脫硫泵如何讓純水導(dǎo)電

在純水中，水分子由氫鍵連接，因此其價電子穩(wěn)定，不易移動。為了產(chǎn)生能移動的自由電子，研究團隊想到了一個方案——向堿（脫硫泵）金屬“借”電子。

　　我們都知道，由鋰、鈉、鉀、銣、銫和鈁組成的堿（脫硫泵）金屬家族很容易丟失最外層唯一的一個電子。如果大量來自堿（脫硫泵）金屬元素外層的電子混入水分子中，這些可移動的電子就會形成導(dǎo)帶，從而使水分子具有導(dǎo)電性。

　　這個方案聽起來并不復(fù)雜，但要實現(xiàn)這一點，首先要解決的就是堿（脫硫泵）金屬遇水爆炸的問題。中學(xué)化學(xué)課本就已經(jīng)介紹過，鈉等堿（脫硫泵）金屬投入水中之后，會立即燃燒、發(fā)生爆炸性的化學(xué)反應(yīng)。對此，研究團隊的解決思路是，不再簡單地將堿（脫硫泵）金屬扔進水里，而是將少量水分子沉積在堿（脫硫泵）金屬表面上，盡可能減少堿（脫硫泵）金屬與水的化學(xué)反應(yīng)。

　　為了實現(xiàn)這一目標，研究團隊選用的是堿（脫硫泵）金屬鈉、鉀的合金，這種合金在室溫下呈液態(tài)。他們將裝有鈉鉀合金液體的注射器放在一個真空容器中，在注射器的針尖處，鈉鉀合金液滴逐漸長大，最終滴落。在液滴長大的同時，研究者通過另一通道向容器中注入一定壓力的水蒸氣，其在不斷長大的液滴表面凝結(jié)、沉積，形成薄薄的吸附層。而整個實驗裝置中的水蒸氣壓力只有10-4 mbar，相當于10-7 個大氣壓。

　　堿（脫硫泵）金屬的電子遷移

　　這時，吸附層的水分子就能“偷”走堿（脫硫泵）金屬的電子——換句話說，堿（脫硫泵）金屬外層電子和（脫硫泵）金屬離子向水分子內(nèi)遷移，這些自由電子就能在水分子內(nèi)形成導(dǎo)帶。而確保這一反應(yīng)持續(xù)進行的關(guān)鍵因素在于，電子和離子的遷移速率需要遠遠高于水分子層在合金表面沉積的速率，從而抑制堿（脫硫泵）金屬與水之間激烈的化學(xué)反應(yīng)。

　　在實驗容器內(nèi)，堿（脫硫泵）金屬液滴在吸附了水分子之后，出現(xiàn)了一系列精彩絕倫的變化。純的鈉鉀合金液滴呈銀色，當容器內(nèi)的水蒸氣壓力達到10-4 mbar時，水分子開始在合金液滴表面吸附。此時，液滴表面會立刻變成具有（脫硫泵）金屬光澤的金色并維持大約5秒——這樣的（脫硫泵）金屬光澤很可能是水中的自由電子反射可見光而產(chǎn)生的。隨后，伴隨著水分子吸附層的增長，液滴依次呈現(xiàn)出深紅褐色、紫色或藍色、白色，最終失去其（脫硫泵）金屬光澤。整個過程持續(xù)10秒，液滴逐漸長大，當直徑約5毫米時便從注射器口滴落下來，新的液滴隨之源源不斷地流出