Air murni merupakan isolator yang hampir sempurna.
Ya, air yang terdapat di alam dapat menghantarkan listrik, namun hal ini disebabkan adanya kotoran di dalamnya yang larut menjadi ion bebas yang memungkinkan arus listrik mengalir. Air murni menjadi “mineral” – bersifat konduktif secara elektronik – hanya pada tekanan yang sangat tinggi, di luar kemampuan produksi laboratorium kami saat ini.
Namun, seperti yang pertama kali ditunjukkan oleh para peneliti pada tahun 2021, bukan hanya tekanan tinggi yang dapat menstimulasi mineral ini dalam air murni.
Dengan membuat air murni bersentuhan dengan logam alkali yang berbagi elektron – dalam hal ini paduan natrium dan kalium – partikel bermuatan yang bergerak bebas dapat ditambahkan, sehingga mengubah air menjadi logam.
Konduktivitas yang dihasilkan hanya berlangsung selama beberapa detik, namun ini merupakan langkah penting untuk dapat memahami fase air ini dengan mempelajarinya secara langsung.
“Anda bisa melihat tahap transisi ke air mineral dengan mata telanjang!” Fisikawan Robert Seidel dari Pusat Bahan dan Energi Helmholtz Berlin di Jerman untuk menjelaskan Pada tahun 2021 ketika penelitian tersebut dipublikasikan.
“Tetesan perak natrium-kalium menutupi dirinya dengan cahaya keemasan, yang sangat mengesankan.”
border-frame=”0″ izinkan=”akselerometer; putar otomatis; tulis ke papan klip; media terenkripsi; giroskop; gambar-dalam-gambar; berbagi web”allowfullscreen>
Di bawah tekanan yang cukup tinggi, hampir semua material secara teori dapat menjadi konduktor.
Idenya adalah jika Anda menekan atom-atom tersebut dengan cukup erat, orbital elektron terluar akan mulai tumpang tindih, sehingga memungkinkan mereka untuk bergerak. Untuk air, tekanannya sekitar 48 megabar, kurang dari 48 juta kali tekanan atmosfer bumi di permukaan laut.
Meskipun tekanan yang melebihi ini dihasilkan di laboratorium, eksperimen semacam itu tidak cocok untuk mempelajari air mineral. Maka tim peneliti yang dipimpin oleh ahli kimia organik Pavel Jungwirth dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko di Republik Ceko beralih ke logam alkali.
Bahan-bahan ini melepaskan elektron terluarnya dengan sangat mudah, yang berarti mereka dapat menginduksi sifat berbagi elektron dari air murni bertekanan tinggi tanpa memerlukan tekanan tinggi.
Hanya ada satu masalah: Logam alkali bereaksi secara dramatis dengan air cair, terkadang sampai meledak (ada… Video yang sangat keren di bawah ini).
Jatuhkan logam ke dalam air dan Anda mendapatkan kaboom.
border-frame=”0″ izinkan=”akselerometer; putar otomatis; tulis ke papan klip; media terenkripsi; giroskop; gambar-dalam-gambar; berbagi web”allowfullscreen>
Tim peneliti menemukan cara yang sangat keren untuk mengatasi masalah ini. Bagaimana jika air ditambahkan ke logam, bukan logam yang ditambahkan ke air?
Di ruang vakum, tim memulai dengan mengeluarkan setetes kecil paduan natrium-kalium dari nosel, yang berbentuk cairan pada suhu kamar, dan kemudian dengan hati-hati menambahkan lapisan tipis air murni menggunakan pengendapan uap.
Setelah kontak, elektron dan kation logam (ion bermuatan positif) mengalir ke air dari paduan.
Hal ini tidak hanya memberikan kilau emas pada air, namun juga membuat air menjadi konduktif – seperti yang kita lihat pada air mineral murni bertekanan tinggi.
Hal ini dikonfirmasi menggunakan spektroskopi reflektansi optik dan spektroskopi sinar-X sinkrotron.
Kedua fitur tersebut – kilau emas dan strip konduktif – menempati dua pita frekuensi berbeda, sehingga memungkinkan keduanya diidentifikasi dengan jelas.
Selain memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang transisi fase di Bumi, penelitian ini juga memungkinkan studi lebih dekat mengenai kondisi tekanan tinggi ekstrem di dalam planet besar.
Di planet es di tata surya, Neptunus dan Uranus, misalnya, hidrogen logam cair diperkirakan berputar dalam pusaran. Jupiter adalah satu-satunya planet yang tekanannya diyakini cukup tinggi untuk memineralisasi air murni.
Prospek untuk dapat meniru kondisi di dalam planet raksasa di tata surya kita sungguh menarik.
“Studi kami tidak hanya menunjukkan bahwa air mineral memang dapat diproduksi di Bumi, tetapi juga mencirikan sifat spektral yang terkait dengan kilau logam emasnya yang indah.” kata Seidel.
Penelitian ini dipublikasikan di alam.
Versi sebelumnya dari artikel ini diterbitkan pada Juli 2021.
More Stories
Roket Falcon 9 SpaceX berhenti sebelum diluncurkan, miliarder dalam misi khusus
Bagaimana lubang hitam bisa menjadi begitu besar dan cepat? Jawabannya terletak pada kegelapan
Seorang mahasiswa Universitas North Carolina akan menjadi wanita termuda yang melintasi batas luar angkasa dengan kapal Blue Origin