Cientistas conseguiram transformar água em metal

 

[Originalmente publicado em julho de 2021] - Materiais isolantes podem, teoricamente, se transformarem em materiais metálicos (condutores) caso suficiente pressão seja aplicada. No caso, os átomos ou moléculas do material isolante são espremidos juntos tão intensamente que os elétrons mais externos passam a ser compartilhados e permitidos de se moverem livremente, levando à capacidade de condução elétrica como observado em um fio de cobre. 

Água pura também pode, teoricamente, se transformar em água metálica sob uma pressão estimada de 48 megabar, algo fora do alcance de laboratórios e que pode existir apenas no interior de grandes planetas ou estrelas. De fato, cientistas acreditam que no centro de planetas como Netuno e Urano água pode estar presente no estado metálico, e que hidrogênio metálico nessa região pode até mesmo se transformar em supercondutor (material que conduz eletricidade sem qualquer resistência).

Em um estudo publicado no periódico Nature (1), pesquisadores conseguiram produzir água metálica sem a necessidade de alta pressão, e a partir de um truque: transferência espontânea de um alto fluxo de elétrons de metais alcalinos para uma camada muito fina de água líquida. Para isso, eles encheram uma seringa com sódio e potássio metálicos (mistura que é líquida a temperatura ambiente), e a colocaram em uma câmara a vácuo. Em seguida, eles usaram a seringa para formar gotas da mistura metálica e a expuseram a pequenas quantidades de vapor de água a baixa pressão (10^-4 milibar) (!). 

As moléculas de água do vapor se condensaram sobre as gotas e formaram uma camada de apenas um décimo de um micrômetro de espessura. Elétrons das gotas metálicas - fracamente presos na superfície líquida - rapidamente se difundiram para a água (junto com íons metálicos positivos) - e, por alguns segundos, a água se tornou dourada (foto da postagem), evidenciando a formação de água metálica. O estado metálico transiente alcançado tinha em torno de 5x10^21 elétrons por centímetro cúbico, e foi confirmado via espectroscopias de reflexão óptica e de fotoelétrons excitados por raios X.

(!) Essa metodologia preveniu reações explosivas entre água e os metais potássio e sódio (reação que forma gás hidrogênio, hidróxido do metal, e libera muita energia).

(1) Publicação do estudo: Nature