Химия в бутылочке⚗️

2022-12-20 15:49:51 ​​Диффузия. Как распространяются запахи?

А еще почему смешиваются краски двух разных цветов? Благодаря чему мы дышим и получаем питательные вещества из пищи? Как промышленные отходы попадают в атмосферу и водоёмы?

Всё это происходит благодаря диффузии — процессу проникновения молекул одного вещества между молекулами другого

Основной причиной диффузии является постоянное движение молекул и стремление к равновесию. Когда в одной области появляется избыточная концентрация частиц, молекулы стремятся перейти в области с меньшей концентрацией. Концентрация выравнивается за счёт взаимного проникновения частиц.

Диффузия может протекать в разных агрегатных состояниях: газ, жидкость, твёрдое тело. И в каждой среде скорость смешивания частиц увеличивается при нагревании — чем выше температура, тем быстрее движутся частицы Также скорость диффузии можно увеличить за счёт внешнего воздействия — чтобы сахар быстрее растворился в чае, мы размешиваем его ложкой

Диффузия в газах происходит быстрее всего Частицы газа далеко удалены друг от друга. Между ними существуют огромные промежутки, сквозь которые легко и быстро перемещаются молекулы другого вещества. Поэтому запах освежителя воздуха за считанные секунды распространяется по комнате, а новые парфюм коллеги ощущается по всему офису уже с порога.

Диффузия в жидкостях протекает ощутимо дольше В зависимости от температуры и плотности вещества, на смешивание может понадобиться от пары минут до нескольких часов. Это связано с тем, что промежутки между соседними молекулами жидкости меньше размеров самих молекул — частицы не бегают свободно от столкновения до столкновения, как в газе, а колеблются около одного положения или перескоками меняются местами с соседними молекулами. Поэтому мы можем наблюдать, как медленно растекается капля краски в стакане с водой, оставляя потрясающие объемные узоры

Из-за большой плотности твердых тел диффузия в них протекает очень медленно — без внешнего воздействия на появление первых признаков смешивания уйдёт несколько лет. Промежутки между частицами в кристаллической структуре очень маленькие, поэтому другим веществам трудно проникнуть между ними. В одном из экспериментов друг на друга были положены две пластины — свинцовая и золотая. Спустя пять лет было обнаружено, что золото незначительно проникло в свинцовую пластину, а атомы свинца — в золотую. Но не более, чем на один миллиметр

Поэтому диффузию в твердых телах ускоряют в условиях высокой температуры и механического воздействия. Мы довольно-таки быстро можем смешать два куска разноцветного пластилина, переминая их в руках Но если просто прижать их друг к другу и оставит, то на смешивание уйдут годы

Диффузия играет главную роль во многих биологических процессах. Благодаря ей осуществляется газообмен в лёгких, всасывание веществ в кишечнике, навигация животных по запаху и поиск пищи плотоядными рыбами в воде

И так же быстро благодаря диффузии выхлопные газы попадают в атмосферу, а реки, озера и моря загрязняются токсичными отходами производства Открыть/Комментировать

2022-12-20 12:57:34 Открыть/Комментировать

2022-12-07 19:02:00 Как исследуют реальные объекты?

Вполне очевидно, как проводятся эксперименты с лабораторными реактивами — просто берём раствор в баночке с полки и смешиваем его в колбе с другим реактивом Но проблема возникает, когда речь заходит о реальных объектах. Вы вряд ли что-то сможете определить, засунув кусок торта, ломтик колбасы или горсть земли в пробирку

Чтобы провести анализ, необходимо перевести объект в подходящую форму, и обычно такой формой является раствор. Причем необходимо учитывать, желаем мы определить конкретный элемент (содержание серы S в нефтепродуктах), соединение (примесь метанола CH₃OH в этиловом спирте) или целую группу веществ (общая кислотность вина), потому что часть из них может улетучиваться в виде газов, реагировать между собой с образованием побочных продуктов или распадаться вовсе

Проще говоря, способ разложения выбирается индивидуально для решения конкретной химической задачи. Главное — перевести в раствор все определяемые компоненты и не допустить их потерь

Издавна способы разложения пробы делятся на «сухие» и «мокрые»

Под «мокрыми» методами разложения понимается растворение пробы в растворителях, преимущественно в кислотах и их смесях при нагревании. Идеальным вариантом является чистая вода, но зачастую вещество не будет растворяться в ней

Например, многие сульфидные руды растворяют при нагревании в соляной кислоте HCl с добавлением азотной HNO₃. Зачастую добавляют окисляющие реагенты (перекись водорода, бром и др.), которые ускоряют процесс растворения и переводят вещество в удобную для анализа форму. Избежать потерь серы в виде газа сероводорода H₂S при анализе серосодержащих руд можно с помощью концентрированной азотной кислоты и брома, которые сразу окисляют сульфиды до сульфатов

Мокрый способ разложения используется при определении содержания белков в пищевых продуктах методом Кьельдаля. Например, овсяную или гречневую крупу растворяют в концентрированной серной кислоте с добавлением катализатора и при нагревании. И только после разложения пробы проводят анализ

Для растворения полимерных материалов используют органические растворители: спирты, эфиры, жидкие углеводороды и хлорорганику

«Сухие» способы разложения используются реже — в тех случаях, когда проба не растворяется или содержит сложные органические примеси. В таких ситуациях пробу прокаливают над пламенем горелки, в муфельной печи или токе кислорода. Зачастую для вскрытия пробы используются различные твёрдые плавни (например, карбонат и пиросульфат натрия) и добавляются окислители (нитраты и хлораты)

Внимательно нужно относиться к выбору посуды для сухого разложения. Сплавление необходимо проводить в тугоплавких керамических, графитовых или платиновых тиглях. При щелочном разложении нельзя использовать стеклянную или керамическую посуду, потому что входящие в её состав оксиды кремния SiO₂ будут постепенно растворяться в щелочи

Современное оборудование позволяет проводить разложение пробы в герметичных сосудах — автоклавах. Использование автоклавов позволяет избежать улетучивания и разбрызгивания компонентов, а также ускорить сам процесс минерализации, потому что разложение протекает при высоком давлении (10-20 атмосфер)

Всё шире и шире используется современное оборудование для минерализации реальных объектов — специальные микроволновые печи. Принцип работы у них такой же, как у бытовых микроволновок, только размер и мощность побольше. По сравнению с традиционными лабораторными методами разложения, использование микроволновых минерализаторов ускоряет процесс почти в 20 раз Открыть/Комментировать

2022-12-07 18:00:04 СЛИВАЕМ ПЛАТНЫЕ КУРСЫ ЕГЭ 2023 по всем предметам!

Преподаватели из МГУ слили свои крутые платные занятия и не только в открытый доступ.

Переходи в бота @lmnsvbot и следуй простым подсказкам!

В сливе ты найдешь:

бесплатные онлайн-курсы
видеоуроки и прямые эфиры
конспекты и скрипты
чек-листы и рабочие тетради
домашние задания

Просто переходи по ссылкам ниже и готовая к ЕГЭ 2023 СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО! Открыть/Комментировать

2022-12-05 19:00:17 Страдания ради науки

В настоящее время мы воспринимаем многие законы природы как нечто привычное и обыденное. Мы смотрим на таблицу Менделеева, не размышляя над тем, как были открыты те или иные химические элементы. Мы видим солнечный свет, заливающий комнату по утрам, не задумываясь о его природе, громадном пути, который он преодолел, и о том, почему мы его вообще видим. А ведь всего пару веков назад эти мысли не давали покоя учёным, имена которых нам хорошо известны.

Многим кажется, что наука — это своего рода развлечение, приятным результатом которого становятся гениальные открытия. Вот только очень часто поиск истины превращался в причинение вреда собственному организму. Сегодня я хочу поделиться с тобой историями трёх ученых, пожертвовавших свои здоровьем во имя науки.

Гениальность Исаака Ньютона порой не останавливала его от совершения весьма глупых и опасных поступков. В своей лаборатории Ньютон, вырезав из слоновой кости тонкий изогнутый зонд, запускал его себе в глаз и давил им на заднюю сторону глазного яблока, чтобы понять, почему мы вообще видим окружающий мир. В другой период своих научных интересов Ньютон внимательно смотрел на солнце столько, сколько мог выдержать, чтобы выяснить, как это отразится на его зрении. Итогом опыта стало длительное восстановление в условиях кромешной темноты. Скорее всего, благодаря этим экспериментам в дальнейшем было тщательно исследовано негативное влияние прямых солнечных лучей на органы зрения.

Шведский химик Карл Шееле является первооткрывателем многих химических соединений. За его именем скрывается обнаружение кислорода, фтора и марганца, получение винной, молочной и щавелевой кислот, а также привычной для нас "марганцовки" и целого списка газов. В современных справочниках в описании свойств напротив многих соединений указывается их вкус и запах. Есть идеи, откуда учёные знают о вкусе ядовитых веществ? Думаю, тут не обошлось без заслуг Карла Шееле, курьезной страстью которого была тяга пробовать на вкус всё, с чем он имел дело. Он пробовал токсичные соли ртути, смертельно ядовитые цианиды и многие другие опасные для здоровья вещества. К сожалению, эта страсть обернулась смертью — учёного нашли мертвым на своем рабочем месте в окружении массы ядовитых реактивов в день его свадьбы.

