Anem al gra. L’hidrogen és un metall o un no-metall? De tota la vida que s’ha dit que presenta propietats dels no-metalls. Ara bé, uns estudis publicats l’any 2016 semblen indicar el contrari. Sota certes condicions, podem aconseguir hidrogen metàl·lic.
Un element poc convencional
La majoria dels elements químics es poden classificar fàcilment. A l’esquerra de la taula periòdica tenim els metalls, mentre que a la dreta hi ha els no-metalls. Però, i l’hidrogen? Tot i que és un no-metall, es troba a l’esquerra de la taula.
Aquesta no és l’única característica diferent! L’hidrogen és l’element més abundant de l’univers. Mentre que la majoria d’elements volen tenir una capa de valència amb 8 electrons (regla de l’octet), l’hidrogen es conforma amb dos.
Totes aquestes característiques fan que l’hidrogen sigui un element especial. Els seus àtoms són molt simples: només tenen un protó al nucli, i un electró a l’escorça. I ja està! Si haguessis de crear un nou àtom, aquest seria el més fàcil de fer.
Ara bé, no et deixis enganyar! L’hidrogen té sorpreses amagades, cosa que fa que no sigui tan avorrit com sembla.
De la teoria a la pràctica
Com hem comentat abans, l’hidrogen es considera un no-metall. Tanmateix, quan el sotmetem a elevades pressions, es pot comportar com un metall. Això és el que van predir els físics Eugene Wigner i Hillard Bell Huntington l’any 1935. Però els seus progressos es van quedar aquí.
Fem un salt en el temps fins a l’any 2016. Quasi uns 80 anys més tard de la teoria, un equip de científics de la Universitat Harvard la va dur a la pràctica. Van poder obtenir hidrogen metàl·lic en sotmetre’l a:
- Baixa temperatura. Entre -200°C i -270°C.
- Altra pressió. Wigner i Huntington van predir que caldrien uns 25 GPa (és a dir, 25 mil milions de Pa). No obstant això, a vegades la vida és dura. Per tenir metall van haver d’aplicar 470 GPa.
Saps què suposen 470 GPa? El seu equivalent són 5 milions d’atmosferes, que és superior a la pressió del centre de la Terra!
Trencant diamants
Com podem aconseguir una pressió tan elevada? Cal fer servir un material que sigui increïblement dur… Com ara el diamant. Però, ull! Fins i tot els diamants convencionals es trencarien a aquesta pressió. Per obtenir hidrogen metàl·lic van haver de polir-ne uns d’especials, fins a obtenir la duresa perfecta.
L’hidrogen es va col·locar entre els dos diamants. A mesura que es disminuïa la temperatura, s’augmentava la pressió. Per saber quan ja havien obtingut el producte, van mirar en quin moment l’hidrogen començava a reflectir la llum, una característica dels metalls.
Com que el diamant deixa passar la llum, la mostra d’hidrogen s’il·luminava amb un raig. Arribats als 470 GPa, es va veure que la mostra es tornava negra. Havien aconseguit el seu objectiu: tenien hidrogen metàl·lic. L’únic problema que se’ls presentava era saber si era un sòlid o un líquid (com ara el mercuri).
Aplicacions del metall
Es podria produir hidrogen metàl·lic a gran escala? La veritat és que no. La quantitat d’hidrogen metàl·lic que van obtenir era molt petita. Tenia la mida del diàmetre d’un cabell. A més a més, la pressió era excessiva per poder ser rendible.
Però suposem per un moment que fos possible. Un cop tenim el metall, es manté en aquest estat fins i tot a temperatura ambient. Ara bé, caldria continuar aplicant la mateixa pressió.
D’acord amb les dades recollides, l’hidrogen metàl·lic tindria propietats de superconductor. Seria capaç de conduir l’electricitat sense dissipar calor (minimitzar l’efecte Joule). T’ho imagines?
Ja per acabar…
Com pots veure, l’hidrogen metàl·lic podria obrir la porta a nombroses novetats tecnològiques. Suposaria un gran salt de qualitat en el desenvolupament de nous materials. Ara bé, podrà ser viable en algun moment?
Per saber-ne més
Muy Interesante – Logran convertir hidrógeno en metal
La Vanguardia – Ocho décadas después, el hidrógeno se hace metal
Science – Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen
