Невероятни факти
Молекулярният материал в нашето ежедневие е толкова предвидим, че често забравяме какви удивителни неща могат да се случат с основните елементи.
Дори в нашето тяло протичат много невероятни химични реакции.
Ето няколко завладяващи и впечатляващи химични и физични реакции във формата на GIF, които ще ви напомнят за курс по химия.
химична реакция
1. "Змията на фараона" - разпадането на живачен тиоцианат
Изгарянето на живачен тиоцианат го кара да се разложи на три други химикала. Тези три химикала от своя страна се разлагат на още три вещества, което води до разгръщането на огромна „змия“.
2. Горящ кибрит
Кибритената глава съдържа червен фосфор, сяра и бертолетова сол. Топлината, генерирана от фосфора, разлага бертолетовата сол и освобождава кислород в процеса. Кислородът се комбинира със сярата, за да произведе краткотраен пламък, който използваме, за да запалим свещ, например.
3. Огън + водород
Водородният газ е по-лек от въздуха и може да бъде запален с пламък или искра, което води до грандиозна експлозия. Ето защо сега хелият се използва по-често от водорода за пълнене на балони.
4. Живак + алуминий
Живакът прониква в защитния оксиден слой (ръжда) на алуминия, което го кара да ръждясва много по-бързо.
Примери за химични реакции
5. Змийска отрова + кръв
Една капка отрова от усойница в петриево блюдо кръв я кара да се свие в дебела буца твърда материя. Ето какво се случва в тялото ни, когато ни ухапе отровна змия.
6. Разтвор на желязо + меден сулфат
Желязото замества медта в разтвора, превръщайки медния сулфат в железен сулфат. Чистата мед се събира върху желязо.
7. Запалване на газовия контейнер
8. Таблетка хлор + медицински спирт в затворена бутилка
Реакцията води до повишаване на налягането и завършва с разкъсване на контейнера.
9. Полимеризация на р-нитроанилин
На gif няколко капки концентрирана сярна киселина се добавят към половин чаена лъжичка р-нитроанилин или 4-нитроанилин.
10. Кръв във водороден прекис
Ензим в кръвта, наречен каталаза, превръща водородния пероксид във вода и кислород, създавайки пяна от кислородни мехурчета.
Химически опити
11. Галий в гореща вода
Галият, който се използва главно в електрониката, има точка на топене 29,4 градуса по Целзий, което означава, че ще се разтопи в ръцете ви.
12. Бавен преход от бета калай към алфа модификация
При ниски температури бета алотропът на калай (сребрист, метален) спонтанно се трансформира в алфа алотроп (сив, прахообразен).
13. Натриев полиакрилат + вода
Натриевият полиакрилат, същият материал, използван в бебешките пелени, действа като гъба, за да абсорбира влагата. Когато се смеси с вода, съединението се превръща в твърд гел, а водата вече не е течност и не може да се излее.
14. Радон 220 ще бъде инжектиран в камерата за мъгла
V-образната следа се дължи на две алфа частици (ядра хелий-4), които се освобождават, когато радонът се разпада на полоний и след това на олово.
Домашни опити по химия
15. Хидрогелни топчета и цветна вода
В този случай се извършва дифузия. Хидрогелът представлява полимерни гранули, които много добре абсорбират водата.
16. Ацетон + стиропор
Стиропорът е направен от стиропор, който, когато се разтвори в ацетон, освобождава въздух в пяната, което прави да изглежда, че разтваряте голямо количество материал в малко количество течност.
17. Сух лед + препарат за съдове
Сухият лед, поставен във вода, създава облак, докато препаратът за миене на съдове във вода задържа въглеродния диоксид и водните пари във формата на мехур.
18. Капка перилен препарат, добавен към мляко с оцветител за храна
Млякото е предимно вода, но също така съдържа витамини, минерали, протеини и малки капчици мазнина, суспендирани в разтвор.
Препаратът за миене на съдове разхлабва химическите връзки, които задържат протеините и мазнините в разтвора. Молекулите на мазнините се объркват, тъй като молекулите на сапуна започват да се втурват, за да се свържат с молекулите на мазнините, докато разтворът се смеси равномерно.
19. Паста за зъби "Слон".
