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scientifiques créent une solution d’eau métallique | Chimie, Chimie Physique

by Nouvelles

Les matériaux isolants peuvent en principe être métallisés par application de pression. Dans le cas de l’eau pure, on estime que cela nécessite une pression de 48 Mbars (environ 48 millions de fois la pression atmosphérique), ce qui dépasse les capacités expérimentales actuelles et peut n’exister qu’à l’intérieur des grandes planètes ou étoiles. Dans de nouvelles recherches, des chimistes de l’Institut de chimie organique et de biochimie de l’Académie tchèque des sciences et d’ailleurs ont découvert qu’une solution aqueuse métallique peut être préparée par dopage massif avec des électrons lors de la réaction de l’eau avec des métaux alcalins.

Une goutte de NaK pur exposée à la vapeur d’eau sous vide. Crédit image : Mason et al., doi : 10.1038 / s41586-021-03646-5.

« Jeter du sodium dans l’eau est l’une des expériences scolaires les plus populaires et le sujet de nombreuses vidéos YouTube », a déclaré l’auteur principal, le professeur Pavel Jungwirth, chercheur à l’Institut de chimie organique et de biochimie de l’Académie tchèque des sciences.

“Comme c’est bien connu, lorsque vous jetez un morceau de sodium dans l’eau, vous n’obtenez pas de l’eau métallique mais une explosion immédiate et substantielle qui détruit votre appareil.”

« Afin de contenir cette chimie intense et, pour le laboratoire, plutôt contre-productive, nous l’avons abordée à l’envers ; au lieu d’ajouter le métal alcalin à l’eau, nous avons ajouté l’eau au métal.

Le professeur Jungwirth et ses collègues de République tchèque, des États-Unis, d’Allemagne, d’Égypte et du Japon ont exposé une goutte d’alliage sodium-potassium (NaK) à une petite quantité de vapeur d’eau, qui a commencé à se condenser à sa surface.

“Notre expérience a été réalisée avec un alliage NaK liquide à température ambiante, s’égouttant à raison d’environ une goutte toutes les 10 s d’une microbuse dans une chambre à vide avec une pression de vapeur d’eau de fond réglable jusqu’à une fraction de millibar. , ont-ils expliqué.

« Sans vapeur d’eau dans la chambre à vide, les gouttes NaK n’ont qu’un éclat métallique argenté. L’absence de couleur visible est due aux métaux alcalins ne possédant ni électrons d ni f qui sont soumis à des excitations optiques.

“Lorsque la pression de vapeur d’eau dans la chambre à vide est augmentée à 0,0001 millibar, une quantité suffisante d’eau s’adsorbe à la surface des gouttes de NaK nouvellement formées de sorte que leur couche de surface prend presque immédiatement une couleur dorée.”

“La couleur dorée persiste jusqu’à 5 s, après quoi, à mesure que l’eau continue à s’adsorber, la couleur devient progressivement bronze pendant encore 2-3 s.”

“Finalement, la goutte perd son éclat métallique et devient violet/bleu et enfin blanc – ce dernier en raison de la formation d’une couche d’hydroxyde alcalin résultant de la réaction entre le métal et l’eau.”

« L’ensemble du processus dure environ 10 s, pendant lesquelles la goutte grandit et atteint sa taille finale de 5 mm de diamètre. Il tombe ensuite de l’extrémité du capillaire en raison de la force gravitationnelle, avec une nouvelle goutte commençant à évoluer immédiatement après.

Les chercheurs ont confirmé la présence d’eau métallique à l’aide de la spectroscopie photoélectronique à rayons X.

“Notre étude montre non seulement que l’eau métallique peut effectivement être produite sur Terre, mais caractérise également les propriétés spectroscopiques associées à son magnifique éclat métallique doré”, a déclaré le co-auteur, le Dr Robert Seidel, chercheur au Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien. und Energie et le département de chimie de la Humboldt-Universität zu Berlin.

UNE papier décrivant la recherche a été publiée dans le numéro du 28 juillet 2021 de la revue La nature.

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PE maçon et al. 2021. Preuve spectroscopique d’une solution aqueuse métallique de couleur or. La nature 595, 673-676; doi: 10.1038 / s41586-021-03646-5

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