Kovová voda – fascinující experiment z českých luhů a hájů
O vodě už jste toho jistě slyšeli spoustu. Ale o zvláštním druhu vody, který se chová jako kov, možná ještě nic. Jak taková voda může vypadat? K čemu vlastně je? A kdo s touto vodou přišel?
Kovovou vodu, ačkoliv její název zní trochu jako sci-fi, lze skutečně vytvořit a způsob, jak to učinit, objevila česká vědecká skupina pod vedením profesora Pavla Jungwirtha, který si dal před sebe složitý úkol – zajistit, aby voda byla elektricky vodivá. Z běžného života sice víme, že voda v přírodě vodivá je, ale jen díky v ní rozpuštěným iontům, což jsou malé částice nesoucí kladný nebo záporný elektrický náboj. V přírodě se ionty do vody dostávají rozpouštěním solí a minerálních látek, které se na naší planetě přirozeně vyskytují. Voda jako taková je ale elektrický izolant.1
Obrázek 1: A) Kapka ze slitiny sodíku a draslíku, B) na slitině utvořená tenká vrstva kovové vody
Řešením problému, jak vodu učinit vodivou přirozeně, je její přeměna v kov a tím v tzv. kovovou vodu.
Dosud se předpokládalo, že v pozemských podmínkách nelze tento typ vody vyrobit, protože jediná navrhovaná metoda pro její přípravu zahrnovala použití enormně vysokého tlaku, který by dokázal stlačit molekuly vody k sobě tak, aby se jejich elektronové obaly začaly překrývat a vytvořily takzvaný vodivostní pás, jako je tomu v kovových materiálech.2
Český tým však vyřešil problém tím, že kontrolovaně dostal kovové elektrony z jiného materiálu přímo do vody. Tento proces nebyl nikterak jednoduchý, protože elektrony byly získány ze slitiny dvou alkalických kovů, sodíku (Na) a draslíku (K), které – jak známo z hodin chemie – při kontaktu s vodou explodují.
Vědci nejdříve zjistili, že alkalický kov ve vodě exploduje nikoli kvůli vysoké reaktivitě samotných elektronů v něm, ale v důsledku jejich uvolnění do vody v jeho blízkosti. Částice s přebytečným kladným nábojem, které v kovu zůstávají, se nicméně značně odpuzují. Toto odpuzování je natolik silné, že kus kovu okamžitě roztrhne.
Tým proto hledal způsob, jak uvolnit elektrony z alkalického kovu, aniž by došlo k jeho okamžité explozi, a zkusil obrátit klasický středoškolský experiment naruby: neházet kov do vody, ale místo toho nechat kondenzovat velmi malé množství vody přímo na alkalickém kovu (obr.2). Výsledkem byla velmi tenká vrstva (nanovrstva) zlatavě zbarvené kovové vody na povrchu slitiny sodíku a draslíku.
Obrázek 2: Detail nanovrstvy kovové vody na kapce NaK
Objev byl publikován v světově proslulém časopise Nature a vyvolal velký zájem vědecké komunity. Profesor Pavel Jungwirth k tomu dodává: „Využití to teď nemá, ale třeba to zpopularizuje vědu”.
Reference:
Philip E. Mason, H. Christian Schewe, Tillmann Buttersack, Vojtech Kostal, Marco Vitek, Ryan S. McMullen, Hebatallah Ali, Florian Trinter, Chin Lee, Daniel M. Neumark, Stephan Thürmer, Robert Seidel, Bernd Winter, Stephen E. Bradforth, and Pavel Jungwirth. Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution. Nature 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-03646-5. www.nature.com/articles/s41586-021-03646-5
Autor: Ondřej Havelka
1Nevodivou vodu je možné získat vyčištěním běžné vody od nečistot. K tomu se používá proces známý jako demineralizace, který zbaví vodu iontů z rozpuštěných látek. Alternativní metodou k čištění vody může být destilace. Ta se dnes však již moc nevyužívá pro svoji energetickou náročnost.
2Tlak by zřejmě musel dosahovat 500 miliard pascalů, což je 50miliontý násobek atmosférického tlaku anebo úroveň tlaku v jádře planety Jupiteru.
3Tomuto jevu se říká coulombická exploze.
Zpět na seznam
Mohlo by vás zajímat
Jak postavit plechovku na hranu?
Dokážeš postavit plechovku na hranu tak, aby se nezvrátila a vydržela takto třeba celý večer? Zkus si to. Nejspíš zjistíš, že to není jen tak, že budeš muset plechovce nějak pomoci. Ale když nenápadně použiješ náš fígl, nikdo si ničeho…
Tajemství rozprašovače
Když rosíme pokojové rostliny (popřípadě teď v létě i sebe) nebo si rozprašujeme ocet na salát, musíme tlačítko nebo páčku rozprašovače mačkat opakovaně. U barvy, laku, deodorantu či šlehačky ve spreji ale stačí jen jednou stisknout a…
Crookesův mlýnek
Crookesův mlýnek je fascinující hračka – zvlášť když věříme, že nám ukazuje mechanické účinky světla. Sice to tak úplně není, ale možná ještě o to zajímavěji si s ním můžeme pohrát.
Cyklodextriny: Malé molekuly s velkým využitím
Možná jste o cyklodextrinech nikdy neslyšeli, ale ve skutečnosti se s nimi setkáváme téměř každý den. Cyklodextriny jsou totiž molekuly, které se používají v mnoha oblastech, jako jsou potraviny, kosmetika či lékařství.
Tření základ života!
Kdyby naráz přestalo existovat tření, způsobilo by to světovou apokalypsu. Hned by se rozpadly všechny stavby, z oblečení, které máme na sobě, by zůstala jen hromádka vláken, nebyli bychom schopni se po ničem pohybovat… Prostě bez…
Co je to utajený var?
Už od mala všude slýcháme, že voda se vaří při 100 °C. Ale pokud jste dávali na hodinách fyziky pozor, víte, že to není tak úplně pravda.
Magnetoreologie – jak se dá voda „zmrazit” pomocí magnetu
Všichni víme, co jsou magnety – malé kousky materiálu, které k sobě přitahují kovové předměty jako například spony nebo nůžky. Při použití magnetu však takové předměty zůstávají nezměněny. Nůžky zůstávají stále stejnými nůžkami a spony…
Lyžařské vosky
Možná Vás napadají fundovanější stránky o správné technice mazání běžek na Váš další výlet nebo závod. A máte pravdu! My si ale v tomto článku povíme, proč nám vlastně lyže po sněhu jede, a jak vůbec lyžařské vosky fungují.
Páka
O prázdninách asi většina lidí na fyziku moc nemyslí, ale fyzika žádné prázdniny nemá – i během nich je všude kolem nás. I když se třeba chceme jenom napít.
Podzimní barvy listí
První podzimní den letos vycházel na pátek 23. září. Příroda se však podle našeho kalendáře neřídí, a proto můžeme typické podzimní jevy pozorovat mnohem dříve. Ano, řeč je hlavně o barevných změnách listů a jejich opadávání. Víte proč a jak…
Komentáře (0)