Маята и топла вода се изсипват в съд с препарат, водороден прекис и хранителни оцветители. Дрождите служат като катализатор за освобождаване на кислород от водороден прекис, създавайки много мехурчета. В резултат на това се образува екзотермична реакция с образуване на пяна и отделяне на топлина.
Химически експерименти (видео)
20. Изгаряне на крушката
Волфрамовата нишка се скъсва, причинявайки електрическо късо съединение, което кара нишката да свети.
21. Ферофлуид в стъклен буркан
Ферофлуидът е течност, която става силно магнетизирана в присъствието на магнитно поле. Използва се в твърдите дискове и в машиностроенето.
Друг ферофлуид.
22. Йод + алуминий
Окисляването на фино диспергиран алуминий се извършва във вода, образувайки тъмно лилави пари.
23. Рубидий + вода
Рубидият реагира много бързо с вода, за да образува рубидиев хидроксид и водороден газ. Реакцията е толкова бърза, че ако се проведе в стъклен съд, може да се счупи.
Предговор
Въведение
§ 1. Предметът на звуковата химия
§ 2. Есе за развитието на звуковата химия
§ 3. Експериментални методи на звуковата химия
Глава 1. Звуково поле и ултразвукова кавитация
§ 4. Акустично поле и величини, които го характеризират (основни понятия)
§ 5. Акустична кавитация в течности
§ 6. Зародиши на кавитация в течности
§ 7. Пулсация и колапс на кавитационни мехурчета
§ 8. Динамика на развитие на зоната на кавитация
Глава 2. Експериментални и теоретични изследвания на сонохимични реакции и койолуминесценция
§ 9. Влияние на различни фактори върху хода на сонохимичните реакции и койолуминесценцията
§ 10. Соиолуминесценция в различни течности
§ 11. Физични процеси, водещи до възникване на звукохимични реакции и соиолуминесценция
§ 12. Спектрални изследвания на койолуминесценция
§ 13. Първични и вторични елементарни процеси в кавитационен мехур
§ 14. Класификация на ултразвукови химични реакции
§ 15. За механизма на влияние на газовете върху хода на звукохимичните реакции
§ 16. Акустични полета с ниски интензитети
§ 17. Нискочестотни акустични полета
Глава 3
§ 18. Основните начини за преобразуване на енергията на акустичните вибрации
§ 19. Химико-акустичен добив на реакционни продукти (добив на енергия)
§ 20. Първоначални химико-акустични добиви на ултразвукови продукти за разделяне на вода
§ 21. Енергиен добив на койолуминесценция
§ 22. Зависимост на скоростта на звуково-химичните реакции от интензитета на ултразвуковите вълни
§ 23. Зависимост на скоростта на физикохимичните процеси, причинени от кавитация, от интензитета на ултразвуковите вълни
§ 24. Общи количествени модели
§ 25. За връзката между енергийните добиви на сонохимичните реакции и сонолуминесценцията
Глава 4. Кинетика на ултразвукови химични реакции
§ 26. Стационарно състояние за концентрацията на радикали, осреднена за периода на колебание и обем (първо приближение)
§ 27. Промяна в концентрацията на радикали, осреднена по обем (второ приближение)
§ 28. Кавитационно-дифузионен модел на пространствено-времевото разпределение на радикалите (трето приближение)
§ 29. Мястото на енергията на ултразвуковите вълни сред другите физически методи за въздействие върху веществото
§ 30. Характеристики на разпространението на топлина от кавитационен мехур
Глава 5
§ 31. Основни характеристики на получените експериментални резултати
§ 32. Сонолиза на разтвори на хлороцетна киселина. За появата на хидратирани електрони в полето на ултразвукови вълни
§ 33. Окисляване на железен сулфат (II) в полето на ултразвукови вълни
§ 34. Възстановяване на цериев сулфат (IV) в полето на ултразвукови вълни
§ 35. Синтез на водороден пероксид по време на сонолиза на вода и водни разтвори на формиати
§ 36. Изчисляване на стойностите на първоначалните химико-акустични изходи
§ 37. Звукохимични реакции във вода и водни разтвори в азотна атмосфера
§ 38. Иницииране чрез ултразвукови вълни верижна реакциястереоизомеризация на етилен-1,2-дикарбоксилна киселина и нейните естери
Заключение. Перспективи за използване на ултразвукови вълни в науката, технологиите и медицината
Литература
Предметен индекс
Здрава химия
Звукова химия (сонохимия)- дял от химията, който изучава взаимодействието на мощни акустични вълни и произтичащите от тях химични и физико-химични ефекти. Сонохимията изследва кинетиката и механизма на сонохимичните реакции, протичащи в обема на звуковото поле. Областта на звуковата химия включва и някои физични и химични процеси в звуково поле: сонолуминесценция, дисперсия на вещество под действието на звук, емулгиране и други колоидни химични процеси.
Сонохимията се фокусира върху изучаването на химични реакции, протичащи под действието на акустични вибрации - сонохимични реакции.
По правило звукохимичните процеси се изследват в ултразвуковия диапазон (от 20 kHz до няколко MHz). Много по-рядко се изследват звуковите вибрации в килохерцовия и инфразвуковия диапазон.
Звуковата химия изследва процесите на кавитация.
История на звуковата химия
За първи път ефектът на звуковите вълни върху хода на химичните процеси е открит през 1927 г. от Ричард и Лумис, които откриват, че под действието на ултразвук калиевият йодид се разлага във воден разтвор с отделяне на йод. Впоследствие бяха открити следните звукохимични реакции:
- диспропорциониране на азота във водата в амоняк и азотиста киселина
- разграждане на макромолекулите на нишестето и желатина на по-малки молекули
- верижна стереоизомеризация на малеинова киселина до фумарова киселина
- образуването на радикали при взаимодействието на вода и въглероден тетрахлорид
- димеризация и олигомеризация на органосилициеви и органокалаени съединения
Класификация на звукохимичните реакции
В зависимост от механизма на първичните и вторичните елементарни процеси звукохимичните реакции могат да бъдат разделени на следните класове:
- Редокс реакции във вода, протичащи в течната фаза между разтворени вещества и продукти от ултразвуково разделяне на водни молекули, които се появяват в кавитационен балон и преминават в разтвор (механизмът на действие на ултразвука е индиректен и в много отношения е подобен на радиолизата на водни системи).
- Реакции вътре в мехурчето между разтворени газове и вещества с високо налягане на парите (например синтез на азотни оксиди при излагане на ултразвук върху вода, в която е разтворен въздух). Механизмът на тези реакции е до голяма степен аналогичен на радиолизата в газовата фаза.
- Верижни реакции в разтвор, инициирани не от радикални продукти на разделяне на водата, а от друго вещество, което се разделя в кавитационен мехур (например реакцията на изомеризация на малеинова киселина до фумарова киселина, инициирана от бром или алкилбромиди).
- Реакции, включващи макромолекули (например разрушаване на полимерни молекули и полимеризация, инициирана от него).
- Ултразвуково иницииране на експлозия в течни или твърди експлозиви (например йоден нитрид, тетранитрометан, тринитротолуен).
- Звукохимични реакции в неводни системи. Някои от тези реакции са пиролиза и окисление на наситени въглеводороди, окисляване на алифатни алдехиди и алкохоли, разцепване и димеризация на алкил халиди, реакции на халогенни производни с метали (реакция на Wurtz), алкилиране на ароматни съединения, производство на тиоамиди и тиокарбамати, синтез на органометални съединения, реакция на Улман, реакции на циклоприсъединяване, реакции на халогенен обмен, получаване и реакции на перфлуороалкилови съединения, синтез на карбен, синтез на нитрили и др.
Звукови химични методи
За изследване на звукохимични реакции се използват следните методи:
- Обратен пиезоелектричен ефект и магнитострикционен ефект за генериране на високочестотни звукови вибрации в течност
- Аналитична химия за изследване на продукти от сонохимични реакции
Литература
- Маргулис М.А.Основи на звуковата химия. Химични реакции в акустични полета. - М .: Висше училище, 1984. - 272 с. – 300 бр.
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво е "Звукова химия" в други речници:
Съществува., брой синоними: 2 сонохимия (3) химия (43) ASIS синонимен речник. В.Н. Тришин. 2013 ... Речник на синонимите
- "Въведение в истинската физикохимия". Ръкопис на М. В. Ломоносов. 1752 Физическа химия раздел на химията ... Wikipedia
Този термин има други значения, вижте Химия (значения). Химия (от арабски کيمياء, който вероятно произлиза от египетската дума km.t (черен), откъдето идва името на Египет, черната почва и оловото „черно ... ... Wikipedia
Сонохимията е приложението на ултразвук в химични реакции и процеси. Механизмът, който причинява звукохимични ефекти в течности, е феноменът на акустичната кавитация.