И третья история связана с именем Марии Склодовской-Кюри, которая совместно с мужем, Пьером Кюри, и Анри Беккерелем впервые исследовала явление радиоактивности. Открытие радиоактивности стало переломным моментом в науке прошлого столетия, благодаря чему мы сейчас используем энергию атомных электростанций и исследуем наш организм с помощью рентгенографии. Но история Марии Склодовской-Кюри так же показала, насколько опасным может быть влияние радиации на живой организм. Постоянно получая смертельные дозы излучения, Мария погибла от лучевой болезни и лейкемии. Страшная ирония открытия радиоактивности заключается в том, что по началу люди и учёные были уверены в положительном и даже лечебном влиянии гамма-излучения на живые ткани, и добровольно облучались колоссальными дозами радиации для укрепления здоровья.

Сейчас же для нас эти истории кажутся полным безумием, но они были объективной реальностью ушедших эпох. Пытливость ума и страсть к познанию — вот что объединяло учёных, принесших себя в жертву во имя открытий!

Понравился пост? Тыкайте Открыть/Комментировать

2022-12-03 18:00:20 Термитная смесь. Пламя, которое не потушишь

Сегодня я хочу рассказать вам об одной «горячей штучке». Несмотря на то, что вы вряд ли встретите её в быту, она находит большое применение в некоторых отраслях промышленности. И если вы подумали, что термитная смесь — это солянка из насекомых-вредителей, то вам точно стоит прочитать этот пост

Термитная смесь — это смесь порошков алюминия Al с оксидами различных металлов (обычно используются опилки оксида железа Fe₃O₄). Что же в ней необычного? Дело в том, что при поджигании она интенсивно сгорает с выделением большого количества тепла — температура горения составляет 2300—2700 °C. А в случае применения других оксидов, например никеля Ni, хрома Cr или вольфрама W, температура превышает 3500 °C. Нехило, правда?

Такое колоссальное количество теплоты выделяется в ходе простейшей реакции: Al + Fe₃O₄ → Al₂O₃ + Fe. Алюминий, как более активный металл, вытесняет железо из его оксида — в результате мы получаем раскаленную смесь плавящихся металлов

Поджигают термит обычно специальным запалом — смесью окислителей, например пероксида бария, магния и натрия. Эти вещества при небольшом нагревании разлагаются и инициируют неконтролируемый процесс горения термита.

Термитная смесь обладает рядом интересных свойств:
• Она способна гореть без присутствия кислорода
• Её невозможно потушить водой. Попробуйте представить, что будет с водой, если её мгновенно нагреть до температуры 3000°C
• Термит обладает чрезвычайно сильным прожигающим действием — в расплавленном виде он легко делает дырки в листах дюраля, стали и железа. Более того, при такой температуре растрескивается бетон, кирпич и плавится стекло

А теперь о применении. Главная сфера использования — это термитная сварка. Например, термит широко используют для сварки рельсов железных дорог России — такой способ сварки не требует дорогостоящего оборудования и не требует большого количества времени Также с помощью термитной сварки соединяют телефонные кабели, провода и небольшие трубы. В металлургии термит используется для получения сплавов железа, в пиротехнике — для создания осветительных смесей. Термитные смеси также добавляли в зажигательные снаряды для поражения техники противника

Вот такой горячий пост сегодня получился Открыть/Комментировать

2022-12-03 16:56:57 Почему на Нептуне идёт алмазный дождь

Артём Оганов — доктор физико-математических наук, профессор РАН, профессор Сколтеха, заведующий кафедрой материаловедения полупроводников и диэлектриков НИТУ МИСиС, заведующий лабораторией кристаллохимии Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН — в медиастудии II Конгресса молодых учёных рассказывает об этой и ещё нескольких любопытных гипотезах.

По одной из них высокие температуры и давление под поверхностью Нептуна могут расщеплять углеводородные соединения, превращая их... в алмазы

«Горжусь тем, что приложил руку к открытиям, связанным с космосом. Мы доказали, что алмаз должен образовываться даже в химической сложной системе, как Нептун», — рассказал Оганов.

Научные сессии и лекции II Конгресса молодых учёных доступны онлайн в соцсетях и на сайте Конгресс.наука.рф.

#десятилетиенауки Открыть/Комментировать

2022-11-24 14:05:01 Тайна второго носка. Что такое энтропия и как она объясняет беспорядок в твоей комнате

Ты наверняка замечал, как после уборки в шкафу футболки, носки, джинсы вновь образуют одну большую кучу. Или как через пару дней после наведения порядка на столе тетради, книги и ручки разбросаны по всей квартире. Это не ты такой халява — это фундаментальные законы природы.

