Металлическая вода приобретает цвет золота

Чтобы вода стала металлом, ей нужны свободные электроны, которые обычно быстро расправляются с ее молекулами. Проблему решает небольшая хитрость - по крайней мере, на короткое время.

Металлом могут стать даже неметаллические вещества, в том числе H₂O. А тонкий слой металлической воды выглядит как золото, сообщает группа исследователей, возглавляемая Павлом Юнгвиртом из Чешской академии наук. Как пишет команда в Nature, этот эффект возникает, когда водяной пар при низком давлении конденсируется непосредственно на капле жидкого натрий-калиевого сплава. Электроны высвобождаются из металла и могут свободно перемещаться в слое воды ( его толщина несколько десятков нанометров). Такие свободно движущиеся электроны превращают вещество в металл и окрашивают воду в золотой цвет.

Превратить вещества в металл можно двумя способами. Во-первых, при высоком давлении, когда атомы подходят так близко, что их электроны больше не связаны с конкретными атомными ядрами - например, у металлического водорода. С водой эксперименты пока не достигли успеха; это, по-видимому, потребует гораздо более высокого давления, чем возможно сегодня. Во-вторых, электроны можно просто растворить в жидкости - например, их охотно отдают натрий или калий. До сих пор таким способом было трудно получить металлическую воду, поскольку вода обычно очень бурно реагирует, когда вступает в контакт с такими щелочными металлами.

Однако в этом эксперименте вещества ведут себя более цивилизованно. Электроны металлов не сразу расщепляют молекулы, а сначала растворяются в слое воды. Это и вызывает цвет, напоминающий драгоценные металлы. Однако золотой блеск создается совсем не так, как у настоящего золота, где он определяется релятивистским эффектом. Электроны движутся со значительной долей скорости света, поэтому их поглощение смещается. А в водном слое это коллективные колебания подвижных электронов, так называемые плазмоны.

К тому же золотой цвет держится недолго, так как свободные электроны остаются в этом состоянии лишь на короткое время. Через несколько секунд слой темнеет, становится красновато-фиолетовым и наконец покрывается пятнами продуктов реакции двух гидроксидов: натрия и калия.

Источник: spektrum.de