Aizraujošā eksperimentā tīru ūdeni pārvērš zeltainā metālā… gandrīz
Foto: Helmholtz Zentrum Berlin

Vai senais alķīmiķu sapnis par zelta iegūšanu no citiem elementiem un vielām piepildījies? Ne gluži, bet šis eksperiments aizvien ir aizraujošs. Zinātniekiem no Čehijas Zinātņu akadēmijas Prāgā izdevies tīru ūdeni uz dažām sekundēm pēc būtības padarīt par metālisku materiālu, kas vada elektrību.

close-ad
Saturs turpināsies pēc reklāmas
Reklāma

Neattīrīts ūdens vada elektrību – elektroni var pārvietoties starp tā molekulām tāpēc, ka šāds ūdens satur nelielu daudzumu dažādu sāļu. Savukārt destilēts ūdens bez jebkādiem piemaisījumiem ir dielektriķis, proti, strāvu nevada, jo satur tikai ūdens molekulas, kurās elektroni paliek piesaistīti un brīvi nepārvietojas starp molekulām. Taču Pāvels Jungvirts ar kolēģiem nolēma, kā pats norāda, no citiem projektiem brīvajā laikā "paspēlēties" un pārvērst tīru ūdeni elektrovadītājā. Šī eksperimenta rezultātus viņš pēc tam atzinis kā vienu no savas karjeras spilgtākajiem brīžiem.

Teorētiski lielākā daļa vielu un materiālu, arī pilnīgi tīrs ūdens, var iegūt metāliskas īpašības, tostarp elektrovadītspēju, kad tiek pakļauti gana lielam spiedienam, kurā molekulas tiek saspiestas tik cieši kopā, ka sāk dalīties ar atomu ārējā enerģijas līmenī esošajiem elektroniem. Destilēta ūdens gadījumā tam būtu nepieciešams 15 miljonu atmosfēru spiediens – stipri lielāks par to, ko šobrīd iespējams nodrošināt laboratorijās. Planētu pētnieki, starp citu, arī izvirzījuši idejas, ka šāds ūdens ar metāliskām īpašībām varētu atrasties Saules sistēmas tālāko planētu – Urāna un Neptūna – centrā.

Taču Jungvirts lūkoja iet citu ceļu un sprieda, ka tīram ūdenim varētu piešķirt elektrovadītspēju ar alternatīvu paņēmienu – panākot, ka tas "aizņemas" elektronus no sārmu metāliem. Šajā gadījumā Jungvirts izmantoja kālija un nātrija sakausējumu. Iepriekš šo konceptu Jungvirts bija izmēģinājis ar amonjaku, taču ar ūdeni tas ir pavisam cits stāsts. Kā zinām, sārmu metāli spēcīgi reaģē ar ūdeni un tāpēc dabā sastopami vien savienojumos, ne brīvā veidā. Daudzi droši vien atceras no paraugdemonstrējumiem ķīmijas stundās skolā, kas notiek, ja nātrija vai kālija gabaliņu iemet mēģenē ar ūdeni. Ja nē, zemāk video atgādinājums.

Un tas bija viens no lielākajiem izaicinājumiem arī Jungvirta komandai – kā likt ūdenim ar kālija-nātrija savienojumam "sadraudzēties" bez spējas eksplozijas vai uzliesmošanas. Zinātnieki izstrādāja metodi, ar kuras palīdzību reakcijas ātrumu, saskaroties sārmu metāliem ar ūdeni, var krietni palēnināt, tādējādi izvairoties no eksplozijas. Caur smalku adatu piliens kālija-nātrija savienojuma tika ievadīts vakuuma kamerā, kurā bija pavisam nedaudz tīra ūdens tvaika. Ūdens tvaiks kondensējās uz šī piliena un izveidoja plānu, plānu slāni. Vien desmito daļu mikrona biezumā. Salīdzinājumam – cilvēka mata diametrs vidēji ir ap 75 mikroniem. Elektroni no metālu piliena ātri izkliedējās ūdens slānī kopā ar pozitīviem šo metālu joniem, un dažu sekunžu laikā ūdens slānis iekrāsojās skaisti zeltainā krāsā.

Foto: Helmholtz Zentrum Berlin

Sinhronotronā Berlīnē tika apstiprināts, ka Jungvirta un kolēģu eksperimentā novērotais saskan ar tām īpašībām, kam jāpiemīt metāliskam ūdenim.

Jungvirts norādījis, ka šis eksperiments bijis savā ziņā tāds kā brīvā laika projekts, "atsvaidzinoša atkāpe" no ikdienas pienākumiem, kuri galvenokārt saistīti ar organisku savienojumu datormodelēšanu, un bijis atgādinājums, ka zinātne var būt arī izklaidējoša. "Tas nav nekas tāds, par ko var dabūt grantu finansējumu, drīzāk kaut kas, ko darīt nedēļas nogalēs."

Visu pētījumu var lasīt zinātniskajā žurnālā "Nature". Detalizētu eksperimenta izklāstu vari skatīties arī šajā video:

Tags

Ķīmija Zinātne
Publikācijas saturs vai tās jebkāda apjoma daļa ir aizsargāts autortiesību objekts Autortiesību likuma izpratnē, un tā izmantošana bez izdevēja atļaujas ir aizliegta. Vairāk lasi šeit.

Comment Form