De aproape un secol, geocercetătorii sunt intrigati de o enigmă: unde au dispărut elementele mai ușoare ale Pământului? Comparativ cu cantitățile prezente în Soare sau în unele meteoriți, Terra are mai puțin hidrogen, carbon, azot și sulf, precum și gaze nobile precum heliul – în unele cazuri cu peste 99% mai puțin.
O parte din această discrepanță este explicată prin pierderile suferite de sistemul solar în timpul formării planetei noastre. Totuși, cercetătorii au bănuit de mult timp că există și alte cauze.
Recent, o echipă de oameni de știință a raportat o posibilă explicație: elementele s-ar putea ascunde adânc în nucleul solid intern al Pământului. La presiunea extrem de mare de 360 gigapascali – de 3,6 milioane de ori presiunea atmosferică – fierul se comportă într-un mod neobișnuit, transformându-se într-un electrid: o formă puțin cunoscută a metalului care poate absorbi elemente mai ușoare.
Coautorul studiului, Duck Young Kim, fizician în starea solidă la Centrul pentru Știința și Tehnologia Presiunii Înalte Avansate din Shanghai, susține că absorbția acestor elemente ușoare ar fi putut avea loc treptat, pe parcursul a câtorva miliarde de ani – și este posibil să continue și în prezent. Acest fenomen ar explica de ce mișcarea undelor seismice care călătoresc prin Pământ sugerează o densitate a nucleului intern cu 5% până la 8% mai mică decât ar fi dacă ar fi format doar din metal.
Electrizii, în mai multe moduri, își trăiesc momentul de glorie. Nu doar că ar putea ajuta la rezolvarea unui mister planetar, dar acum pot fi creați la temperatura și presiunea camerei dintr-o varietate de elemente. Fiindcă toți electrizii conțin o sursă de electroni reactivi care pot fi ușor donați altor molecule, aceștia sunt catalizatori ideali și agenți care facilitează reacții complexe.
Un electrid este deja utilizat pentru a cataliza producția de amoniac, un component esențial al îngrășământului; dezvoltatorii săi japonezi afirmă că procesul utilizează cu 20% mai puțină energie decât metodele tradiționale de fabricație a amoniacului. Între timp, chimiștii descoperă noi electrizi care ar putea duce la metode mai ieftine și mai ecologice de producere a produselor farmaceutice.
Provocarea de astăzi este de a descoperi mai multe dintre aceste materiale intrigante și de a înțelege regulile chimice care guvernează formarea lor.
Majoritatea solidelor sunt formate din rețele ordonate de atomi, dar electrizii sunt diferiți. Rețelele lor au mici buzunare unde electronii stau pe cont propriu.
Metalele normale au electroni care nu sunt legați de un singur atom. Aceștia sunt electronii exteriori, sau de valență, care se pot deplasa între atomi, formând ceea ce este adesea numit un „ocean de electroni” delocalizat. Acesta explică de ce metalele conduc electricitatea.
Electronii exteriori ai electrizilor nu mai orbitează nici ei în jurul unui atom anume, dar nu se pot deplasa liber. În schimb, devin captivi în situri între atomi, numite atracții non-nucleare. Acest lucru conferă materialelor proprietăți unice. În cazul fierului din nucleul Pământului, sarcinile negative ale electronilor stabilizează elementele mai ușoare la atracții non-nucleare.
Sursa: Ars Technica
Poll: Care ar fi cea mai fascinantă aplicație a descoperirii electrizilor în cazul cercetărilor viitoare?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply