科學(xué)家點(diǎn)水成金,把水變成了金色的金屬,卻不知道用來(lái)做什么 2

你可能熟知點(diǎn)石成金的故事,神仙用手指一點(diǎn),就可以把石頭變成金子,為有緣者創(chuàng)造巨大的財(cái)富。
但神仙畢竟是傳說(shuō),現(xiàn)代科學(xué)也證明石頭沒(méi)有任何可能變成金子,然而《自然》雜志周三發(fā)表的一項(xiàng)研究卻表明,科學(xué)家們點(diǎn)水成金,確實(shí)把水變成了金屬,雖然沒(méi)能進(jìn)一步變成金子,但水變成的金屬卻真的金光閃閃,呈現(xiàn)如假包換的黃金色澤,這究竟是怎么做到的呢?

沒(méi)有人會(huì)相信這樣的事情,只要你稍微具備一點(diǎn)科學(xué)知識(shí),你就應(yīng)該知道,水雖然可以稍微壓縮,但太平洋最深處馬里亞納海溝底部的水,也僅比海面壓縮了不到5%,要想把水變成金屬,必須對(duì)它施加超乎想象的巨大壓力。超乎多大的想象呢?科學(xué)家們說(shuō),需要1500萬(wàn)個(gè)大氣壓。

一些人可能會(huì)想,這有多難呢?制造一個(gè)超大型液壓機(jī)就行了。好吧,這個(gè)超大型液壓機(jī)需要做到天王星海王星那么大才行,它們的中心就可能含有金屬態(tài)的水,我們地球的中心都不行,就更別說(shuō)地球表面了。
理論上只要施加足夠大的壓力,任何材料都可以變成金屬,這是因?yàn)閺?qiáng)大的壓力會(huì)把原子或分子緊緊擠壓在一起,實(shí)在頂不住的時(shí)候,它們外圍的電子就會(huì)松動(dòng),讓所有原子或分子共享,導(dǎo)致電子移動(dòng),開(kāi)始導(dǎo)電,變成金屬的性質(zhì)。

1500萬(wàn)個(gè)大氣壓?普通人想到這里可能就沒(méi)轍了,哦一聲該干嘛就干嘛去了,但捷克科學(xué)院的化學(xué)家帕維爾·榮格沃斯卻靈機(jī)一動(dòng),難道不可以讓水從堿金屬中借用電子變成金屬嗎?元素周期表中堿金屬這一族的元素是出了名的慷慨大方,樂(lè)善好施,很多時(shí)候都愿意把最外層的電子借出去,這讓它們變得“人緣”極好,和誰(shuí)都能親近——化學(xué)性質(zhì)極為活躍,看過(guò)最近鋰電池的爆炸,你肯定印象就更深刻了。
榮格沃斯的團(tuán)隊(duì)想用鈉把水變成金屬,但鈉和水在一起可不是親近的問(wèn)題,而是會(huì)釋放出巨大的“熱情”,非得用爆炸這一激烈的形式,才能體現(xiàn)出它把電子借給水時(shí)內(nèi)心無(wú)與倫比的慷慨和喜悅。

所以關(guān)鍵就是讓鈉和水冷靜下來(lái),接觸時(shí)反應(yīng)速度減緩,不發(fā)生爆炸。研究人員為此將鈉和鉀放在一起,在室溫下形成一種液態(tài)混合物,之后將其吸入注射器,放到真空室里。然后從注射器里擠出一個(gè)金屬液滴,并在真空室里注入少量水蒸氣。
見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻就此到來(lái),水蒸氣凝結(jié)在了鈉鉀液滴上,形成了0.1微米厚的一層,液滴中的電子與正金屬離子迅疾擴(kuò)散到了水中,幾秒鐘內(nèi),整個(gè)水層變成了金色!
科學(xué)家們利用柏林的同步加速器進(jìn)行了驗(yàn)證,金色表層確實(shí)產(chǎn)生了金屬水的預(yù)期特征,這意味著水確實(shí)變成了金屬。科學(xué)家們解釋說(shuō),這是因?yàn)檫@種情況下,電子的擴(kuò)散速度比水和金屬之間的反應(yīng)速度快,物理學(xué)的金屬化戰(zhàn)勝了化學(xué)上的分解。
當(dāng)然,這種金屬化的水存在的時(shí)間只有幾秒鐘,相當(dāng)于處于一種亞穩(wěn)態(tài),不過(guò)比起在地球上完全不可企及的超高壓,這已經(jīng)可以說(shuō)是極大的壯舉了。榮格沃斯認(rèn)為這是他職業(yè)生涯以來(lái)的最大亮點(diǎn)。
這項(xiàng)研究或許有助于讓科學(xué)家們研究巨大行星內(nèi)部的極度高壓狀態(tài),加深我們對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)。但具體可以在現(xiàn)實(shí)世界有什么應(yīng)用,目前暫時(shí)還無(wú)法想象,或許聰明的讀者可以提出絕佳的建議。
這項(xiàng)研究發(fā)表在7月28日《自然》雜志上。
標(biāo)題:Water transformed into shiny, golden metal