L’acqua è il composto chimico più abbondante sulla terra, presente in tutti gli ambienti, è parte fondamentale di tutti gli organismi viventi. Solo il corpo umano è costituito da circa il 60% di acqua in peso. Si tratta di un elemento fondamentale sia per gli animali che per le piante. L’acqua normale, non purificata, è in grado di condurre elettricità. Questo è reso possibile dagli elettroni presenti al suo interno che, caricati negativamente, possono muoversi tra le sue molecole. Contrariamente, invece, l’acqua purificata, non contenendo alcun sale, presenta esclusivamente le molecole, dunque gli elettroni non sono più liberi di fluire. Un team di ricercatori dell’Accademia delle Scienze ceca a Praga è stato in grado di trasformare l’acqua pura in un metallo dorato per pochi secondi. Questa trasformazione ha permesso all’acqua, seppur purificata, di condurre elettricità.
In genere, i materiali assumono comportamento metallico, dunque sono in grado di condurre elettricità, solo se sottoposti ad una pressione sufficiente. L’elevata pressione fa in modo che le molecole siano talmente schiacciate tra di loro da condividere gli elettroni esterni. Gli elettroni, quindi, possono scorrere liberamente, così come accade in un pezzo di ferro o di rame. Tuttavia, se si prende in considerazione l’acqua, questa richiederebbe una pressione pari a 15 milioni atmosfere per assumere comportamento metallico. Si tratta di una condizione irraggiungibile mediante le attuali tecniche di laboratorio.
Il team di ricercatori, guidato dal chimico e biologo Pavel Jungwirth e dal chimico e YouTuber Phil Manson, infatti, ha studiato un metodo alternativo per conferire il comportamento metallico all’acqua. Secondo Jungwirth era possibile sfruttare i metalli alcalini, ovvero gli elementi del primo gruppo della tavola periodica, tra cui il sodio e il potassio, che tendono a donare il loro elettrone più esterno.
Il team si è dovuto concentrare sul fatto che i metalli alcalini, una volta miscelati con l’acqua, tendono a reagire in modo esplosivo. I metalli alcalini, infatti, reagiscono con l’acqua creando idrossidi e sprigionando idrogeno, questo idrogeno reagisce con l’ossigeno dell’atmosfera creando un’esplosione. Per questo motivo i ricercatori hanno dovuto creare un opportuno allestimento sperimentale in grado di rallentare l’esplosione. Hanno riempito una siringa con una miscela liquida di sodio e potassio e l’hanno messa in una camera a vuoto. La siringa ha permesso loro di formare le goccioline di miscela metallica e poi esporle a piccole quantità di vapore acqueo. In questo modo l’acqua si è condensata su ogni gocciolina, formando uno strato spesso 100 nanometri.
Gli elettroni e gli ioni positivi metallici della gocciolina si sono immediatamente diffusi nell’acqua. Questo passaggio ha permesso la colorazione dorata dello strato di acqua. Come afferma Jungwirth, è stato fondamentale sfruttare una finestra temporale in cui la diffusione degli elettroni fosse più rapida della reazione tra acqua e metalli alcalini. Continua dicendo che i ricercatori sono stati in grado di “raggiungere uno stato quasi stazionario tale che la fisica della metallizzazione vincesse sulla decomposizione chimica“. Raggiungere tale obiettivo è stata la parte più entusiasmante dell’esperienza.
Rimanendo nel tema di reazioni tra acqua e particelle metalliche si ricorda una scoperta avvenuta nell’aprile del 2018. Un gruppo di ricercatori della Stanford University, involontariamente, ha scoperto di poter produrre nanoparticelle e nanofili d’oro utilizzando gocce d’acqua. Si è trattata di una scoperta molto importante per la produzione di nanoparticelle di oro o di altri metalli in maniera più ‘green’. Eseguire reazioni in acqua, infatti, ridurrebbe la contaminazione che invece sarebbe elevata nel caso di aggiunta di agenti reagenti. I quanto, tali agenti sarebbero potenzialmente tossici per la salute, oltre che inquinanti per i corsi d’acqua.
