Поместим в круглодонную колбу емкостью 500 мл (прикрепленную к штативу) 30 г йода (I₂), затем немедленно добавим туда 15 мл α-пинена. Реакция является экзотермической (то есть она высвобождает много тепла), провоцирует возгонку йода, что выражается появлением фиолетового облака, выходящего из сосуда. Эту реакцию открыл Джеймс Герриот, один английский ветеринар: желая дезинфицировать раны крупного рогатого скота, Д. Герриот не нашел ничего лучше, чем положить туда крупинку йода и затем смазать все с помощью скипидара. Возгоняющийся под действием тепла йод заново конденсировался по всей поверхности раны, гарантируя, таким образом, отличное обеззараживание! Это более эффективно, но более болезненно, чем спиртовой раствор йода!

Объяснение

Скипидар содержит приблизительно 60% α-пинена. Это вещество бурно реагирует с йодом, потому что добавление этого галогена в двойную связь углерод-углерод влечет за собой реорганизацию углеродного скелета, которая позволяет органической основе уменьшить напряжение в цикле, показанном на рисунке.

Реорганизация (или преобразование): трансформация четырехатомного цикла в пятиатомный цикл

Комментарий: были описаны и другие экзотермические, достаточно зрелищные, реакции: погружения шарообразного сосуда со стальным волокном в раствор сульфата меди, горение марганцевых стружек в углеродном льде, поджигание термита, дробление смеси хлоргидрата гидроксиламина и нитрита натрия и, конечно, чистое и простое горение углеводородов, таких как метан, пропан или ацетилен.

Викторина

Почему выбирают ацетилен (С₂Н₂) для того, чтобы получить наиболее горячее пламя (> 2500°С), предназначенное для сварки (кислородно-ацетиленовая горелка или автоген), вместо пропана (С₃Н₈), в то время как горение одного моля пропана высвобождает намного больше теплоты (ΔН°_{горения} = –2220 кДж/моль), чем горение одного моля ацетилена (ΔН°_{горения} = –1325 кДж/моль)?

Ответ (выделите курсором, чтобы прочитать):

В случае ацетилена, освобожденное тепло распределяется только среди 3 молей газовых продуктов (2СО₂ + Н₂О) на каждый моль сожженного топлива. Напротив, сжигание одного моля пропана освобождает, конечно, больше тепла, но оно должно распределиться среди 7 молей газа (3СО₂+ 4Н₂О).

Ералаш

1. Некоторые экзотермические реакции, такие как кристаллизация ацетата натрия (CH₃COONa), лежат в основе функционирования некоторых нагревателей (Тепловое Решение^®), предназначенных, например, для скафандров.

Некоторые из таких нагревателей предлагают, как преимущество, многократное применение. На практике, достаточно запустить металлический спусковой механизм, который нарушает равновесие квазистабильной смеси. Быстрая кристаллизация повышает температуру химической системы до 50°С, и все это в течение нескольких часов. После чего, этот нагреватель должен быть снова «заряжен», плавая в кипящей воде для того, чтобы растворить кристаллы. Другие системы используют распад в воде безводного хлорида кальция (CaCl₂).

2. Блуждающие огни получаются из-за спонтанного горения фосфина (РН₃, пирофор), который освобождается в то же время, что и метан (СН₄, болотный газ), из распадающейся органической материи. Можно реализовать эксперимент заставляя реагировать частицы фосфата кальция (Са₃Р₂) с водой или еще разогревая белый фосфор (Р₄), погруженного в алкалин.

3. Для того, чтобы моментально сопротивляться интенсивному холоду, человек обладает различными физиологическими механизмами, мешающими понижению температуры его тела (теплокровность). Он дрожит: непроизвольные мини-сокращения скелетных мускулов приводят к освобождению тепла, что компенсирует потерянные калории его тела. Также происходит сужение кожных сосудов, призванное уменьшить тепловые потери между теплой кровью и холодной атмосферой.

