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科学家发明金属水溶液

   2021-08-24 21430
导读

隔热材料原则上可以通过加压使其金属化。在纯水的情况下,这估计需要48兆巴的压力(大约是大气压的4800万倍),这超出了目前的实验

隔热材料原则上可以通过加压使其金属化。在纯水的情况下,这估计需要48兆巴的压力(大约是大气压的4800万倍),这超出了目前的实验能力,可能只存在于大型行星或恒星的内部。在新的研究中,捷克科学院有机化学和生物化学研究所和其他地方的化学家们发现,通过在水与碱金属反应时大量掺杂电子,可以制备出金属水溶液。

捷克科学院有机化学和生物化学研究所的资深作者Pavel Jungwirth教授说:“向水中扔钠是最受欢迎的学校实验之一,也是许多视频的主题。”
众所周知,当你把一大块钠扔进水中时,你得到的不是金属水,而是立即发生的实质性爆炸,摧毁了你的仪器。“为了控制这种强烈的、出于实验室目的的、相当适得其反的化学作用,我们采取了相反的方法;我们没有把碱金属加到水里,而是把水加到了金属里。”Jungwirth教授和他来自捷克共和国、美国、德国、埃及和日本的同事将一滴钠钾(NAK)合金暴露在少量水蒸气中,这些水蒸气开始在其表面凝结。
他们解释说:“我们的实验是用室温下呈液态的NaK合金实现的,它以大约每10秒一滴的速度从微喷嘴滴入真空室,背景水蒸气压力可调到毫巴的几分之一。”

“由于真空室中没有水蒸气,NaK液滴只有银色的金属光泽。没有可见的颜色是因为碱金属既不具有d电子,也不具有f电子,而d电子和f电子都不受光学激发的影响。当真空室中的水蒸气压力增加到0.0001毫巴时,足够的水吸附到新形成的NaK液滴的表面,使它们的表面层几乎立即变成金色。金色可持续5秒,之后,随着水的继续吸附,颜色逐渐变为古铜色,持续2-3秒。最终,水滴失去金属光泽,变成紫色/蓝色,最后变成白色--后者是由于金属和水反应形成了一层碱性氢氧化物层。他说:“整个过程持续约10秒,在此期间,液滴不断增长,并最终达到直径5毫米的大小。然后,由于重力的作用,它从毛细管末端脱落,随后立即开始形成新的液滴。

研究人员利用X射线光电子能谱证实了金属水的存在。“我们的研究不仅表明金属水确实可以在地球上产生,而且还表征了与其美丽的金色金属光泽相关的光谱特性。”

参考文献
P.E. Mason et al. 2021. Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution. Nature 595, 673-676; doi: 10.1038/s41586-021-03646-5
http://www.sci-news.com/othersciences/chemistry/metallic-water-solution-09915.html
 
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