Des scientifiques ont transformé l'eau pure en minéral – voici une vidéo : ScienceAlert

L'eau pure est un isolant presque parfait.

Oui, l’eau présente dans la nature conduit l’électricité, mais c’est à cause des impuretés qu’elle contient, qui se dissolvent en ions libres qui permettent au courant électrique de circuler. L’eau pure ne devient « minérale » – électroniquement conductrice – qu’à des pressions extrêmement élevées, au-delà de nos capacités de production actuelles en laboratoire.

Mais comme les chercheurs l’ont démontré pour la première fois en 2021, ce ne sont pas seulement les hautes pressions qui peuvent stimuler ce minéral dans l’eau pure.

En mettant l’eau pure en contact avec un métal alcalin partageant les électrons – dans ce cas un alliage de sodium et de potassium – des particules chargées libres peuvent être ajoutées, transformant l’eau en métal.

La conductivité qui en résulte ne dure que quelques secondes, mais c'est une étape importante pour pouvoir comprendre cette phase de l'eau en l'étudiant directement.

« L’étape de transition vers l’eau minérale se voit à l’œil nu ! Physicien Robert Seidel du Centre Helmholtz Berlin pour les matériaux et l'énergie en Allemagne expliquer En 2021, lorsque la recherche a été publiée.

« La gouttelette d'argent sodium-potassium se couvre d'une lueur dorée, ce qui est très impressionnant. »

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Sous des pressions suffisamment élevées, presque tous les matériaux peuvent théoriquement devenir conducteurs.

L’idée est que si vous serrez suffisamment les atomes ensemble, les orbitales des électrons les plus externes commenceront à se chevaucher, leur permettant de se déplacer. Pour l’eau, cette pression est d’environ 48 mégabars, soit un peu moins de 48 millions de fois la pression atmosphérique terrestre au niveau de la mer.

Bien que des pressions supérieures à cette valeur aient été générées en laboratoire, de telles expériences ne seraient pas adaptées à l’étude des eaux minérales. Ainsi, une équipe de chercheurs dirigée par le chimiste organique Pavel Jungwirth de l'Académie tchèque des sciences en République tchèque s'est tournée vers les métaux alcalins.

Ces matériaux libèrent très facilement leurs électrons les plus externes, ce qui signifie qu’ils peuvent induire les propriétés de partage d’électrons de l’eau pure à haute pression sans avoir recours à des pressions élevées.

Il n'y a qu'un seul problème : les métaux alcalins réagissent de façon spectaculaire avec l'eau liquide, parfois au point d'exploser (il y a… Vidéo vraiment cool ci-dessous).

Déposez le métal dans l’eau et vous obtenez du kaboom.

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L’équipe de recherche a trouvé un moyen très intéressant de résoudre ce problème. Et si de l’eau était ajoutée au métal au lieu que le métal s’ajoute à l’eau ?

Dans une chambre à vide, l’équipe a commencé par éjecter d’une buse une petite goutte d’un alliage sodium-potassium, qui est un liquide à température ambiante, puis a ajouté très soigneusement une fine couche d’eau pure par dépôt en phase vapeur.

Au contact, des électrons et des cations métalliques (ions chargés positivement) se sont écoulés dans l’eau depuis l’alliage.

Cela donne non seulement à l’eau un éclat doré, mais la rend également conductrice – tout comme nous devrions le voir dans l’eau minérale pure à haute pression.

Cela a été confirmé par spectroscopie de réflectance optique et spectroscopie de rayons X synchrotron.

Les deux éléments – l’éclat doré et la bande conductrice – occupent deux bandes de fréquences différentes, ce qui a permis de les identifier clairement.

En plus de nous permettre de mieux comprendre cette transition de phase ici sur Terre, la recherche pourrait également permettre une étude plus approfondie des conditions de pression extrême à l’intérieur des grandes planètes.

Sur les planètes glacées du système solaire, Neptune et Uranus, par exemple, on pense que l'hydrogène métallique liquide tourbillonne dans un vortex. Jupiter est la seule planète où les pressions seraient suffisamment élevées pour minéraliser l’eau pure.

La perspective de pouvoir reproduire les conditions qui règnent à l’intérieur d’une planète géante de notre système solaire est vraiment passionnante.

« Notre étude montre non seulement que de l'eau minérale peut effectivement être produite sur Terre, mais caractérise également les propriétés spectrales associées à son bel éclat métallique doré. » Seidel a dit.

La recherche a été publiée dans nature.

Une version précédente de cet article a été publiée en juillet 2021.