Марка США из известной серии, выпущенной в 1998 году (насекомые и пауки), изображающая скарабея-бомбардира (Жук Бомбардир)

4. Существует скарабей, прозванный «бомбардиром», который обладает железами защиты, секретирующими бензол-1,4-диол так же, как и перекись водорода. В случае опасности, эта смесь выводится в отделение, выполняющее функции «пушки». Там ферменты запускают взрывную реакцию, в течение которой происходит формирование p-бензокинона и кислорода. Экзотермичность этой реакции такова, что этот «адский» коктейль выстреливается в хищника при температуре более 100°С внезапно и с большой точностью.

Бррр! Здесь холодно!

Демонстрация опыта

Увлажним несколькими каплями воды маленький деревянный блок, на который поставим химический стакан с тонким и плоским дном, содержащий 30 мл воды, заранее охлажденной примерно до 0°С. При добавлении за один присест 15 г нитрата аммония (NН₄NO₃), констатируем, что после взбалтывания, через одну минуту, маленькая деревянная подставка приклеилась к стакану, потому что вода между ними замерзла.

Объяснение

Распад в воде веществ, растворимость которых увеличивается в соответствии с увеличением температуры (это свойство большинства солей), является эндотермическим процессом (то есть сопровождающимся поглощением тепла). В случае нитрата аммония, имеем:

Комментарий: существуют «охлаждающие пакеты» (например, Мгновенный Холод^®), которые содержат в разделенных отделениях нитрат аммония и воду. Достаточно порвать мембрану, разделяющую два отделения, для того чтобы реакция распада имела бы место. Были описаны другие ударные примеры эндотермических процессов, которые состоят, например, в том, чтобы перемешать два твердых вещества, один из которых Ba(OH)₂•8H₂O, с либо NH₄NO₃, либо NH₄Cl, либо NH₄SCN, или еще заставить прореагировать твердое вещество, такое как CoSO₄•7H₂O, с жидкостью, в данном случае, SOCl₂. Значительное увеличение энтропии системы объясняет внезапный характер этих реакций.

Викторина

В Испании существуют достаточно необычные кувшины из пористой глины, которые позволяют некоторой части воды, содержащейся в них, просачиваться и — испарение является эндотермическим процессом — гарантировать охлаждение оставшегося содержимого. Эти кувшины часто белесые, и свежая вода, которую они заключают, пьется одним залпом. Как их называют?

Какое эквивалентное французское слово?

Ответ (выделите курсором, чтобы прочитать):

Речь идет об алькаразас или на французский манер гаргулетт (пористая посуда).

Ералаш

1. Когда какой-нибудь человек находится в жарком помещении, он потеет. Секреционная активность потовых желез стимулируется: таким образом, пот, который выделяется кожными порами, испаряется, и этот эндотермический феномен поглощает лишние калории его тела.

2. В общем, достаточно легко подсчитать вариации энтальпии (то есть экзотермичность или эндотермичность) химической реакции: достаточно вычесть сумму энергий разорванных связей (реактивные) из суммы энергий связей сформированных (продуктивные). Но существуют особые реакции, называемые изодесмическими, в течение которых находят те же самые связи среди реактивных и продуктивных. Вот один пример:

то есть

Анализ таких ситуаций, основанных на калориметрических измерениях, дает ценную информацию о химической реактивности.

Туманный лимонад

К середине XIX века один ирландский физик Сэр Жорж Сток открыл, что плавиковый шпат — минерал, отвечающий формуле CaF_2 —проявлял свойства излучать свет с более длинной длиной волны (например, в видимом диапазоне) во время возбуждения коротковолновым электромагнитным излучением (иногда невидимым, если соответствует ультрафиолету). С тех пор это излучение света называют флюоресценция. Многочисленные органические соединения, равным образом, дают место явлению флюоресценции.

Демонстрация опыта

Растворить 10–20 мг тригидрата хинина (горький алкалоид, который содержится в коре хинного дерева) в 150 г этанола, затем добавим в полученный раствор 150 мл разбавленной серной кислоты.

Облучить с помощью ультрафиолетовой лампы. Наблюдаем бледно голубую флюоресценцию хинина, сравнимую с флюоресценцией лимонада, именованного тоником (Тонизирующие воды), горечь и свечение которого равным образом происходят от хинина.