В рамках классической термодинамики — раздела физики, изучающего тепловые процессы, — вводится понятие энтропии. У этого термина много определений. Условимся считать, что энтропия — мера беспорядка, хаоса. И еще запомним вот это: самопроизвольно в природе протекают только те процессы, в которых энтропия возрастает. Так звучит одна из формулировок второго закона термодинамики.

Простой пример. Представим, что у нас есть прямоугольный сосуд, разделенный непроницаемой перегородкой. В одной половине сосуда находится один газ, во второй половине — другой. Грубо говоря, наша система упорядочена. Молекулы двух разных газов, как рубашки и брюки, лежат в отдельных стопочках.

А теперь уберём перегородку. Очевидно, что газы смешаются, молекулы одного газа окажутся в окружении другого. И уже ни о какой упорядоченности не может идти речи. Произошел необратимый процесс, результатом которого стала смесь газов. В системе стало больше беспорядка, энтропия возросла. Второй закон термодинамики в действии.

Получается, что в природе всё стремится к беспорядку. Ты не найдешь лес, где стройными рядами растут деревья одного вида. Не найдешь пляж, где камни разного размера разложены по отдельным кучкам.

То же самое происходит и в нашей жизни. Как только ты проводишь дома генеральную уборку, вся система желает перейти в более выгодное состояние с наибольшим значением энтропии. Порядок сменяется хаосом. И это следует из фундаментального закона :)

Жмите на и идите искать второй носок! Открыть/Комментировать

2022-11-24 13:03:46 Импортозамещение в России идёт высокими темпами. Ещё одним очень удачным решением является налаживание производства горохового изолята.

Это один из множества проектов, реализуемых по направлению «Фуднет» Национальной технологической инициативы, целью которых ставится замещение критических элементов в цепочках поставок пищевой промышленности. Разработка и реализация проекта принадлежит инновационному центру «Уралхим Инновация» и проходит на базе научно-технического инновационного комплекса Сколково. Первая в России опытная площадка по производству горохового белка откроется 25 ноября в Москве.

Гороховый изолят в последнее время уверенно вытесняет с рынка соевый белок и белки животного происхождения, поскольку значительно превосходит их по всем параметрам: он гипоаллергенен, проще и экологичнее в производстве и обладает высоким экспортным потенциалом.

Применять гороховый протеин планируют в мясном и молочном производствах, в продуктах спортивного и диетического питания, безглютеновых и обогащенных белком хлебобулочных, бакалейных и кондитерских изделиях. Открыть/Комментировать

2022-11-24 12:00:18 ​ Почему фейерверк такой классный. Объясняю с точки зрения химии

До Нового года осталось чуть больше месяца. Сейчас расскажу, почему в новогоднюю ночь всё небо покрывается разноцветными огнями.

Что входит в состав салютов?

Основа любой пиротехники — это смесь окислителя и топлива (восстановителя). Зажигаем горячий фитиль, а между этими компонентами происходит взрыв заряда в воздухе.

В качестве окислителей используются опасные вещества, работа с которыми требует осторожности: нитраты, пероксиды, хлораты и перхлораты активных металлов. В чистом виде они могут бахнуть даже от неосторожного резкого движения:)

В качестве восстановителей используются металлы и их сплавы (магний, железо, алюминий), органические соединения (крахмал, целлюлоза) или неметаллы (сера, уголь). Можно использовать разные комбинации и сочетания реагентов — чтобы получить яркий мгновенный взрыв или наоборот длинный хвост, как у сигнальной ракеты.

А откуда берутся яркие цвета? За это отвечают соли! Цветное пламя образуется при излучении определенных атомов.
Ионы натрия Na окрашивают горящее топливо в очень характерный ярко-жёлтый цвет. Да, обычная поваренная соль — NaCl — способна на такое!
За красную окраску отвечают соли стронция Sr. Если вы видите ярко-красные огни на небе, знайте, что это он.
За область кирпично-оранжевых оттенков отвечает кальций Ca. Не только же в костях да зубной пасте ему сидеть.
Насыщенные зеленые цвета при воспламенении дают соли бария Ba или борной кислоты. Их почти невозможно ни с чем перепутать.
Синий цвет придают пламени соли меди Cu, а фиолетовые оттенки образуются при комбинации меди с кальцием или стронцием . Синий + красный = фиолетовый. Всё, как на палитре

Конечно, состав коммерческих пиротехнических изделий включает в себя и много других компонентов, отвечающих за стабильность смеси, чтобы она не взорвалась раньше времени. А также вещества, с помощью которых образуется рисунок и характер взрыва.

Кажется, это и есть настоящее волшебство и магия — с помощью мельчайших металлических частичек создавать красочные картины прямо в небе. За это я и люблю химию Открыть/Комментировать