Kovová voda. Jako první na světě ji vytvořil tým vedený českým vědcem
Další úspěch české vědy. Výzkumník z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd vedl mezinárodní tým, který dokázal to, co se dosud nikomu nepodařilo – vyrobit kovovou vodu. K světovému úspěchu nakonec přispěl zcela netradiční přístup k letitému problému. Článek o postupu publikoval prestižní časopis Nature.
Čistá voda elektřinu témě nevede. Aby tuto vlastnost měla, musí obsahovat přísady, například rozpuštěnou sůl. Vodivost takového elektrolytu je ale podle Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd o několik řádů nižší než u kovů.
Dosud odborníci předpokládali, že vodu, která může být vodivá stejně jako třeba měděný drát, je možné vytvořit jen pomocí obrovského tlaku v jádrech velkých planet a v pozemských podmínkách, kde takového tlaku dosáhnout nelze, to nebude v dohledné době možné.
Mezinárodní tým vedený fyzikálním chemikem Pavlem Jungwirthem z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ale přišel se zcela originálním řešením problému, díky kterému se podařilo potřebě vysokého tlaku při přípravě kovové vody zcela vyhnout. Vědci se rozhodli dosáhnout vytvoření vodivostního pásu nikoli stlačením molekul vody k sobě, ale masivním rozpouštěním elektronů uvolňovaných z alkalického kovu.
Cimrmanovský přístup
„Je to takový typicky český, možná trochu cimrmanovský přístup. Nemusíme vytvářet obrovské tlaky, stačí si koupit za deset korun trochu sodíku a ono to taky jde," popsal neotřelé řešení problému Pavel Jungwirth.
Jeho tým přitom potřeboval překonat zásadní překážku spočívající ve skutečnosti, že alkalické kovy po přidání do vody okamžitě explodují.
„Mezi oblíbené školní experimenty a témata mnoha videí na YouTube patří házení sodíku do vody. Jak je notoricky známo, po vhození kousku sodíku do vody se nevytvoří kovová voda, ale okamžitě následuje mohutná exploze ničící aparaturu,“ vysvětlil profesor. „Abychom tuto intenzivní a pro laboratorní účely ne moc použitelnou chemii zkrotili, šli jsme na to z druhé strany. Nepřidávali jsme alkalický kov do vody, ale vodu na kov,“ dodal.
Uvnitř vakuové komory vystavili vědci kapku slitiny sodíku a draslíku malému množství vodní páry, která začala kondenzovat na jejím povrchu. Tímto postupem se elektrony uvolňované z alkalického kovu rozpouštěly do vrstvičky vody na jejím povrchu rychleji, než probíhá chemická reakce vedoucí k explozi.
„Jsme si vlastně velice jemně hráli s tlakem vodní páry ve vakuové aparatuře a našli jsme deset na mínus čtvrtou milibaru. Při tomto tlaku na pár vteřin zkondenzuje dostatečné množství vody na alkalickém kovu. Tenounká vrstvička, vydrží 4 až 5 vteřin. Vidíme, jak krásně to zezlátne a je to dostatečné na to, abychom to dokázali změřit spektroskopickými metodami. Víme, co jsou takové ty otisky prstů kovového chování. To jsme tam našli. Pak to zreaguje a je to pryč,“ přiblížil Jungwirth výsledky výzkumu Českému rozhlasu.
Výroba na koleni
Potřebnou aparaturu si přitom vědci podle něj vyrobili více méně na koleni v malé laboratoři v pražském ústavu, kde také proběhly první experimenty. „Klíčový důkaz přítomnosti kovové vody jsme pak získali pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie na synchrotronu v Berlíně,“ doplnil chemik.
Studie vědců z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd a jejich kolegů publikovaná nyní v časopise Nature dokazuje nejen to, že kovovou vodu je možné připravit i v pozemských podmínkách, ale také detailně charakterizuje spektroskopické vlastnosti spojené s jejím nádherným zlatě kovovým leskem.
