Gli scienziati risolvono finalmente un mistero del mondo chimico

Gli scienziati potrebbero finalmente comprendere la misteriosa transizione dei metalli in non metalli e viceversa, un esperimento di chimica secolare. I dettagli di questa trasformazione hanno eluso a lungo gli scienziati, che non riuscivano a studiarla nei dettagli.

Il nuovo studio rivela i sottili dettagli di questo cambiamento e mostra che questa trasformazione è graduale, piuttosto che improvvisa e rapida . “Quello che abbiamo fatto con successo è che abbiamo praticamente capito come si comportano queste soluzioni a una vasta gamma di concentrazioni usando una tecnica a microjet”, ha detto il co-autore dello studio Ryan McMullen, un dottorando in chimica presso l’Università della California del Sud.

La scoperta chimica degli scienziati

Come ben sappiamo, i metalli sono un gruppo diversificato. Alcuni, come il litio, sono abbastanza leggeri da galleggiare, mentre altri, come il piombo o l’osmio, sono estremamente densi. Alcuni richiedono temperature incredibilmente alte per sciogliersi, mentre altri si sciolgono facilmente. In definitiva, ciò che i metalli hanno in comune è la loro capacità di condurre l’elettricità allo zero assoluto, il punto in cui il movimento molecolare dal calore si ferma essenzialmente.

Ma come si trasformano alcuni non metalli in metalli? In un nuovo studio, i ricercatori hanno risposto a questa domanda aggiungendo metalli all’ammoniaca liquida.

In primo luogo, i ricercatori hanno condensato l’ammoniaca, che è un gas a temperatura ambiente, in un liquido raffreddandolo a 27,4 F (meno 33 C). Hanno quindi aggiunto sodio, litio o potassio, che sono tutti metalli alcalini. Gli esperimenti sono stati condotti in collaborazione con scienziati dell’Accademia delle Scienze della Repubblica Ceca e dell’Istituto Fritz-Haber della Max Planck Society di Berlino, nonché con ricercatori in Giappone e Francia.

Il risultato fu una reazione attesa: l’ammoniaca liquida estrasse elettroni dal metallo. Questi elettroni sono poi rimasti intrappolati tra le molecole di ammoniaca, creando i cosiddetti elettroni solvati che i ricercatori speravano di studiare. A basse concentrazioni, il risultato è stato un liquido blu, non metallico. Mentre gli elettroni solvati o intrappolati si accumulavano, tuttavia, la soluzione passò al bronzo lucido.

La sfida successiva era investigare come si comportassero gli elettroni solvati a diverse concentrazioni. Ciò ha comportato lo scatto di un microjet della soluzione,circa la larghezza di un capello umano, attraverso un raggio di raggi X di sincrotrone, che sono raggi di raggi X ad alta energia. I raggi X eccitavano gli elettroni solvati, inducendoli a uscire dalla loro gabbia liquida di molecole di ammoniaca.