Комментарий: водные растворы эозина, флуоресцеина (содистая соль) и родамина В одинаково дают место флюоресценции, но в других частях видимого спектра, а именно, соответственно в желтом, зеленом и оранжевом.

Освещенный алхимик

Сжигая на угле остатки от испарения мочи, немецкий алхимик Г. Брандт получил в 1669 году слегка золотистые гранулы, которые испускали свет. Брандт тогда только что открыл новый химический элемент, за которым позже закрепили имя фосфор (потому что этимология этого слова означает «дающий свет»). В общем, фосфоресценция — это свойство, присущее некоторым телам длительно испускать свет после того, как они были возбуждены. Действительно, это можно наблюдать, оставив испаряться в темноте раствор белого фосфора (Р₄) [Предостережение: хранить под водой, поскольку очень реактивный и токсичный] в дисульфате углерода, пропитывающего бумажный фильтр [Предостережение: бумажный фильтр в конце загорится; иметь под рукой огнетушитель!].

Были описаны различные процедуры приготовления фосфоресцирующих соединений как органических, так и неорганических.

Совершенно простая демонстрация фосфоресценции состоит в том, чтобы пропитать бумажный фильтр алкализированным раствором нафталин-1-карбоксильной кислоты (кислота α-нафтоловая, С₁₁Н₈О₂), затем, после сушки, облучить ультрафиолетом и, наконец, предложить аудитории в затемненном помещении.

Ералаш

1. Использование марок, напечатанных с помощью различных фосфоресцирующих красок, значительно облегчает сортировку писем в США. Каждое письмо проходит за доли секунды под ультрафиолетовым пучком: марки, относящиеся к авиапочте, дают место короткой оранжевой фосфоресценции, в то время как марки обычной почты «фосфоресцируют» бледно-зеленым светом.

2. Термолюминесценция, тип фосфоресценции с экстремальной задержкой, сегодня особенно применяется для определения возраста археологических объектов, таких как, например, терракота.

Да будет свет!

Стать свидетелем феномена химической люминесценции можно во время химической реакции, приводящей к образованию продуктов в возбужденном электронном состоянии, которое затем возвращается к своему фундаментальному состоянию, излучая при этом видимый свет.

Реактивы

– Раствор А: растворить 0,1 г люминола (5-амино-1,2,3,4-тетрагидрофталазин-1,4-дион) в 400 мл воды и добавить 5 мл 10%-го NaOH.

– Раствор Б: растворить 1,5 г гексацианоферрата (III) калия K₃Fe(CN)₆ в 400 мл воды. Добавить, в момент проведения эксперимента, 3 мл 30%-ой перекиси водорода (кислородной воды, Н₂О₂).

Демонстрация опыта

Затемнить комнату и вылить одновременно оба раствора А и Б в большую воронку установленную на литровую мензурку, на дно которой заранее положили несколько кристаллов гексацианоферрата (III) калия. Тогда мы становимся свидетелями излучения зеленовато-голубого света. Зрители изумлены.

Объяснение

Это производство «холодного» света, т.е. не теплового происхождения — в противоположность лампам накаливания — происходит из-за окислительного распада люминола, приводящего к возбуждению, которое затем дезактивируется, испуская видимый свет. Механизм, обсуждаемой химической реакции, заставляет внедрить анион, содержащий свободный радикал, названный супероксид (О₂^ө), являющийся результатом распада перекиси водорода в базовой среде под действием гексацианоферрата (III). В целом, имеем:

Комментарий: можно реализовать такую же демонстрацию, применяя только жавелевую воду (водный раствор гипохлорита и хлорида натрия, NaClO + NaCl) в качестве окислителя: для этой цели растворим небольшое количество, на кончике шпателя, люминола (приблизительно 70 мг) в 150 мл NaOH 0,1 М и добавим такой же объем жавелевой воды. Цвет химической люминесценции может, с другой стороны, быть изменен путем добавления того или иного флюоресцирующего вещества. Были описаны и другие химически люминесцирующие системы, среди которых выделим очень впечатляющую демонстрацию и немного дорогостоящую: окисление хлорида оксалила перекисью водорода с трансформацией химической энергии во флюоресцирующее вещество (Испускающий Получатель), такое как перилен или тетрасен. И наконец, необходимо отметить, что в свободной продаже существуют химические лампы, готовые к употреблению (Циалюме^®), способные обслуживать маяки или сигналы об опасности.

