Если вы увлекаетесь технологиями и любите смотреть образовательные телепередачи, то наверняка слышали о таком веществе, как сухая вода. Однако этим термином называют абсолютно разные по химическому составу вещества. Первое – это жидкость Novec 1230, изобретенная компанией 3M. А второе – белый порошок, который представляет собой молекулы воды в кремниевой оболочке. Мы опишем эти вещества и объясним их способы применения.
Novec 1230
Жидкость под названием Novec 1230 была изобретена американской компанией 3М в 2004 году. Вещество не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому очень похоже на воду, только отличается от нее интересными свойствами:
- является диэлектриком, то есть не проводит электрический ток;
- плавится при температуре 108 °C, а закипает – при 49°C;
- очень слабо смачивает поверхности;
- не является растворителем.
Такие свойства объясняются химическим составом вещества. Формула сухой воды: CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Как видим, в ней отсутствуют атомы водорода и водородные связи.
Во время презентации изобретения в жидкость поместили листы бумаги, которые не намокли, а чернила на них не размазались. Также в воду опустили смартфон, что никак не сказалось на его работоспособности. Интересно, что в Novec 1230 практически ничего не растворяется, поэтому даже не пробуйте заварить чай в этом веществе.
Применение Novec 1230
Многие, узнав о свойствах чудо-воды, захотели приобрести это вещество для демонстрации друзьям различных фокусов. Однако Novec 1230 изобрели для более серьезной цели – тушения пожаров. Почему же нельзя обойтись обычной водой?
Представьте себе, что возгорание происходит в офисе, где много компьютеров и важных документов. Если тушить пожар водой или пеной, документы превратятся в груду мокрой бумаги, а техника просто перестанет работать. К тому же мебель будет испорчена. Если же использовать сухую воду, огонь будет потушен, а документация останется в целости и сохранности (если не успеет сгореть).
Novec 1230 обладает комплексом свойств, полезных при тушении огня:
- поглощение тепла и эффект охлаждения;
- способность ингибировать пламя;
- не меняет концентрацию кислорода в помещении. Это помогает увеличить время эвакуации людей.
Чаще всего системы пожаротушения с сухой водой применяются в музеях, архивах и библиотеках. Также системы с Novec 1230 устанавливают на телестанциях, крупных производствах и в других местах, где находится много дорогой аппаратуры. Интересно, что сухая вода не только не вредит электронике, но и применяется для безопасного метода ее охлаждения. Для этого перегревшиеся приборы полностью погружают в вещество.
Можно ли сделать сухую воду в домашних условиях
Многие интересуются, как сделать сухую воду в домашних условиях. Ответ – никак! Синтез чудо-вещества требует подготовки и специальной аппаратуры. Однако Novec 1230 можно приобрести в специальных магазинах, где торгуют системами противопожарной безопасности. Удовольствие это не из дешевых, поэтому позволить его себе может далеко не каждый.
Вода в кремниевой оболочке
Также сухой водой называют интересное изобретение химиков в 1968 году – мелкодисперсное сыпучее вещество, похожее на песок. Каждый кристаллик этого песка представляет собой каплю воды, обернутую в кремниевую оболочку. Благодаря кремнию молекулы не взаимодействуют между собой и не слипаются, поэтому вода не переходит в жидкое состояние и остается «сухой».
Удивительно, что процесс производства такого материала совсем простой и недлительный. Силиций с водой смешивают в течение 90 секунд на очень большой скорости – и сухая вода готова. Однако дома такой эксперимент повторить невозможно, так как, скорее всего, у вас не найдется прибора, способного смешивать вещества с достаточной скоростью.
Область применения
В самом начале сухую воду использовали в косметической промышленности. Сегодня это вещество применяется во многих сферах жизни. Ученые заметили, что сухая вода способна захватывать и удерживать большое количество углекислого газа. А как известно, этот газ относится к парниковым и является одной из причин глобального потепления. Поэтому сухую воду начали использовать для предупреждения парникового эффекта и защиты окружающей среды.
Все мы знаем из школьной программы о том, что вода может пребывать в трех состояниях: газ, жидкость и лед. Но в 1968 году появилась вода, которая способна пребывать в сухом состоянии - «сухая вода». Она получила официальное название Novek 1230 и очень долгое время не пользовалась спросом. До сегодняшнего времени люди не использовали сухую воду в полной мере. Однако ученые решили более подробно изучить данный вопрос и разобраться в том, как можно более рационально применить на деле Novek 1230.
Общие сведения
Но для начала давайте разберемся с тем, чем же отличается сухая вода от обычной. Начнем с того, что в ее составе присутствуют такие элементы, как фтор и углерод. В действительности сухая вода является порошком, а не жидкостью, который обладает уникальными свойствами. Данное вещество абсолютно безвредно для человека, но употреблять его внутрь, конечно, не стоит. Процесс создания сухой воды довольно простой. Для него не нужно много времени. Чтобы приготовить данное вещество, берут обычную воду и смешивают ее на высокой скорости с кремнием. Спустя полторы минуты вещество полностью готово к использованию. Специалисты уверены, что уже в скором времени Novek 1230 будет широко использоваться в самых разных сферах человеческой жизнедеятельности.
О характеристиках
Если верить официальной характеристике, то вода, называемая сухой, состоит из 95 % воды обычной. Однако внешне она больше похожа на сахар, который перетерли до состояния пудры. Отдельная микроскопическая частичка сухой воды размером не больше одного микрона имеет защитную сферу из кремниевого диоксида. В ней очень прочно соединены молекулы кислорода с кремнием. Именно диоксид кремния не дает водным частичкам растекаться и соединяться друг с другом.
Что касается химической формулы, которой описывается сухой аналог обычной воды, то она выглядит так: CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Нужно отметить, что у нее много общего с обычной водой. Так, у сухой воды отсутствует запах и вкус. Однако в ней роль окислителя выполняет не кислород, а фтор. При этом Novek 1230 закипает при 49 градусах по Цельсию, а вот абсолютное замерзание происходит при -180 градусах по Цельсию. При этом даже кипящая сухая вода не оставляет ожогов на человеческом теле. Она имеет очень высокую плотность, а под прямыми солнечными лучами частички вещества просто распадаются.
Об исследованиях
Как уже было упомянуто выше, о сухой воде мир узнал еще в 1968 году. Запатентовали это изобретение американские ученые и первоначально его использовали только для косметических целей. Но вот настало время, когда запретили хладон114 или хладагент. И компании, которые занимались разработкой автоматических средств тушения пожаров, обратили свое внимание на Novek 1230 или сухую воду. Наверняка, их внимание привлекло то, что Novek 1230 не только безвреден для человека, но и полностью безопасен для окружающей среды. При этом в качестве «пожарного» эта вода работала идеально. Спустя одиннадцать лет миру представили усовершенствованный вариант сухой воды - Novec 1230. Данное вещество считается чистым газом, который способен предотвратить возгорание, и не испортит технику, документы и так далее. Надо отметить, что в процессе тушения пожара данным газом уровень кислорода остается неизменным. Это способствует быстрой эвакуации людей из помещения.
Добавим, что Novec 1230 имеет слабовыраженный запах, а еще он весит почти в полтора раза больше при сравнении с обычной водой. Также это вещество не является проводником для электричества из-за низкого диэлектрического уровня.
Но ученые умы на этом не остановились. Они пошли дальше и в ходе исследований выяснили еще кое-что. А точнее - они определили, что у сухой воды имеется способность к абсорбированию газов. Говоря простым языком, ее молекулы отлично впитывают углекислый газ. При сравнении с обычной водой, сухой аналог может впитать в себя в три раза больше этого газа. Эксперты провели множество опытов с прочими видами газов, и результат очень их порадовал. Поэтому они выдвинули гипотезу, что данное вещество вполне реально применять для того, чтобы добывать метан с океанского дна, а также для добычи других газов. Но главная их цель была - доказать, что с помощью сухой воды можно транспортировать разные опасные вещества.
Надо сказать, что ученые хотят еще найти способ использовать сухую воду в пищевой промышленности и так далее.
Что касается экологических вопросов, то многие эксперты убеждены в том, что сухой воде вполне под силу одолеть глобальное потепление. Опять же все благодаря тому, что она обладает способностью впитывать в себя различные газы. Все знают, что парниковый эффект сопровождается выделением в атмосферу разного рода соединений химического характера. И как раз сухой воде под силу справиться с этим негативным явлением путем абсорбирования. Однако пока не создали такую технологию, которая позволила бы реализовать данную идею.
О хранении
Что касается хранения, то такое вещество, как сухая вода, нельзя хранить в емкостях открытого типа. Вернее хранить можно, но не дольше пяти дней. Все дело в том, что при контакте с окружающей средой она быстро разрушается. По этой причине хранить сухую воду можно только герметичных баллонах под низким давлением. В результате этого она становится жидкой, как и любой газ. В процессе распыления она становится газообразной.
Нам знакомы разные типы воды: артезианская из , тяжелая, в молекуле которой присутствуют изотопы водорода – дейтерия, радиоактивная, загрязненная радионуклидами, термальная. Но существует еще один тип воды – сухая.
В 1968 году ученые обнаружили, как попавший в воду порошок двуокиси кремния почти мгновенно превратил воду в сухое сыпучее вещество. Открытие было запатентовано, и “сухая вода” нашла свое применение в косметической индустрии. Но лишь в начале нынешнего века в научных кругах начались обсуждения применения “сухой воды” в современной промышленности и использования ее в качестве средства защиты окружающей среды.
“Сухая вода” с точки зрения химии
При смешивании 0,05 частей диоксида кремния и 0,95 частей дистиллированной воды начинается процесс обволакивания капель воды размером не более микрона оболочкой из двуокиси кремния. Через полторы минуты процесс завершается, и перед взором экспериментатора предстает масса, похожая на пудру или мельчайший белый песок.
Гидрофобная кремниевая оболочка не позволяет воссоединиться каплям воды, благодаря чему вода теряет текучесть и наделяется качеством сыпучего вещества.
Свойства “сухой воды”
Группа ученых из Ливерпульского университета, возглавляемая доктором Беном Картером, начала изучение свойств смеси воды с диоксидом кремния с целью найти веществу с уникальными свойствами полезное применение.
Одно из открытий, сделанное ливерпульскими исследователями, относится к способности “сухой воды” активно взаимодействовать с газами. В частности, свойство эффективного поглощения огромного объема углекислого газа можно с успехом применять в борьбе с глобальным потеплением. Как известно, углекислый газ, скапливаясь в атмосфере в избыточных количествах, вызывает “парниковый эффект”. “Сухая вода” поможет значительно снизить концентрацию углекислого газа в атмосфере.
Другой опыт позволил выявить такое свойство осушенной кремнеземом воды, как взаимодействие с метаном. Соединение порошкообразной воды с метаном позволит значительно увеличить безопасность транспортировки метана, что в условиях постепенного перехода на альтернативное топливо становится решением проблемы хранения и перевозки метана. Да и многие потенциально опасные жидкости, превращенные с помощью “сухой воды” в порошок, становятся безопасными с точки зрения усовершенствования способов транспортировки и хранения.
Порошкообразную воду предлагается использовать и в пищевой промышленности. Так, добавляя ее в качестве катализатора в процессе получения янтарной кислоты, можно добиться увеличения энергоэффективности производства лекарств и товаров народного потребления.
А знаете ли вы?..
Еще один тип “сухой воды” был открыт учеными из США. Причем эта вода не имеет ничего общего с порошкообразной субстанцией в виде смеси с диоксидом кремния. Это жидкость со сложной химической формулой, обладающая необычными свойствами:
- не смачивает поверхности;
- не растворяет сахар;
- не проводит электрический ток;
- кипит при температуре -49 С;
- мгновенно испаряется при распылении.
Запатентованное название этой жидкости – Novec1230.
"Сухая вода: феномен или научный факт?", БК "ПОИСК" , рассказать друзьям: Май 20th, 2017
Давно известное химикам вещество, именуемое как «сухая вода », было запатентовано ещё 42 года назад, в 1968 году. Тогда она пользовалась огромной популярностью в косметической промышленности.
Сейчас сухая вода вызывает гораздо больший интерес как средство защиты окружающей среды и борьбы с климатическими изменениями.
Внешне эта вода похожа на белый мелкий песок и в действительности представляет собой мелкие капельки воды в водоотталкивающей кремниевой оболочке. А кремний, как известно, входит в состав обычного пляжного песка. Оболочка препятствует воссоединению молекул воды и превращению их обратно в жидкость.
Производство сухой воды – несложный и довольно-таки быстрый процесс. На высокой скорости смешивается вода и кремний, и уже через 90 секунд сухая вода готова.
Полученный таким образом порошок сухой воды при взаимодействии с газами образует гидраты – полезные химические соединения.
Бен Картер, учёный из Ливерпульского университета, исследующий свойства и способности сухой воды, и его коллеги, обсудили недавно на съезде Американского химического общества в Бостоне различные способы применения данного вещества.
Среди множества способов применения её уникальных свойств, была особо отмечена способность сухой воды впитывать в больших количествах углекислый газ – один из тех парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление. При использовании сухой воды, получается сохранить в три раза больше углекислого газа, чем если бы использовалась гравитационная вода. Таким образом, можно добиться значительного снижения концентрации парниковых газов в атмосфере.
Благодаря способности данной воды взаимодействовать с метаном, учёные собираются найти безопасный способ хранения метанового топлива для тех автомобилей, что работают на природном газе. Получение гидрата метана делает возможным усовершенствовать систему хранения и транспортировки этого природного газа и является ключевым моментом при разработке альтернативного топлива.
Бен Картер считает, что если к смеси добавить гелеобразующий агент, то сухая вода станет более пригодной к переработке. Сухую воду тогда возможно будет использовать неоднократно, так как гель прочнее порошка.
Учёные предлагают использовать сухую воду при производстве пищевых продуктов и их компонентов, и других товаров потребления. Применение сухой воды, как доказали лабораторные испытания, может ускорить каталитические реакции при производстве данных товаров, а так же сделать химическую обработку при этом более энергоэффективной и менее вредной для окружающей среды.
Будет полезна для усовершенствования способов перевозки и хранения различных потенциально опасных жидкостей, так как будет превращать их в сухой порошок.
Благодаря своим свойствам, сухая вода помогает защищать окружающую среду от опасного влияния различных вредных реагентов. А так же может быть полезна при производстве пищевых продуктов.
Загрузка...