Natrium, eines der einfachsten Metalle, zeigt ein völlig unvorhergesehenes Verhalten: Während bei fast allen anderen chemischen Elementen und Verbindungen die Schmelztemperatur zunimmt, wenn man den Druck erhöht, verhält es sich bei Natrium genau umgekehrt, berichtet Eugene Gregoryanz von der Carnegie Institution in Washington D.C in der Zeitschrift Physical Review Letters (Ausgabe vom 2. Mai).
Je höher die Temperatur, desto heftiger bewegen sich Atome in einem Festkörper. Wenn diese thermische “Anregung” stärker wird als die Bindungskraft zwischen den Atomen, brechen sie aus dem festen Gitter aus: Der feste Stoff schmilzt. Höherer Druck wirkt gewöhnlich den thermischen Bewegungen entgegen, so dass die Schmelztemperatur der meisten Stoffe bei höherem Druck zunimmt. Nur wenige Stoffe weichen von dieser Regel ab, unter anderem Wasser. Sie haben eine so genannte “negative Schmelzkurve”.
Bei Natrium ist dieses Verhalten wesentlich drastischer ausgeprägt als bei anderen Stoffen. Bei Atmosphärendruck schmilzt das Alkalimetall bei 98 Grad Celsius. Bis zu einem Druck von 300.000 Atmosphären (30 Gigapascal) steigt die Schmelztemperatur auf 727 Grad Celsius, fand Gregoryanz in Experimenten heraus. Jenseits dieses Punktes ereignen sich merkwürdige Dinge: Bis zu einem Druck von 1,2 Millionen Atmosphären (120 Gigapascal) sinkt die Schmelztemperatur auf einen Tiefpunkt von 27 Grad Celsius. Bei noch höherem Druck steigt sie leicht wieder an, auf immer noch niedrige 127 Grad Celsius.
Alle anderen Materialien mit negativer Schmelzkurve zeigen dieses Verhalten nur in einem engen Druckbereich von wenigen Gigapascal. Dabei sinkt die Schmelztemperatur um wenige Grad Celsius ab und nicht, wie bei Natrium, um 700 Grad Celsius.
Bei einem Druck von einer Million Atmosphären könnte das flüssige Natrium merkwürdige Eigenschaften haben: Es ist, genau wie Wasser, schwerer als der Feststoff. Gregoryanz rechnet damit, dass seine plastischen und mechanischen Eigenschaften ungewöhnlich sind. Es bestehe sogar die Möglichkeit, dass es ? bei Raumtemperatur ? supraleitend ist.
Ute Kehse
