Kovová voda poprvé připravena v pozemských podmínkách

Út, 3.8.2021
| Originální článek z: ÚOCHB
Mezinárodní vědecký tým vedený Pavlem Jungwirthem z ÚOCHB AV ČR přišel s novou metodou, díky níž se podařilo na několik sekund vytvořit kovovou vodu, vodivou stejně jako třeba měděný drát.
Video placeholder
  • Foto: ÚOCHB/Phil Mason: Vlevo je čistá kapka slitiny sodíku a draslíku, vpravo kapka s usazenou vrstvičkou vody, v níž se rozpouštějí elektrony uvolňované z kovu, čímž získává zlatý kovový lesk.
  • Video: ÚOCHB/Phil Mason: Kovová voda poprvé připravena v pozemských podmínkách

Čistá voda prakticky nevede elektřinu, je to elektrický izolátor. Aby elektřinu vést mohla, musí obsahovat například rozpuštěné soli. Ovšem vodivost takového elektrolytu je poměrně nízká a ve srovnání s kovy o několik řádů nižší. Je možné zařídit, aby voda byla vodivá stejně jako třeba měděný drát? Vědci předpokládali, že k něčemu takovému může docházet v jádrech velkých planet, kde vysoký tlak dokáže stlačit molekuly vody k sobě do té míry, až se začnou překrývat jejich elektronové obaly. Vyvinout takový tlak v pozemských podmínkách však v současnosti není v lidských možnostech, a proto se mělo za to, že připravit kovou vodu na Zemi nebude v dohledné době možné. Mezinárodní vědecký tým vedený Pavlem Jungwirthem z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR však přišel s novou metodou, díky níž se mu podařilo kovovou vodu na několik sekund vytvořit i v pozemských podmínkách. Jejich článek nyní vychází v časopise Nature.

Představy, že s pomocí velkého tlaku by bylo možné vytvořit z vody kov, nejsou nové. V principu by mělo být možné stlačit molekuly vody k sobě tak, že by se začaly jejich elektronové obaly překrývat a vytvořily tzv. vodivostní pás, jaký existuje v kovových materiálech. Potřebný tlak 50 Mbar (tj. tlak asi 50milionkrát větší než na zemském povrchu) najdeme v jádrech velkých planet, v pozemských podmínkách jej však zatím dosáhnout nedokážeme.

ÚOCHB/Phil Mason: Na prvním snímku vidíme čistou kapku slitiny sodíku a draslíku, na dalších vidíme tuto kapku vystavenou působení vodní páry 10⁻⁴ mbar. Na kapce se usazuje vrstvička vody, v níž se rozpouštějí elektrony uvolňované z kovu, čímž získá zlatý kovový lesk.

Tým Pavla Jungwirtha z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB) ve spolupráci s vědci z Univerzity Jižní Kalifornie, Institutu Fritze Habera a dalších institucí však nyní přišel s metodou, díky které se mu podařilo potřebě vysokého tlaku při přípravě kovové vody zcela vyhnout. Metoda navazuje na dřívější výzkum skupiny Pavla Jungwirtha zaměřený na chování alkalických kovů ve vodě a kapalném amoniaku. Inspirováni prací s roztoky alkalických kovů v kapalném amoniaku, které se při vysokých koncentracích chovají jako kov, rozhodli se vědci dosáhnout vytvoření vodivostního pásu nikoli stlačením molekul vody k sobě, ale masivním rozpouštěním elektronů uvolňovaných z alkalického kovu. Při tom však potřebovali 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,“ říká Pavel Jungwirth, vedoucí skupiny molekulového modelování v ÚOCHB. „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.“

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. Jejich množství přitom bylo dostatečné k překonání kritické hranice pro vytvoření vodivostního pásu, a tedy vytvoření kovového vodného roztoku, který kromě těchto elektronů obsahoval i rozpuštěné alkalické kationty a chemicky vytvořený hydroxid a vodík.

ÚOCHB/Phil Mason: Čistá kapka slitiny sodíku a draslíku

„Díky tomu se nám na několik sekund podařilo vytvořit tenkou vrstvu zlatě zbarveného kovového vodního roztoku. To nám stačilo na to, abychom ji mohli nejen spatřit na vlastní oči, ale také proměřit spektrometry,“ říká Pavel Jungwirth a dodává: „Potřebnou aparaturu jsme si přitom vyrobili více méně na koleni v malé laborce v našem pražském ústavu, kde také proběhly první experimenty. Klíčový důkaz přítomnosti kovové vody jsme pak získali pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie na synchrotronu v Berlíně.“

ÚOCHB/Phil Mason: Kapka slitiny sodíku a draslíku vystavená působení vodní páry 10⁻⁴ mbar. Na kapce se usadila vrstvička vody, v níž se rozpustily elektrony uvolňované z kovu, čímž získala zlatý kovový lesk.

Studie vědců z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR 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.

ÚOCHB/Tomáš Belloň: prof. Pavel Jungwirth, vedoucí skupiny Molekulové modelování v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

Prof. Pavel Jungwirth, DSc. (* 1966 v Praze) je český fyzikální chemik, vysokoškolský pedagog a popularizátor vědy. Vystudoval fyziku na Matematicko-fyzikální fakultě UK v Praze se zaměřením na chemickou fyziku. Titul kandidáta věd získal za práci v oblasti výpočetní chemie, pod vedením prof. Rudolfa Zahradníka v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Dlouhodobě působil na Kalifornské univerzitě v Irvine, na Jihokalifornské univerzitě v Los Angeles a na Hebrejské univerzitě v Jeruzalémě.

V současné době pracuje Pavel Jungwirth jako vedoucí vědeckého týmu v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. Je také externím členem katedry chemické fyziky a optiky MFF UK a nositelem pozice Finland Distinguished Professor na Technické univerzitě v Tampere.

Pavel Jungwirth publikoval přes 300 původních prací v mezinárodních časopisech včetně Science, Nature Chemistry a PNAS, které mají více než 15 tisíc citací. Je editorem Journal of Physical Chemistry, který vydává Americká chemická společnost. Je také předsedou Učené společnosti ČR a nositelem řady ocenění, včetně Spiers Prize od britské Royal Society of Chemistry, Heyrovského oborové medaile od AV ČR či ceny Humboldtovy nadace za výzkum. S populárními příspěvky Pavla Jungwirtha se lze setkat na stránkách týdeníku Respekt nebo ve vědecko-populárních pořadech Českého rozhlasu a televize.

Zdroje
Původní článek:

Philip E. Mason, H. Christian Schewe, Tillmann Buttersack, Vojtech Kostal, Marco Vitek, Ryan S. McMullen, Hebatallah Ali, Florian Trinter, Chin Lee, Daniel M. Neumark, Stephan Thürmer, Robert Seidel, Bernd Winter, Stephen E. Bradforth, and Pavel Jungwirth. Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution. Nature 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-03646-5. www.nature.com/articles/s41586-021-03646-5

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
 

Mohlo by Vás zajímat

Průvodce řešením problémů v kapalinové chromatografii - Shimadzu HPLC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Waters Atlantis Premier BEH Z-HILIC Columns

Brožury a specifikace
| 2021 | Waters
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Waters
Zaměření
---

Simultaneous Quantification of Multiclass PFAS in Biosolids Using a Single Extraction Method and the Agilent 6495 Triple Quadrupole LC/MS

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí

Quantitative Determination of NDMA Impurity in Ranitidine Drug Products – Examples of Actual Samples Analysis by LCMS-8060 with APCI

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

It’s Not All About the Column: The Role of the Mobile Phase and Your Instrument

Prezentace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, HPLC
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
---
 

Podobné články

Video | Přednáška

Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19

Diskuse ze dne 18.2. 2020 organizovaná Učenou společnosti České republiky na téma: Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19.
Článek | Různé

ÚOCHB se stává novým partnerem Nadačního fondu Neuron

Nadační fond Neuron, který již přes deset let oceňuje špičkové české vědce, navázal partnerství s Ústave organické chemie a biochemie AV ČR, předním vědeckým pracovištěm v zemi.
Článek | Popularizace

Cenu Rudolfa Lukeše pro rok 2020 získává Pavel Jelínek

Laureátem Ceny Rudolfa Lukeše pro rok 2020 je doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D. z Fyzikálního ústavu AV ČR, který zkoumá chemické vlastnosti molekulárních struktur na površích pevných látek.
Článek | Popularizace

TÝDEN AKADEMIE VĚD ČESKÉ REPUBLIKY 2021

Přinášíme Vám přehled chemických témat na probíhajícím 1. ročníku festivalu s názvem Týden Akademie věd ČR v termínu od 1. do 7. listopadu.
 

Mohlo by Vás zajímat

Průvodce řešením problémů v kapalinové chromatografii - Shimadzu HPLC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Waters Atlantis Premier BEH Z-HILIC Columns

Brožury a specifikace
| 2021 | Waters
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Waters
Zaměření
---

Simultaneous Quantification of Multiclass PFAS in Biosolids Using a Single Extraction Method and the Agilent 6495 Triple Quadrupole LC/MS

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí

Quantitative Determination of NDMA Impurity in Ranitidine Drug Products – Examples of Actual Samples Analysis by LCMS-8060 with APCI

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

It’s Not All About the Column: The Role of the Mobile Phase and Your Instrument

Prezentace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, HPLC
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
---
 

Podobné články

Video | Přednáška

Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19

Diskuse ze dne 18.2. 2020 organizovaná Učenou společnosti České republiky na téma: Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19.
Článek | Různé

ÚOCHB se stává novým partnerem Nadačního fondu Neuron

Nadační fond Neuron, který již přes deset let oceňuje špičkové české vědce, navázal partnerství s Ústave organické chemie a biochemie AV ČR, předním vědeckým pracovištěm v zemi.
Článek | Popularizace

Cenu Rudolfa Lukeše pro rok 2020 získává Pavel Jelínek

Laureátem Ceny Rudolfa Lukeše pro rok 2020 je doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D. z Fyzikálního ústavu AV ČR, který zkoumá chemické vlastnosti molekulárních struktur na površích pevných látek.
Článek | Popularizace

TÝDEN AKADEMIE VĚD ČESKÉ REPUBLIKY 2021

Přinášíme Vám přehled chemických témat na probíhajícím 1. ročníku festivalu s názvem Týden Akademie věd ČR v termínu od 1. do 7. listopadu.
 

Mohlo by Vás zajímat

Průvodce řešením problémů v kapalinové chromatografii - Shimadzu HPLC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Waters Atlantis Premier BEH Z-HILIC Columns

Brožury a specifikace
| 2021 | Waters
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Waters
Zaměření
---

Simultaneous Quantification of Multiclass PFAS in Biosolids Using a Single Extraction Method and the Agilent 6495 Triple Quadrupole LC/MS

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí

Quantitative Determination of NDMA Impurity in Ranitidine Drug Products – Examples of Actual Samples Analysis by LCMS-8060 with APCI

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

It’s Not All About the Column: The Role of the Mobile Phase and Your Instrument

Prezentace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, HPLC
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
---
 

Podobné články

Video | Přednáška

Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19

Diskuse ze dne 18.2. 2020 organizovaná Učenou společnosti České republiky na téma: Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19.
Článek | Různé

ÚOCHB se stává novým partnerem Nadačního fondu Neuron

Nadační fond Neuron, který již přes deset let oceňuje špičkové české vědce, navázal partnerství s Ústave organické chemie a biochemie AV ČR, předním vědeckým pracovištěm v zemi.
Článek | Popularizace

Cenu Rudolfa Lukeše pro rok 2020 získává Pavel Jelínek

Laureátem Ceny Rudolfa Lukeše pro rok 2020 je doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D. z Fyzikálního ústavu AV ČR, který zkoumá chemické vlastnosti molekulárních struktur na površích pevných látek.
Článek | Popularizace

TÝDEN AKADEMIE VĚD ČESKÉ REPUBLIKY 2021

Přinášíme Vám přehled chemických témat na probíhajícím 1. ročníku festivalu s názvem Týden Akademie věd ČR v termínu od 1. do 7. listopadu.
 

Mohlo by Vás zajímat

Průvodce řešením problémů v kapalinové chromatografii - Shimadzu HPLC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Waters Atlantis Premier BEH Z-HILIC Columns

Brožury a specifikace
| 2021 | Waters
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Waters
Zaměření
---

Simultaneous Quantification of Multiclass PFAS in Biosolids Using a Single Extraction Method and the Agilent 6495 Triple Quadrupole LC/MS

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí

Quantitative Determination of NDMA Impurity in Ranitidine Drug Products – Examples of Actual Samples Analysis by LCMS-8060 with APCI

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

It’s Not All About the Column: The Role of the Mobile Phase and Your Instrument

Prezentace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, HPLC
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
---
 

Podobné články

Video | Přednáška

Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19

Diskuse ze dne 18.2. 2020 organizovaná Učenou společnosti České republiky na téma: Z laboratoře k pacientovi: vývoj léků v Česku a ve světě + koronavirus COVID-19.
Článek | Různé

ÚOCHB se stává novým partnerem Nadačního fondu Neuron

Nadační fond Neuron, který již přes deset let oceňuje špičkové české vědce, navázal partnerství s Ústave organické chemie a biochemie AV ČR, předním vědeckým pracovištěm v zemi.
Článek | Popularizace

Cenu Rudolfa Lukeše pro rok 2020 získává Pavel Jelínek

Laureátem Ceny Rudolfa Lukeše pro rok 2020 je doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D. z Fyzikálního ústavu AV ČR, který zkoumá chemické vlastnosti molekulárních struktur na površích pevných látek.
Článek | Popularizace

TÝDEN AKADEMIE VĚD ČESKÉ REPUBLIKY 2021

Přinášíme Vám přehled chemických témat na probíhajícím 1. ročníku festivalu s názvem Týden Akademie věd ČR v termínu od 1. do 7. listopadu.
Další projekty
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití

LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena.