当前位置: 液体金属 >> 液体金属资源 >> 原来水并非只有固态液态和气态,在深海还
自然界中水,一般情况下有固态、气态、液态三个状态,然而,科学家们却发现,水第四种形态——超临界状态。
临界状态是什么状态?这是一种什么水?
这是科学家年在海底发现的第四种水,一种可以溶解各种物质的水。
科学家们认为,第四状态的水或许会成为未来最强的溶剂。
超临界水
当压力和温度达到一定条件时,水的密度和水蒸气的密度是一样的,此时的水不是液态也不是气态,被称为超临界状态。
此时的水,液体和气体便没有区别,它们融合在了一起。
科学家们发现,超临界水具有很强的氧化性,如果将物质放入超临界水中,再充入氧气,物质很快就会被氧化。
这个物质还会被溶解在了超临界水里面,如果是可燃物质,那么超临界水就可以燃烧。
那么水要在怎样的环境下才能成为超临界水呢?
当水的温度达到了℃,处于22.1MPa时,就会进入超临界状态。
临界状态的水具有无敌的溶解性,任何物质都可以在里面溶解,包括金属、岩石、甚至是生物。
当物质进入超临界水以后,成为了溶液,因此化学反应速度加快,是标准大气压、室温下的倍。
有这么强大的水,为什么还不投入使用?这是因为,超临界水目前还存在于科学家的电脑模拟里面,想要真正获取超临界水,困难非常大。
前面说到过,任何物质都可以在超临界水中被溶解,那么取水的机械仪器一碰到超临界水就会被破坏,无法提取样本。
而且超临界水一旦离开临界温度和气压,就会变成普通的水,失去了研究的意义。
年,德国的科学家科学家首次在大西洋的海底热泉口发现超临界水,但是的温度达到了惊人的℃,这是目前人类发现的最高水温。
由于温度实在太高,普通的海底机器人根本无法使用。
海底热泉口对于生命来说无比重要,地球最初的生命就是诞生在这里。
而在它的周围发现了超临界水,这不禁让人猜测,生命的诞生会不会与第四种水有关。
超临界水与生命
我们常说水是生命之源,而这个水指的是海水,液态海水,毕竟生命起源于海洋。
然而在发现超临界水之后,有科学家认为生命起源的水,或许不是普通的海水。
前面说到过,超临界水可以溶解一切物质,那么在地球刚诞生没多久,海洋刚形成的时候,海底热泉口的超临界水中,溶解了许多物质,它们或许就只是一些岩石中的无机物而已。
这些无机物如果只是在单纯的海水里,是不会反应的,然而在超临界水里,一切都变了,它们形成了一种新的物质——有机物。
这些有机物跟随超临界水离开了热泉口,温度下降之后,它们被析了出来,游离在了液态海水里,然后开始互相之间的合作。
从这一刻开始,地球进入了分子生命,然后一个叫“露卡”的生命出现,它具有当时天顶星级别的装配——细胞结构。
于是从“露卡”开始,一支全新的演化路线取代了分子生命,成为了地球生命的主流,它们就是细胞生命。
由此,一棵生命演化的大树开始萌芽。
“露卡”就是包括今天自然界所有细胞结构生物的共同祖先,而最初的那个分子生命形态,被科学家怀疑是病毒的祖先。
总之,如果这个假说成立,那么就可以证明生命的确是地球在机缘巧合之下创造出来的,不是外星来客。
以此类推,如果别的星球也有这样的条件,比如海洋,里面有海底热泉口提供高温,达到水的超临界值。
之后在超临界水中,完成了无机物到有机物的合成。
然而这有个问题,很有可能别的星球的有机物合成和我们地球的不太一样,比如它的超临界水中含量最多的是硅,那么最后演化出来的就会是硅基生命。
生命可以诞生在超临界水里面,那么生命也会因超临界水而更加精彩。
超临界水如果将来被利用,那么会有哪些方面的用途?
超临界水的作用
超临界水可以由一般的液态水在高温、高压之下进行,这个环境可以在太空中达到。
那么我们就可以在太空中制备超临界水,然后将我们想要的物质溶解在超临界水里面,带回地球。
或者直接将溶于超临界水的物质拿来使用,比如土卫六上被认为存在很多甲烷,它们以固态的形式存在。如果我们将甲烷溶解在了超临界水里面,那么就可以直接在太空中使用。
超临界水也是很好的反应介质,两种很难反应或者很难反应的物质,在超临界水中就可以快速完成。
如果我们能将其投入实际中,那么很多我们无法克服的化学反应就能顺利进行,或许真能制造出硅基生命、硼基生命等不可思议的模式。
而且临界值的各种特性还会随着温度、压强的变化而变化。
最先发现超临界水的德国科学家们发现,在超临界水℃的时候充入氧气,然后再放入聚氯乙烯,将其氧化。
之后再通过降温的方式获得新的聚氯乙烯,它可以被降解99%,并且不产生有害物质。这比现在垃圾处理直接焚烧产生有毒物质环保多了。
然而,超临界水虽好,却很难制备,确切地说是很难操作。首先就是条件,需要加温、加压,这本身就需要耗费很多的能量进去,增加了成本。
其次,超临界水溶解能力强,它会将一起破坏掉。因为它的温度这么高,人不可能到现场做实验,必定是在机械的帮助下完成。
然而,机械可能一碰到它就“化了”。
自然界的超临界水已经在年被发现,为什么14年过去了,关于超临界水的研究依然没有取得巨大的进展呢?
新的体系
这是因为科学家们发现,一般的物理知识,在超临界水中无法正常使用。
正常的流体力学无法用在超临界水身上,因此研究才会进展得非常缓慢。
因此有科学家呼吁,应该建立一套属于超临界水的动力学体系,才能更好地发展。
然而这对才起步的超临界水来说,是一条很长的路。
超临界状态也并不完全局限于水,气体以及其他液体也存在同样的状态,所以真要研究的话,这将是一个充满挑战的未知领域。
如果在这上面取得突破进展,那么人类的科技或许会直接一个飞跃。
这其中,水的临界条件太过于苛刻,因此研究的方面很少,但是别的物质可就不一定了。
比如二氧化碳,它的临界温度和临界压力都比较小,临界温度只有31.26℃,临界压力只有7.38MPa,比较容易实现。
所以我们对超临界的二氧化碳研究得比较多,它价格便宜还没有毒性,活性较低,铁蛋白-二氧化碳常被用来萃取非极性和略有极性的物质。
在超临界状态下,物体会具有气、液的双相性质,可以被用在很多方面。可以通过改变温度和压力改变溶解度,所以在医学上有很高的前景。
目前人类获得的超临界体还不多,也难怪科学家们会说,未来的世界属于超临界体。