Ералаш

В темноте океанских глубин многочисленные существа излучают световые сигналы (биолюминесценция) по самым разным причинам. Так, например, некоторые кальмары обладают специальными органами на поверхности брюха, функция которых излучать свет точно компенсирующего тень от их тела, которая могла бы позволить хищникам, охотящимся более глубоко, чем они, их заметить. Это, несомненно, существа-невидимки, которых невозможно заметить!

Камуфляж типа «хамелеон» для военных

2-(2,4-динитробензил)пиридин представляется в форме кристаллов, цвет которых напоминает цвет песка. Когда такие кристаллы выставлены на Солнце, их цвет меняется за несколько минут на темно-синий. Это явление фотохромии является обратимым: перемещенные в темноту вышеупомянутые кристаллы снова медленно возвращают свой желтоватый цвет.

Объяснение

Электромагнитная энергия индуцирует преобразование 2-(2,4-динитробензил) пиридина в таутомерную форму, которая трансформируется в свою первоначальную конфигурацию после исчезновения солнечного света:

Были открыты и другие фотохромные молекулы как неорганические, так и органические. Некоторые среди этих соединений были даже запатентованы с целью их использования в качестве красителей для одежды, цвет которой меняется (например из оранжевого в серый) в соответствии с тем, что упомянутая одежда находится в солнечном свете или нет. Некоторые такие красители для текстиля могут стать полезными, как камуфляж типа «хамелеон» для военной униформы!

Ералаш

Солнечные очки с фотохромными стеклами — которые затемняют солнечный свет, но возвращаются к своему первоначальному оттенку, когда освещение уменьшается — очень комфортные! Но прогресс не останавливается: что сказать об электрохромных зеркалах заднего вида, чувствительных к ослеплению от фар сзади едущих автомобилей, они затемняются за несколько секунд для наибольшего удобства водителя!

Автомобиль, который меняет свой цвет на солнце!

Химические соединения, цвет которых зависит от температуры, называются термохромными.

Демонстрация опыта

В сущности тетрахлоркупрат диэтиламмония [(CH₃CH₂)₂NH₂]₂CuCl₄ является сложным соединением, которое при обычной температуре представляется в виде зеленых иголок. Когда эти кристаллы нагревают, то констатируют, что к 52–53°С их цвет меняется на желтый. Явление термохромии обратимо.

Объяснение

К 52–53°С геометрия комплексного соединения CuCl₄^ө изменяется: вместо имеющейся четырехугольной грани она принимает треугольную, и все это по причине беспорядка вызванного органическими противо-ионами.

Комментарий: другие соединения термохромы были идентифицированы, и некоторые, такие как хлорид кобальта (II), CoCl₂, применяются в изготовлении цветовых термометров.

Ералаш

Производитель зубных щеток Жордан недавно запустил новую модель Магия^®, ручка которой меняет цвет, когда ее температура выравнивается с температурой руки (и ротовой полости): некоторое небольшое время все же необходимо, для того чтобы понаблюдать феномен... Наконец, термохромные платья были представлены во время показа мод в Лондоне. И скоро автомобили класса люкс с их превосходным черным кузовом будут менять окраску на красный при 22°С и на синий при 27°С. Удачи, найти их на парковке!

Кристаллы, которые мерцают

Триболюминесценцией является излучение света, которое происходит вследствие механической деформации (трения или разрыва) некоторых кристаллических твердых тел.

Демонстрация опыта

Положим несколько кристаллов N-ацетилантранилиновой кислоты между двумя смотровыми стеклами, которые вращаем друг относительно друга так, чтобы их растолочь. Излучаемый свет отлично виден в темноте.

Объяснение

По видимому, напряжение, действующее на материал, раскалывает кристаллы, что приводит к появлению заряженных поверхностей, которые стараются полностью поглотить азот из воздуха.

Ускоренное перемещение электронов на эти поверхности приводит к их столкновению с молекулами азота, что выражается люминесценцией.

Комментарий: литература изобилует примерами твердых тел, которые представляют феномен триболюминесценции. Среди них находим вещества хорошо известные, такие как сахар или некоторые конфеты с эссенцией из березовой коры («Помощники жизни»^® так названы, потому что они представляются в виде спасательных кругов), но достаточно и молекул намного более сложных, таких как соли уранила.

Ультразвук, микроволны и взрывы

Облучение некоторой смеси реактивов ультразвуком приводит, в некоторых случаях, к продуктам достаточно необычным, отличным от тех, которые получают при отсутствии этих волн давления. Вероятно, действие ультразвука в «примитивном газовом наборе» из азота, водорода и моноксида углерода, позволило создать аминокислоты, протеины, одним словом, живую материю. Для того, чтобы убедиться в достижениях, которые могут реализовать волны, вспомним о СВЧ печи: в этих печах, позволяющих готовить и разогревать очень быстро продукты, применяются электромагнитные излучения сверхвысокой частоты (2,45 ГГц, то есть 2,45 × 10⁹ Гц). Молекулы воды, обладающие дипольным моментом из-за их изогнутой геометрии, всегда стараются выстроиться в соответствии с ориентацией электрического поля этих электромагнитных волн. Но это электрическое поле периодически изменяется 2,45 миллиардов раз в секунду! На самом деле, каждый раз, когда упомянутые молекулы почти достигают своего адекватного положения, направление поля переключается, вынуждая их перестраиваться в противоположном направлении. Эти сверхбыстрые движения последовательных построений и перестроений молекул воды — с учетом явления трения, которое они вызывают — разогревают весь ансамбль системы.

Если волны могут таким образом взаимодействовать с материей, то и наоборот, вполне возможно, химические реакции могут порождать акустические волны. Напомним, взрыв шара, наполненного водородом, этому пример. Вот два других.

Первая демонстрация

Поместить на наковальню чуть-чуть красного фосфора (речь идет о полимерной структуре Р) и хлорат калия (KClO₃ мощный окислитель) [Предостережение: надеть защитные очки, перчатки и противошумные наушники!] и сильно ударить молотком ... Бум! Этот эксперимент показывает большую окислительную способность фосфора.

Вторая демонстрация

Бумажный фильтр пропитывается влажным трийодидом азота (NI₃), затем режется на маленькие части, которые кладем на землю [Предостережение: надеть защитные очки, перчатки!]. Когда они высыхают, эти маленькие клочки бумаги детонируют при малейшем контакте. Настоящие петарды! Этот опыт показывает сильную тенденцию этих молекул распадаться, освобождая газ, в данном случае азот в диатомической форме (N₂).

Солнце в бочонках?

Земля вращается вокруг Солнца — звезды, температура которой около 6000°С на поверхности, в то время как эта температура поднимается до 15 миллионов градусов к его центру. Солнечное излучение достигает земли примерно за 8 минут. Полученная, таким образом, световая мощность оценивается в 3,9 ×10²⁶ ватт. Световая энергия осуществляет различные воздействия на химические системы: фотохромия и термохромия (смотри выше) являются зрелищными доказательствами этого. Но свет способен также индуцировать химические реакции между молекулами и, иногда, обратимые.

Обратимые реакции фото-изомеризации, действительно были открыты: это позволяет, буквально, положить Солнце в бочонки! Таким образом, норборнадиен накапливает солнечную энергию трансформируясь внутримолекулярным образом в квадрисиклан, молекулу, которая стабильна при обычной температуре, несмотря на то, что напряжения в циклической цепочке здесь существуют:

Квадрисиклан, настоящий концентрат Солнца, легко транспортируется и может восстановить энергию внутренних напряжений в виде тепла в любом месте и в любое время, заново качественно конвертируясь в норборнадиен под действием катализатора.

Комментарий: были описаны и другие системы с неорганическими компонентами, основанные на этом же принципе.

Ералаш

Механизм видения так же, как и механизм защиты кожи перед смертоносным действием ультрафиолета-B, заставляет включать обратимые реакции изомеризации, типа цис-транс — соответственно ретинал (витамин А в альдегидной форме) или урокаиновая кислота (представлена в коже) — под действием фотонов.

Топливо и Солнце

Нефть, уголь, природный газ; это ископаемое топливо является остатком медленного распада — под действием микроорганизмов и в течение сотен миллионов лет — растений (и животных), которые отложились в болотах и океанах. Таким образом, эти источники энергии, частично, являются результатом реакции в хлоропластах растений, богатых хлорофиллом, диоксида углерода (СО₂, поглощенного устьицами листьев) с водой (зачерпнутой из почвы корнями растений) под действием солнечного излучения, короче, фотосинтеза. Благодаря фотосинтезу, растения способны расти и производить также то, что называют биомассой, с сопутствующим выделением кислорода.

Но это ископаемое топливо не является неисчерпаемым и энергетический кризис, который маячит на горизонте, может иметь катастрофические последствия для экономики. Надеясь на способность имитировать Солнце, которое каждую секунду трансформирует 600 миллионов тонн водорода (Н₂) в гелий (Не) за счет термоядерного синтеза¹, различные эксперты предлагают применять как топливо водород, который было бы возможно выделять из воды — первичная материя почти неисчерпаема — с помощью солнечной энергии, заранее преобразованной в электричество, что имело бы место за счет фотогальванических клеток или термических технологий.

Оборудование и реактивы

– Электролизер.

– Раствор зеленого бромокрезола: растворить 0,1 г этого индикатора в 15 мл NaOH 0,01 М, затем добавить воды, чтобы довести объем раствора до 250 мл.

– Раствор Na₂SO₄ 1 M.

– Раствор CH₃COOH 1 M.

– Раствор H₂SO₄ 1 M.

– Раствор NaOH 1 M.

Демонстрация опыта

Добавить 20 мл раствора зеленого бромокрезола в 400 мл H₂SO₄

1 М. Довести уровень рН до 4,5, добавляя туда каплю за каплей CH₃COOH 1 M, что придает ему зеленый цвет. Заполнить электролизер этим раствором и разлить его остаток в два химических стакана. Запустить электролиз и подождать, когда четко сможем определить, что объемы полученных газов (водород/кислород) представлены в отношении 2/1. Констатируем, что на аноде раствор поменял окраску на бледно-желтый, а газ, который здесь скопился, имеет объем в два раза меньше, чем объем газа на катоде. Добавить H₂SO₄ 1 M в один из стаканов, содержащих индикатор, для того, чтобы доказать, что желтый цвет является цветом раствора кислоты. Напротив, на катоде, где, для напоминания, двойной объем скопившегося газа, раствор меняет окраску на темно-синюю. Добавляем NaOH 1 M во второй стакан, содержащий индикатор, для того, чтобы доказать, что синий цвет — это цвет базового раствора. Затем всю жидкость, содержащуюся в электролизере, переливаем в другой пустой стакан: констатируем, что раствор снова становится зеленым.

Объяснение

На аноде наблюдаем окисление кислорода воды до двухатомной молекулы кислорода с подкислением раствора:

На катоде водород воды подвергается восстановлению в двухатомную молекулу водорода с алкализацией раствора:

Суммируя, после сокращения одинаковых членов в обоих частях химического уравнения получаем общее молекулярное уравнение реакции элетролиза:

Это полностью соответствует отношению 2/1 полученных газов и аннигиляции ионов водорода ионами гидроокиси.

Комм.: в настоящее время пытаются фото-образом разделить молекулы воды под действием солнечного света в присутствии фоточувствительных элементов.

Ералаш

1. В начале прошлого века жители стали постоянными потребителями электрической энергии. Для того, чтобы измерять количество электричества, потребленного пользователями, Томас Эдисон, гениальный американский изобретатель, придумал электрическую ячейку, к которой ответвлялась часть тока. Один раз в месяц катод вынимался, полоскался, сушился и затем взвешивался. Благодаря закону Фарадея, выделения верно рассчитывались.

2. Различные программы, имеющие целью оценить водород как топливо, в настоящее время проводят эксперименты: автобус, функционирующий на жидком водороде, мазут, использующийся в домашних условиях, замененный водородом...

Биение сердца из ртути

В двигателе внутреннего сгорания, который позволяет автомобилям двигаться, сгорающий газ дает силу расширения, которая действует на поршни. Тем не менее, существуют химические системы, позволяющие преобразовывать химическую энергию непосредственно в механическую работу!

Реактивы

– Ртуть (Hg).

– Раствор концентрированной Н₂SO₄ (18 М).

– Раствор Н₂SO₄ 6 М. (В 2 объема воды осторожно добавляем 1 объем раствора 18 М.) Предостережение: никогда не делать наоборот!

– Раствор дихромата калия (K₂Cr₂O₇) 0,1 М.

Демонстрация опыта

Предостережение: работать в вытяжном шкафу, надеть защитные очки и перчатки! Снять ценные предметы, которые могут быть оплавлены (украшения, часы ...).

Пометить на смотровое стекло некоторое количество ртути, такое, чтобы получить каплю около 2 см в диаметре. Покрыть ртуть раствором серной кислоты Н₂SO₄ 6 М. Добавить 1 мл раствора дихромата калия (K₂Cr₂O₇) 0,1 М. Приблизить железный гвоздь так, чтобы он коснулся капли ртути. Добавлять в это время каплю за каплей, Н₂SO₄ 18 М в массу ртути до момента запуска ритмического движения. Становимся свидетелями биения «сердца из ртути», биения, которое может продолжаться более часа!

Объяснение

Движущей силой этого электрохимического осциллятора является переход 6 электронов железа в дихромат при посредничестве ртути:

Таким образом, ртуть играет роль типа резервуара-посредника, принимающего электроны из железа (которые освобождаются при окислении) для того, чтобы передать их дальше, в данном случае в дихромат (который должен их принять для того, чтобы иметь возможность восстановиться). При этом, когда ртуть в элементарном состоянии (степень окисления 0), она принимает свое хорошо известное шаровидное строение; в то время, когда ее уровень окисления +1 (), она появляется в виде пленки сульфата Ртути (I) (Нg₂SO₄) на металлической капле для того, чтобы уменьшить поверхностное напряжение капли, которая с этого момента разрушается и расплющивается. Масса ртути снова касается железного гвоздя, и цикл начинается заново. Таким образом, химическая энергия непосредственно преобразуется в механическую работу!

Комментарий: аналогично было описано биение сердца из галлия.

Ералаш

1. Мышечные сокращения являются классическим примером в биологии преобразования химической энергии в энергию механическую. Посредством потребления аденозинтрифосфата (АТФ) волокна актина скользят по всей длине волокон миозина так же как и челюсти разводного ключа с роликом, что вызывает сокращение мышечных волокон.

Кальмары и другие спруты получили звание мастеров в искусстве двигаться быстро и в любом направлении: для того, чтобы сделать это, эти животные втягивают воду и затем ее выталкивают, сокращая мускулы их тела (мантия). Мощный выброс воды представляет истинный реактивный двигатель.

2. По поводу двигателей нужно помнить, что в двигателях внутреннего сгорания есть прирученный газ, то есть его сила расширения используется для приведения в движение ансамбля «поршень-шатун», сила, происходящая из химической реакции горения топлива (бензин или газолин), который вызывает, таким образом, вращение коленчатого вала. Таким способом отоскопическое альтернативное движение преобразуется в движение круговое.

¹ Не путать с ядерным расщеплением, открытым в 1939 году О. Ханом, Ф. Страссманом, Л. Мейтнером и О. Фриш. Расщепление — это разделение тяжелого ядерного ядра на различные фрагменты имеющее, как следствие, выделение колоссального количества энергии так же, как и нейтронов. Синтез — это обратное явление: ядра легких атомов, сливающиеся для того, чтобы сформировать при очень высокой температуре тяжелое ядро, что также дает место огромному освобождению энергии.

Написать комментарий