Het is een eeuwenoude droom van alchemisten om onedele metalen zoals lood te veranderen in goud. Een groep onderzoekers gaat nog een stap verder. Zij hebben een weg gevonden om water te veranderen in een metaalachtig, goudkleurig materiaal dat net als koper stroom kan geleiden.
Het onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van onder andere de Tsjechische Academie der Wetenschappen, University of Oxford, University of Southern California en het Fritz Haber Institut. De studie Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution is gepubliceerd in het blad Nature.
Grote planeten
In de wetenschap wordt er al langer vanuit gegaan dat dit proces plaatsvindt in de kern van grote planeten als Neptunus en Uranus waar hoge druk ervoor zorgt dat watermoleculen zo hard samen worden gedrukt dat de zogenoemde elektronenschillen – denkbeeldige banen om een atoomkern – elkaar overlappen.
Tot nu toe was het ondenkbaar dat mensen op aarde in staat zouden zijn een dergelijke druk tot stand te brengen. Maar de onderzoekers onder leiding van de Tsjech Pavel Jungwirth hebben een andere methode ontwikkeld om het water van structuur te veranderen.
Exploderen
De methode borduurt voort op eerder onderzoek van Jungwirth dat zich richtte op het gedrag van alkalimetalen zoals lithium en natrium in een mengsel van water en vloeibare ammoniak, dat ook metaalachtige eigenschappen heeft. Uit het alkalimetaal komen elektronen vrij. Die moeten worden opgelost. Probleem: de onderzoekers moesten een fundamenteel probleem overwinnen: als alkalimetalen in aanraking met water komen, exploderen zij onmiddellijk.
YouTube
“Natrium in water gooien is een van de populairste experimenten op school en vaak te zien in YouTube-video’s. Zoals bekend krijg je, als je een brok natrium in water gooit, geen metaalwater maar een onmiddellijke en forse explosie,” zegt Jungwirth. “Om dit te voorkomen, hebben we het proces omgekeerd. In plaats van alkalimetaal aan water toe te voegen, hebben we het water aan het metaal toegevoegd.”
Dat gebeurde in een drukcabine waar een kleine hoeveelheid waterdamp in contact werd gebracht met een druppel van een natrium-kaliumlegering.
Elektronenmicroscoop
De waterdamp begon op het oppervlak van de natrium-kaliumdruppel te condenseren. De uit het alkalimetaal vrijgekomen elektronen losten sneller op in de waterlaag dan de chemische reactie die normaalgesproken leidt tot een explosie.
Jungwirth: “Het resultaat was een goudkleurige metaalachtige oplossing” (zie foto). De eerste tests werden uitgevoerd in een klein laboratorium in Praag en later herhaald in Berlijn met behulp van een elektronenmicroscoop en een deeltjesversneller.
Kwajongens
Jungwirth voerde de tests uit samen met een oude vriend van hem, de Britse chemicus en YouTuber Philip Mason (zie video). In 2015 deden ze samen ook al een proef met natrium dat ze op een balkon van de universiteit lieten exploderen in water, tot ergernis van de rokers.
That pissed everybody off, because that was where people went smoking.
Het geeft maar weer aan dat aan grote uitvindingen soms kwajongensachtige experimenten ten grondslag liggen. De metaalachtige stof bleef overigens wel maar een paar seconde bestaan. Dus wat dat betreft is er nog werk aan de winkel voor Jungwirth en zijn vrienden.
