Jak vypadá kovová voda?
Experiment vypadá zajímavě. Z maličké trysky, umístěné ve vakuové komoře, pomalu kape slitina draslíku a sodíku. Oba kovy totiž vytvořily kapalnou směs. Během experimentu pak vědci do vakua zaváděli vodní páru. Obešli tím tak jednu problematickou vlastnost alkalických kovů (sodíku a draslíku): když se dostanou do vodního prostředí, reagují s vodou tak silně, že vyvolají silnou explozi.
Jakkoliv je výbuch oblíbeným chemickým pokusem, během zmiňovaného experimentu dojde k něčemu ještě zajímavějšímu. Povrch tekutiny, vytvořené ze dvou alkalických kovů, se najednou začne zbarvovat zlatavě a později lehce zčervená. Pak se kapka odtrhne a spadne do dolní části experimentální komory. Na ústí trysky se vytvoří další kapka, která se začne rychle barvit zlatě. Co se tu vlastně stalo?
Kovy
Kovy charakterizují některé typické vlastnosti: mají vysokou elektrickou vodivost která ovšem klesá s narůstající teplotou. Kromě toho vedou dobře teplo. Dají se poměrně snadno deformovat a na první pohled upoutají většinou vysokým leskem, takže se na nich dá pozorovat zrcadlení obrazu.
Všechny tyto vlastnosti jsou způsobeny strukturou kovů. Atomy v kovech jsou uspořádány do mřížky. Své vnější elektrony (které jinak v látkách tvoří chemické vazby) pak vzájemně sdílejí. Jejich “chemické” elektrony se mohou materiálem volně pohybovat.
Není kov jako kov
Z toho mimochodem vyplývá, že jeden atom kovu sám o sobě kovové vlastnosti vykazovat nebude. Ty vznikají až tehdy, když je atomů kovu více, mohou se uspořádat do mřížky a disponují určitým množstvím volných pohyblivých elektronů.
Mimo jiné to ovšem také znamená, že se při velice rychlém ochlazení tekutého kovu nemusí nutně tvořit kovová mřížka, ve které jsou atomy uspořádány pravidelně. Prudké ochlazení způsobuje, že atomy nemají dost času, aby našly své (přírodou zamýšlené) místo. V takovém materiálu pak budou atomy rozmístěny naopak chaoticky - vzniká kovové sklo.
Kovy se dají vytvořit dokonce i z nekovových prvků, které si za běžných podmínek své valenční (za chemické vazby zodpovědné) elektrony ponechávají samy pro sebe. Dá se toho dosáhnout například pomocí vysokého tlaku. Typickým příkladem je vodík, který se nachází v nitru obřích planet - typu Jupitera.
Kovová voda
Na Zemi se takové podmínky vytvářejí jen těžko. Na to, aby se mohla stát kovem běžná čistá voda, by byl například potřeba tlak 48 000 000x vyšší, než jaký panuje na povrchu naší planety. Tak vysoký tlak se zatím nepodařilo vytvořit ani při fyzikálních experimentech.
Vědci, kteří chtěli vytvořit kovou vodu, si tedy museli si najít jinou metodu. Zvolili … v dnešní době tak oblíbené sdílení a dotaci.
Během výše zmíněného experimentu se sdílejí elektrony, které patří skutečnému kovu, s tenoučkou vodní vrstvičkou. Ta je silná jen několik atomových vrstev. Elektrony z alkalických kovů tedy dotují materiál vody a vytvářejí v něm stejný stav, jaký pozorujeme u klasických kovů..
Jev se dá pozorovat nejen očima, ale také hlavně pomocí přístrojů, které jednoznačně potvrdily - v případě tenoučké vrstvy vody na kapce tekuté slitiny sodíku a draslíku - se skutečně jedná o kovový materiál s typickými kovovými vlastnosti.
Co se vlastně stalo?
Ve vakuové komoře vědci vytvořili poměrně vysoké vakuum (kolem 10-4 milibarů). Vodní pára, kterou pak zavedli do experimentální komory, se začala srážet na vnitřních površích - mimo jiné také na kapce kovové alkalické slitiny. Tím se vytvořila tenoučká vrstva vody, která ovšem byla příliš nepatrná na to, aby způsobila (ve školních hodinách chemie tak oblíbenou) výbušnou reakci.
Touto vrstvičkou vody pak pronikly elektrony z kovového materiálu kapky - a tím z ní vznikl materiál s kovovými vlastnostmi. Celý experiment je vidět na horním videu.
A kolik elektronů vlastně změnilo své bydliště a osídlilo vodní vrstvičku? Měření ukázala, že se v ní nachází zhruba 5 × 10 +21 elektronů na centimetr krychlový vodního materiálu. Pro srovnání u čistého sodíku je to 2,65 x 10 +22 na cm3 a u draslíku 1,40 x 10 +22 v krychlovém centimetru materiálu.
Zdroje:https://qnap.e3.physik.tu-dortmund.de/suter/Vorlesung/Festkoerperphysik_WS16/5_Elektronen.pdf, https://www.nature.com/articles/s41586-021-03646-5
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů (4) - klamání tělem a přibarvování reality
Poslední část malého blogového seriálu o tom, proč jsou vlastně horniny barevné a proč je zbarvení minerálů podobné chování třídy plné dětí.
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů (3) - co nutí děti zlobit?
Když rozebereme případ dětí z úplně zlobivé třídy (idiochromatismus - název si můžete zapamatovat podle toho, že se z takových dětí člověk musí zbláznit), zjistíme, že mají ke zlobení (a minerály k zabarvení) jen několik důvodů.
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů (2) - proč jsou vlastně děti zlobivé?
V tomto díle blogového seriálu o barvě minerálů se dozvíte, kdo nebo co způsobuje tzv. alochromatismus, idiochromatismus a pseudochromatismus. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů a hornin? (1)
Zamysleli jste se někdy nad tím, odkud berou minerály a horniny svou barvu? Vysvětlení barvy minerálů se dá překvapivě vysvětlit dynamikou žáků ve školní třídě. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Proč nevidíme cizí civilizace - vysvětlení geologa (2)
Ze svých zkušeností s vývojem života na Zemi odhadujeme možnosti vývoje na cizích planetách. Jednotlivé specifikace planet z pohledu geologa. Kde se může život vyvíjet nejrychleji? (délka blogu 4 min.)
Další články autora |
Atentát na Fica. Slovenského premiéra postřelili
Slovenského premiéra Roberta Fica ve středu postřelili. K incidentu došlo v obci Handlová před...
Fico je po operaci při vědomí. Ministr vnitra mluví o občanské válce
Slovenský premiér Robert Fico, který byl terčem atentátu, je po operaci při vědomí. S odkazem na...
Fica čekají nejtěžší hodiny, od smrti ho dělily centimetry, řekl Pellegrini
Zdravotní stav slovenského premiéra Roberta Fica je stabilizovaný, ale nadále vážný, řekl po...
Pozdrav z lůžka. Expert Antoš posílá po srážce s autem palec nahoru
Hokejový expert České televize Milan Antoš, kterého v neděli na cestě z O2 areny srazilo auto, se...
Putinova časovaná bomba. Kadyrov umírá, rozjíždí se krvavý boj o trůny
Premium Ramzan Kadyrov ještě dýchá, v Čečensku se však už začíná hledat jeho nástupce. Naznačují to i...
Gaza jako Vietnam? Demokratům při sjezdu hrozí opakování nepokojů z roku 1968
Studentské protesty proti americké podpoře Izraele rozvířily v USA debaty o tom, jak by mohlo...
V neděli očekávejme silné bouřky. Hrozí kroupy a také přívalové deště
Přímý přenos Sobotní bouřky zasáhly Moravu a jihovýchod Čech, v neděli se předpokládá rozsah na celé Česko,...
Okřídlený sebevrah má odstrašit Čínu. Tchaj-wan pokukuje po minidronech
Premium Tchaj-wan v posledních letech posiluje svoji armádu v reakci na opakované provokace čínské armády....
Klitoris do učebnic patří. Porno může být i prospěšné, říká psycholožka
Premium Se sledováním porna má zkušenost přibližně 8 z 10 Čechů, říká čerstvý výzkum společnosti CZECHSEX....
Rozdáváme batolecí mléko ZDARMA
Na cestě mateřstvím se potkáváme s různými výzvami. V případě výživy našich nejmenších představuje kojení ten nejlepší základ. Pokud však kojení...
- Počet článků 976
- Celková karma 19,49
- Průměrná čtenost 1320x