Ултразвуковите лабораторни и промишлени устройства на Hielscher се използват в широка гама звуково-химични процеси.
Звукови химични реакции
Следните сонохимични ефекти могат да се наблюдават при химични реакции и процеси:
- Увеличаване на скоростта на реакцията
- Увеличаване на реакционния добив
- По-ефективно използване на енергията
- Звукохимични методи за преминаване от една реакция към друга
- Подобряване на междуфазния трансферен катализатор
- Изключване на фазовия трансферен катализатор
- Използване на сурови или технически реагенти
- Активиране на метали и твърди вещества
- Нараства реактивностреагенти или катализатори ()
- Подобряване на синтеза на частици
- Покритие от наночастици
Ултразвукова кавитация в течности
Кавитация означава „образуване, растеж и експлозивно разрушаване на мехурчета в течност. Кавитационната експлозия произвежда интензивно локално нагряване (~5000 K), високо налягане (~1000 atm.) и огромни скорости на нагряване/охлаждане (>109 K/s) и течни струйни потоци (~400 km/h)"
Кавитационните мехурчета са вакуумни мехурчета. Вакуумът се създава от бързо движеща се повърхност от едната страна и инертна течност от другата. Получената разлика в налягането служи и за преодоляване на кохезионните сили във флуида. Кавитацията може да се получи по различни начини, например дюзи на Вентури, дюзи високо налягане, висока скорост на въртене или ултразвукови сензори. Във всички тези системи входящата енергия се преобразува в триене, турбулентност, вълни и кавитация. Частта от входящата енергия, която се превръща в кавитация, зависи от няколко фактора, които характеризират движението на оборудването, което генерира кавитация в течността.
Интензивността на ускорението е един от най-важните фактори, влияещи върху ефективността на трансформацията на енергията в кавитация. По-високото ускорение създава по-голям спад на налягането, което от своя страна увеличава шанса за създаване на вакуумни мехурчета вместо вълни, разпространяващи се през течността. Следователно, колкото по-голямо е ускорението, толкова по-голям е делът на енергията, която се превръща в кавитация. При ултразвуковите сензори интензитетът на ускорението се характеризира с амплитудата на трептенията. По-високите амплитуди водят до по-ефективно генериране на кавитация. Индустриалните устройства от Hielscher Ultrasonics могат да произвеждат амплитуди до 115 µm. Тези високи амплитуди позволяват високо съотношение на пренос на мощност, което от своя страна позволява висока енергийна плътност до 100 W/cm³.
В допълнение към интензитета, течността трябва да бъде ускорена по такъв начин, че да създаде минимални загуби по отношение на турбулентност, триене и образуване на вълни. За това най-добрият начин би била еднопосочна посока на движение. Ултразвукът се използва, благодарение на следните си действия:
- получаване на активирани метали чрез редукция на метални соли
- генериране на активирани метали чрез ултразвук
- звуково-химичен синтез на частици чрез утаяване на метални оксиди (Fe, Cr, Mn, Co), например за използване като катализатори
- импрегниране на метали или метални халогениди върху субстрати
- приготвяне на разтвори на активирани метали
- реакции, включващи метали чрез локално образуване на органични вещества
- реакции, включващи неметални твърди вещества
- кристализация и утаяване на метали, сплави, зеолити и други твърди вещества
- промяна в морфологията на повърхността и размера на частиците в резултат на високоскоростни сблъсъци между частиците
- образуване на аморфни наноструктурирани материали, включително преходни метали с голяма повърхност, сплави, карбиди, оксиди и колоиди
- кристално уголемяване
- изравняване и отстраняване на пасивиращи оксидни покрития
- микроманипулация (фракциониране) на малки частици
- подготовка на колоиди (Ag, Au, Q-размер CdS)
- включване на гостуващи молекули в твърди вещества с неорганичен слой
- сонохимия на полимери
- разграждане и модифициране на полимери
- полимерен синтез
- сонолиза на органични замърсители във водата
Звукохимическо оборудване
Повечето от споменатите звуково-химични процеси могат да бъдат адаптирани към работа с директен поток. Ще се радваме да ви помогнем при избора на добро химическо оборудване за вашите нужди. За изследвания и тестване на процеси препоръчваме да използвате нашите лабораторни инструменти или устройство
Химичните реакции са част от нашето ежедневие. Готвене в кухнята, шофиране на кола, тези реакции са чести. Този списък съдържа най-невероятните и необичайни реакции, които повечето от нас никога не са виждали.
