Philip E. Mason
Esta nova descoberta ajuda a entender o estado de transição da água e pode vir a ser importante no estudo de planetas como Neptuno ou Urano.
Numa experiência alucinante, cientistas conseguiram transformar água purificada num metal dourado e brilhante durante alguns segundos. O estudo foi publicado na Nature a 28 de Julho.
A água purificada é um isolante quase perfeito. Apesar de a água encontrada na natureza conduzir electricidade, isso deve-se às impurezas que se dissolvem em iões que permitem que uma corrente circule. Já a água purificada tem apenas moléculas de água e só fica “metalizada” em pressões tão altas que esmaguem os átomos juntos até que estes comecem a partilhar os electrões externos.
Essa pressão seria impossível de recriar num laboratório, já que seriam necessárias 15 milhões de atmosferas de pressão, cerca de 220 milhões psi, segundo Pavel Jungwirth, um físico-químico na Academia Checa de Ciências e líder do estudo. Por esta razão, os geofísicos acham que os centros de planetas como Neptuno ou Urano podem ter água num estado metálico e que o hidrogénio metálico de alta pressão pode ser um super-condutor.
Já que os cientistas não tinham 15 milhões de atmosferas à mão para poderem pôr a hipótese à prova, tiveram de procurar soluções alternativas. Colocar água purificada em contacto com um metal alcalino – neste caso, uma liga de sódio e potássio – acabou por ser a resposta que os investigadores procuravam.
Os metais alcalinos têm apenas um electrão de valência e costumam “doar” este electrão a outros átomos quando formam ligações químicas, já que a “perda” desse electrão torna o metal mais estável.
Estes metais podem explodir quando entram em contacto com água, mas a equipa já tinha estudado estas reacções e mediu o timing crucial para evitar uma explosão, de acordo com a Cosmos Magazine. Em 2015, os investigadores precisaram de uma varanda no Instituto porque não tiveram acesso a um laboratório. “Isso deixou toda a gente zangada. Nós pedimos: podemos ter a varanda para fazer explosões?“, recorda Jungwirth à Nature.
Felizmente, para esta experiência, não foram precisas nenhumas varandas prontas para explodir. Os cientistas colocaram uma seringa com sódio e potássio numa câmara de vácuo e espremeram pequenas gotas dos metais, que estavam líquidos à temperatura ambiente, e depois expuseram essas gotas a uma pequena quantidade de vapor de água.
A água criou um filme de 0,1 micrómetros na superfície das gotas de metal e os electrões dos metais começaram a juntar-se à água imediatamente. Isto acabou por dar um brilho dourado à água e tornou-a uma condutora eléctrica durante alguns segundos – tal como acontece quando a água purificada é exposta a grandes pressões.
“O nosso estudo não só mostrou que a água metálica pode realmente ser produzida na Terra, como também caracteriza as propriedades espectroscópicas associadas ao seu lindo brilho dourado metálico. Podemos ver a transição para água metálica a olho nu“, afirmou o co-autor Robert Seidel, da Universidade de Berlim, num comunicado.
Já Pavel Jungwirth descreve a experiência como “incrível” à Nature e uma lembrança de que a ciência pode ser divertida, nesta que foi uma pausa do seu trabalho diário de fazer simulações num computador. “Foi como se tivéssemos descoberto um novo elemento. Não é algo que dá dinheiro, mas é algo que podemos fazer aos fins-de-semana”, revela.
Para além de dar um melhor conhecimento sobre a fase de transição da água para metal aqui na Terra, esta descoberta pode também ser importante para estudar as condições de altas pressões noutros planetas.
Quando a água dissolve “impurezas”, passam a existir iões com grande liberdade de movimentos e não eletrões livres, algo muito distinto do conceito de eletrões livres.
O conceito de eletrões livres aplica-se aos metais e não à agua, no contexto a que se referem na 2ª frase do 3º paragrafo.
Sugiro que alterem a expressão “eletrões livres” por iões.
Caro leitor,
Obrigado pelo reparo, está corrigido.