MILANO – Che l’acqua sia una risorsa preziosa come l’oro è risaputo, ma che essa possa trasformarsi in questo prezioso materiale ancora non era stato dimostrato. A raggiungere tale “impresa” sono stati alcuni ricercatori: l'acqua è rimasta in uno stato metallico solo per pochi secondi, ma l'esperimento non ha richiesto le alte pressioni normalmente necessarie per trasformare i materiali non metallici in metalli elettricamente conduttivi. Il coautore dello studio*, Pavel Jungwirth, chimico fisico presso l'Accademia ceca delle scienze di Praga, afferma che vedere l'acqua assumere una lucentezza dorata è stato un punto culminante della sua carriera.
Acqua trasformata in metallo
Normalmente, la maggior parte dei materiali sono in grado di diventare metallici se sottoposti a una pressione sufficiente. Atomi o molecole possono essere compressi tra loro così tanto da condividere i propri elettroni esterni, che così possono quindi muoversi tra un atomo e l’altro, conducendo elettricità come fanno in un pezzo di rame o ferro. I geofisici pensano che i centri di pianeti con massa grande come Nettuno o Urano ospitino acqua in tale stato metallico, e che l'idrogeno metallico ad alta pressione possa persino diventare un superconduttore, in grado di condurre elettricità senza alcuna resistenza.
Il metodo alternativo
Trasformare l'acqua in un metallo in questo modo richiederebbe una pressione prevista di 15 milioni di atmosfere; una pressione impossibile da raggiungere in laboratorio secondo Jungwirth. Ma il chimico ceco sospettava che si potesse ottenere tale risultato in modo alternativo: ovvero prendendo in prestito un elettrone dai metalli alcalini. Questi elementi fanno parte del gruppo 1 della tavola periodica, che include anche sodio e potassio, e tendono a donare il loro elettrone più esterno. L'anno scorso, Jungwirth e il suo collega Phil Mason hanno condotto un esperimento che ha dimostrato un comportamento simile è ottenibile con l'ammoniaca**. Il fatto che l'ammoniaca possa diventare brillante in tali condizioni era già noto al chimico britannico Humphry Davy all'inizio del XIX secolo.
L’esperimento
Il team voleva provare lo stesso approccio utilizzando però l'acqua, ma ha dovuto aggirare un ostacolo: i metalli alcalini a contatto con l’acqua tendono ad esplodere. La soluzione era quindi quella di progettare un allestimento sperimentale che rallentasse drasticamente la reazione in modo da renderla non esplosiva. I ricercatori hanno riempito una siringa con una miscela liquida di sodio e potassio a temperatura ambiente e posta in una camera a vuoto. Quindi hanno usato la siringa per formare goccioline di miscela metallica poi esposta a piccole quantità di vapore acqueo. L'acqua si è condensata su ogni goccia e ha formato uno strato spesso un decimo di micrometro. Gli elettroni della gocciolina si sono poi rapidamente diffusi nell'acqua, insieme a ioni metallici positivi e, nel giro di pochi secondi, lo strato d'acqua è diventato dorato.
L’importanza del tempismo
La chiave per evitare un'esplosione, afferma Jungwirth, era trovare una finestra temporale in cui la diffusione degli elettroni fosse più veloce della reazione tra l'acqua ei metalli. "Sono riusciti a raggiungere uno stato semi-stazionario dove la fisica della metallizzazione vince sulla chimica della decomposizione", afferma Edwards, docente chimico presso l’Università di Oxford, nel Regno Unito.
Di Salvatore Galeone
Bibliografia:
*Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution; Nature; 28 July 2021
** Photoelectron spectra of alkali metal-ammonia microjets: From blue electrolyte to bronze metal; Science; 5 June 2020
