qué sucede este fenómeno espectacular?
Al apretar los átomos lo suficiente, los orbitales de los electrones externos comenzarían a superponerse, permitiéndoles moverse. Para el agua, esta presión es de alrededor de 48 megabares, poco menos de 48 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar.
Si bien se han generado presiones que exceden esto en un entorno de laboratorio, tales experimentos no serían adecuados para estudiar el agua metálica. Por eso, los investigadores se centraron en los metales alcalinos. Estas sustancias liberan sus electrones externos con mucha facilidad y podrían inducir las propiedades de intercambio de electrones del agua pura altamente presurizada sin las altas presiones.
¡Hay un problema para convertir agua en metal!
Los metales alcalinos, como los que se usaron en el experimento para convertir agua en metal, son muy reactivos con el agua líquida, a veces incluso hasta el punto de explotar. Publicaciones científicas como la revista Science retomaron un video en el que se deja caer metal en el agua y esta muestra explota.
Basados en este experimento, los científicos agregaron el agua al metal en lugar de agregar el metal al agua. “Nuestro estudio no sólo muestra que el agua metálica se puede producir en la Tierra, sino que también caracteriza las propiedades espectroscópicas asociadas con su hermoso brillo metálico dorado”, dijo Seidel.