10. Натрий и вода в хлорен газ
Натрият е силно запалим елемент. В това видео виждаме как капка вода се добавя към натрий в колба с хлорен газ. Жълтото е дело на натрия. Ако комбинираме натрий и хлор, получаваме натриев хлорид, тоест обикновена готварска сол.
9. Реакция на магнезий и сух лед
Магнезият е силно запалим и гори много ярко. В този експеримент виждате как магнезият се запалва в черупка от сух лед - замръзнал въглероден диоксид. Магнезият може да изгори във въглероден диоксид и азот. Поради ярката светлина се използва като светкавица в ранната фотография, днес все още се използва във военноморски ракети и фойерверки.
8. Реакция на бертолетова сол и сладкиши
Калиевият хлорат е съединение на калий, хлор и кислород. Когато калиевият хлорат се нагрее до точката на топене, всеки предмет, който влезе в контакт с него в този момент, ще причини разпадането на хлората, което ще доведе до експлозия. Газът, който се появява след разпадането, е кислород. Поради това често се използва в самолети, космически станции и подводници като източник на кислород. Пожарът на станция Мир също беше свързан с това вещество.
7. Ефект на Майснер
Когато свръхпроводникът се охлади до температура под температурата на прехода, той става диамагнитен: т.е. обектът се отблъсква от магнитното поле, вместо да бъде привлечен от него.
6. Пренасищане с натриев ацетат
Да, да, това е легендарният натриев ацетат. Мисля, че всички вече са чували за " течен лед". Е, няма какво повече да добавите)
5. Супер абсорбиращи полимери
Известни също като хидрогел, те са в състояние да абсорбират много голямо количество течност по отношение на собствената им маса. Поради тази причина те се използват в производството на пелени, както и в други области, където се изисква защита срещу вода и други течности, като например изграждането на подземни кабели.
4. Плаващ серен хексафлуорид
Серният хексафлуорид е безцветен, нетоксичен и незапалим газ, който няма мирис. Тъй като е 5 пъти по-плътен от въздуха, той може да се излива в контейнери и леките предмети, потопени в него, ще плуват като във вода. Друга забавна и напълно безвредна особеност при използването на този газ е, че рязко понижава гласа, тоест ефектът е точно обратният на този на хелия. Ефектът може да се види тук:
3. Свръхтечен хелий
Когато хелият се охлади до -271 градуса по Целзий, той достига ламбда точката. На този етап (в течна форма) той е известен като хелий II и е свръхфлуиден. Когато преминава през най-тънките капиляри, е невъзможно да се измери неговият вискозитет. В допълнение, той ще "изпълзи" нагоре в търсене на топла зона, привидно от ефектите на гравитацията. Невероятен!
2. Термит и течен азот
Не, в това видео те няма да изливат течен азот върху термитите.
Термитът е алуминиев прах и метален оксид, който предизвиква алуминотермична реакция, известна като термитна реакция. Не е експлозивен, но в резултат на това светкавиците могат да бъдат много висока температура. Някои видове детонатори "започват" с термитната реакция и горенето става при температура от няколко хиляди градуса. В клипа по-долу виждаме опити за "охлаждане" на термитната реакция с течен азот.
1. Реакция на Бригс-Раушер
Тази реакция е известна като осцилираща химическа реакция. Според Wikipedia: „Точно приготвен безцветен разтвор бавно става кехлибарен, след това рязко тъмносин, след това бавно отново става безцветен; процесът се повтаря няколко пъти в кръг, като накрая спира до тъмносин цвят, а самата течност мирише силно на йод“. Причината е, че при първата реакция се произвеждат определени вещества, които от своя страна провокират втора реакция и процесът се повтаря до изчерпване.
По-интересно: