รู้ไหมว่า ‘น้ำเปล่า’ เป็นฉนวนไฟฟ้าที่เกือบจะสมบูรณ์แบบ
เรื่องนี้อาจทำให้แปลกใจเพราะในบางครั้งเราเห็นภาพไฟฟ้าช็อตเปรี๊ยะๆ เมื่อโดนน้ำ ตามภาพยนตร์ หรือในคลิปต่างๆ แต่นั่นเป็นเพราะสิ่งเจือปนอื่นๆ ในน้ำต่างหาก แต่น้ำที่บริสุทธิ์จริงๆ มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าต่ำสุดๆ เรียกได้ว่าสอบตกในฐานะ ‘โลหะ’ โดยสิ้นเชิงก็ว่าได้
แต่ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ดันค้นพบวิธีเล่นแร่แปรธาตุทำให้ ‘น้ำบริสุทธิ์’ กลายสภาพเป็น ‘โลหะ’ ได้สำเร็จ!
อันที่จริงความพยายามจะเปลี่ยนน้ำให้เป็นโลหะเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นมาตลอด เพราะนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าไม่ว่าสารอะไรก็เปลี่ยนเป็นโลหะได้ถ้าหากมันถูกบีบอันเข้าด้วยกันอย่างหนาแน่นมากพอ จนอะตอมและโมเลกุลถูกบีบจนใช้อิเล็กตรอนภายนอกร่วมกัน พวกมันจะมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าทันที แต่นี่เป็นครั้งแรกที่วิทยาศาสตร์เปลี่ยนน้ำเป็นโลหะได้สำเร็จจริงๆ
โดยการทดลองครั้งนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature โดย Pavel Jungwirth นักเคมีและทีมจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์สาธารณรัฐเช็ก คิดว่าน้ำน่าจะเปลี่ยนเป็นโลหะได้โดยไม่ต้องเพิ่มแรงดันบีบอัด อันมหาศาลชนิดที่ไม่น่าเกิดขึ้นบนโลกได้ (มันเกิดขึ้นในแกนดาวเคราะห์ใหญ่ๆ อย่างเช่นดาวพฤหัส) แต่ถ้าไม่ใช้แรงอันมหาศาลแบบนั้น นักวิทยาศาสตร์จัดการมันด้วยวิธีไหน?
ทีมคิดว่าจะใช้วิธีการยืมอิเล็กตรอนจากโลหะแอลคาไล (alkali) เข้ามาช่วย เพราะสารนี้ปล่อยอิเล็กตรอนภายนอกได้ง่ายมาก แต่ปัญหาคือตามปกติเมื่อโลหะแอลคาไล มาเจอกับน้ำมันจะระเบิดทันที ทางออกคือต้องชะลอการระเบิดนั้นออกไปให้ได้
โดยทีมวิจัยได้ทำให้โซเดียมและโพแทสเซียมในโลหะแอลคาไล กลายเป็นของเหลว และค่อยๆ เติมน้ำบริสุทธิ์เข้าไปอย่างระมัดระวังและค่อยๆ สะสม รวมถึงทดลองในห้องที่เป็นสุญญากาศ แค่นี้ (?) ก็ชะลอการระเบิดได้แล้ว
ในการทดลองหลังจากนั้นอิเล็กตรอนและไอออนบวกในโลหะแอลคาไล จะค่อยๆ ไหลลงสู่น้ำ สิ่งที่เกิดขึ้นถัดมาคือน้ำค่อยๆ มีประกายสีทองและมีคุณสมบัติสื่อไฟฟ้า มันกลายเป็นโลหะอย่างสมบูรณ์!
แม้ว่าการทดลองนี้จะคงสภาพโลหะอยู่ได้แค่ไม่กี่วินาที ไม่นานเท่าที่นักวิจัยต้องการ เพราะอิเล็กตรอนและไอออนสลายตัวไปก่อน แต่นี่ก็นับว่าเป็นความสำเร็จครั้งยิ่งใหญ่มากของวงการวิทยาศาสตร์แล้ว และการทดลองครั้งนี้ยังทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจการทำงานของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีภาวะความกดอากาศสูงมากจนน้ำกลายเป็นโลหะได้อย่างใกล้ชิดมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็น ดาวพฤหัส ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ที่เชื่อว่ามีน้ำโลหะอยู่ภายใน
ที่แน่ๆ การทดลองครั้งนี้น่าจะเป็นการสานฝันและเปิดช่องทางให้นักเคมีได้ทดลองเปลี่ยนสสารชนิดอื่นๆ ให้กลายเป็นโลหะนำไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้แรงดันมหาศาลแบบในทฤษฎี
อ้างอิง
- Science alert. Scientists Have Transformed Pure Water Into a Metal. https://bit.ly/3ysYkEa
- Live science. Scientists transform water into shiny, golden metal> https://bit.ly/3iqQipQ