Direkt zum Inhalt

Kurioses Farbenspiel: Metallisches Wasser ist golden

Damit Wasser ein Metall wird, muss man ihm freie Elektronen verpassen. Die machen mit den Wassermolekülen jedoch meist kurzen Prozess. Ein kleiner Trick löst das Problem - zumindest für kurze Zeit.
Goldene Wasserschicht auf einem Tropfen aus Natrium und Kalium.Laden...

Selbst eigentlich nicht metallische Stoffe können zum Metall werden – auch Wasser. Und eine dünne Schicht metallischen Wassers sieht aus wie Gold, berichtet jetzt eine Arbeitsgruppe um Pavel Jungwirth von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag. Wie das Team in »Nature« schreibt, kommt der Effekt zu Stande, wenn man Wasserdampf bei niedrigem Druck direkt auf einem Tropfen einer flüssigen Natrium-Kalium-Legierung kondensieren lässt. Daraufhin lösen sich Elektronen aus dem Metall in der nur wenige dutzend Nanometer dicken Wasserschicht und sind in dieser frei beweglich. Solche frei beweglichen Elektronen machen einen Stoff zum Metall – und färben das Wasser golden ein.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Stoffe zum Metall zu machen. Zum einen geht das mit hohem Druck, wenn sich die Atome so nahe kommen, dass ihre Elektronen nicht mehr an spezifische Atomkerne gebunden sind – zum Beispiel bei metallischem Wasserstoff. Bei Wasser ist das bisher im Experiment nicht gelungen, vermutlich sind dazu noch mal weit höhere Drücke nötig als heute erreichbar. Zum anderen kann man Elektronen einfach in einer Flüssigkeit lösen – etwa aus Natrium oder Kalium, die sehr gerne Elektronen abgeben. Bislang war es schwierig, metallisches Wasser so herzustellen, denn wenn Wasser auf solche Alkalimetalle trifft, reagiert es gewöhnlich sehr heftig.

In diesem Experiment jedoch verhalten sich die Stoffe zivilisierter, referiert das Team um Jungwirth. Die Elektronen aus den Metallen lösen sich erst einmal in der Wasserschicht, statt gleich die Moleküle zu spalten. Die Lösung der Elektronen in Wasser verursacht auch die edelmetallartige Farbe. Allerdings entsteht der goldene Glanz ganz anders als bei echtem Gold. Während beim Gold ein relativistischer Effekt die Farbe bestimmt – die Elektronen bewegen sich mit einem nennenswerten Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit, so dass sich ihre Absorption verschiebt –, sind es in der Wasserschicht kollektive Schwingungen der beweglichen Elektronen, so genannte Plasmonen. Außerdem hält der Goldton nicht lange. Denn die freien Elektronen bleiben nur kurz in diesem Zustand. Binnen Sekunden färbt sich die Schicht dunkler, wird rotviolett und schließlich von Flecken der Reaktionsprodukte Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid durchsetzt.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Partnerinhalte