Parece paradoxal, mas os cientistas dizem que descobriram que um elemento pode ser líquido e sólido ao mesmo tempo.
Em um estudo a ser publicado em breve na revista Proceedings of the National Academy of Science, os cientistas alcançaram um estado muito particular da matéria, pelo qual os átomos de potássio exibem propriedades de um líquido e de um sólido simultaneamente.
Então, exatamente como isso funciona? Tudo se resume à estrutura do potássio.
Em sua forma sólida, o potássio tem uma estrutura do tipo estrutura cristalina básica. Mas coloque o elemento sob uma pressão extremamente alta e essa estrutura mudará.
Ele se tornará mais complexo, reorganizando eles na forma de cinco tubos cilíndricos compostos, onde os átomos se posicionam em forma de X, enquanto quatro longas cadeias se juntam entre eles.
Os dois arranjos estão fracamente conectados – tanto que, quando a temperatura é elevada, as correntes começam a desaparecer à medida que os tubos permanecem intactos. Os pesquisadores descrevem isso como uma “transição de fusão de cadeia”.
“Seria como segurar uma esponja cheia de água que começa a pingar, exceto que a esponja também é feita de água”, disse Andreas Hermann, coautor do estudo e físico de matéria condensada da Universidade de Edimburgo, à National Geographic.
Para descobrir o que está acontecendo aqui, Hermann e seus colegas empregaram uma rede neural, um tipo de IA baseada no cérebro humano e no sistema nervoso que “aprende” de um banco de exemplos anteriores.
Neste caso, foi ensinado mecânica quântica usando simulações computacionais de pequenos grupos de átomos de potássio.
Após o treinamento, ele foi capaz de criar simulações envolvendo 20.000 átomos e confirmou que, em certas circunstâncias, o potássio pode atingir esse estado de fusão de cadeia.
Isso ocorre em pressões entre 20.000 e 40.000 vezes maiores que a pressão atmosférica e somente quando as temperaturas atingem 400 a 800 Kelvin (127-527 ° C ou 260-980 ° F).
Nesse ponto, as cadeias mais fracas do potássio se dissolvem, mas os tubos mais fortes permanecem sólidos – criando essa parte bizarra, sólida, em parte estado líquido.
Pela primeira vez
De acordo com a National Geographic, esta é a primeira vez que os cientistas foram capazes de mostrar que é possível alcançar este estado, e que ele seja estável para qualquer elemento, o que é uma coisa muito interessante.
Há mais de meia dúzia de outros elementos (incluindo o sódio e o bismuto) que, como o potássio, são considerados capazes de atingir esse estado estranho sob as circunstâncias corretas.
“O potássio é um dos metais mais simples que conhecemos, mas se você o pressionar, ele forma estruturas bem mais complexas”, disse Hermann em um comunicado.
“Mostramos que esse estado incomum, mas estável, é parte sólido e parte líquido. Recriar esse estado incomum em outros materiais poderia ter todos os tipos de aplicações ”.
Este é apenas o experimento mais recente para mostrar que as coisas nem sempre são tão simples quanto parecem, particularmente quando se trata de estados da matéria.
Apesar do que a maioria de nós aprendeu na escola, os materiais podem existir em outros estados além de sólido, líquido e gasoso.
Assim como o plasma, os cientistas descobriram o Dropleton – Uma gotícula ou gota quântica, os metais de Jahn-Teller, o condensado de Bose-Einstein – até mesmo os super-sólidos e superfluidos.
Quando uma pequena partícula de potássio é lançada em um tubo de ensaio de água, ela se move vigorosamente – derrete, espuma e até salta, transformando-se em bolhas de gás hidrogênio e hidróxido de potássio.
Sob a pressão e a temperatura corretas, o metal pode se tornar sólido e líquido ao mesmo tempo, confirmaram os cientistas. “É meio estranho”, diz o co-autor do estudo, Andreas Hermann, da Universidade de Edimburgo.
Fontes:
https://www.nationalgeographic.com/