الكيمياء في الحياة اليومية حقائق مثيرة للاهتمام. حقائق مثيرة للاهتمام حول الكيمياء. الكيمياء من حولنا

حصل نادي كرة القدم "أمكار" من بيرم على اسمه من اختزال مادتين كيميائيتين - الأمونيا واليوريا ، حيث كانا المنتجين الرئيسيين لشركة OJSC "الأسمدة المعدنية" التي أنشأها النادي.

إذا كانت لزوجة السائل تعتمد فقط على طبيعته ودرجة حرارته ، كما هو الحال ، على سبيل المثال ، في الماء ، فإن هذا السائل يسمى نيوتن. إذا كانت اللزوجة تعتمد أيضًا على تدرج السرعة ، فإنها تسمى اللزوجة غير النيوتونية. مثل هذه السوائل تتصرف مثل المواد الصلبة عندما يتم تطبيق القوة فجأة. مثال على ذلك الكاتشب في زجاجة ، والذي لن يتدفق حتى تهتز الزجاجة. مثال آخر هو تعليق نشا الذرة في الماء. إذا صبته في وعاء كبير ، يمكنك المشي عليه حرفيًا إذا قمت بتحريك قدميك بسرعة واستخدام القوة الكافية لكل ضربة.

أجرى إرنست رذرفورد بحثًا رئيسيًا في مجال الفيزياء وذكر ذات مرة أن "كل العلوم يمكن تقسيمها إلى مجموعتين - الفيزياء وجمع الطوابع." ومع ذلك ، مُنحت جائزة نوبل له في الكيمياء ، والتي كانت مفاجأة له وللعلماء الآخرين. بعد ذلك ، لاحظ أنه من بين جميع التحولات التي تمكن من ملاحظتها ، "كان الأمر الأكثر توقعًا هو تحوله من عالم فيزيائي إلى كيميائي."

منذ التسعينيات ، كانت هناك مكالمات متكررة على مواقع الويب والقوائم البريدية لحظر استخدام أول أكسيد الهيدروجين. يسردون الأخطار العديدة التي تسببها هذه المادة: إنها المكون الرئيسي للمطر الحمضي ، وتسريع تآكل المعادن ، ويمكن أن تتسبب في حدوث ماس كهربائي ، وما إلى ذلك. على الرغم من الخطر ، يتم استخدام المادة بنشاط كمذيب صناعي ، ومضافات غذائية ، المحطات النووية والشركات ترميها بكميات ضخمة في الأنهار والبحار. هذه النكتة - بعد كل شيء ، أول أكسيد الهيدروجين ليس سوى الماء - يجب أن تعلم الإدراك النقدي للمعلومات. في عام 2007 ، اشتراها نائب من نيوزيلندا. وتلقى خطاباً مماثلاً من أحد الناخبين وأحاله إلى الحكومة يطالب فيه بحظر المادة الكيماوية الخطرة.

ألدهيد الفراولة من وجهة نظر الكيمياء العضوية ليس ألدهيد ، بل إيثيل إستر. كما أن هذه المادة غير موجودة في الفراولة ولكنها تشبهها فقط برائحتها. حصلت المادة على اسمها في القرن التاسع عشر ، عندما لم يكن التحليل الكيميائي دقيقًا بعد.

البلاتين تعني حرفيا "الفضة" في الإسبانية. يفسر هذا الاسم الرافض الذي أطلقه الغزاة على هذا المعدن من خلال الحران الاستثنائي للبلاتين ، والذي لم يكن قابلاً لإعادة الصهر ، ولم يجد تطبيقًا لفترة طويلة وقيمته نصف قيمة الفضة. أصبح البلاتين الآن أغلى بنحو 100 مرة من الفضة في البورصات العالمية.

إن رائحة الأرض الرطبة التي نشعر بها بعد المطر هي المادة العضوية geosmin ، التي تنتجها البكتيريا الزرقاء والبكتيريا الشعاعية التي تعيش على سطح الأرض.

تتم تسمية العديد من العناصر الكيميائية على اسم البلدان أو السمات الجغرافية الأخرى. تم تسمية 4 عناصر في آنٍ واحد - الإيتريوم ، والإيتربيوم ، والتيربيوم ، والإربيوم - على اسم قرية Ytterby السويدية ، حيث تم اكتشاف ترسبات كبيرة من المعادن الأرضية النادرة بالقرب منها.

عند تحميص معادن الكوبالت التي تحتوي على الزرنيخ ، يتم إطلاق أكسيد الزرنيخ السام المتطاير. أطلق عمال المناجم على الخام المحتوي على هذه المعادن اسم روح الجبل كوبولد. عزا النرويجيون القدماء تسمم المصاهر أثناء إعادة صهر الفضة إلى حيل هذه الروح الشريرة. تكريما له ، تم تسمية المعدن نفسه بالكوبالت.

جزر الكناري حساسة للغاية لمحتوى الميثان في الهواء. تم استخدام هذه الميزة في وقت من الأوقات من قبل عمال المناجم الذين نزلوا تحت الأرض وأخذوا معهم قفصًا به كناري. إذا لم يتم سماع الغناء لفترة طويلة ، كان من الضروري الصعود إلى الطابق العلوي في أسرع وقت ممكن.

تم اكتشاف المضادات الحيوية عن طريق الصدفة. ترك الكسندر فليمنج قنينة من بكتيريا المكورات العنقودية دون رقابة لعدة أيام. نمت فيه مستعمرة من فطريات العفن وبدأت في تدمير البكتيريا ، ثم عزل فليمنج المادة الفعالة - البنسلين.

تتمتع نسور تركيا بحاسة شم حادة جدًا ، فهي جيدة بشكل خاص في شم رائحة الإيثانثيول ، وهو غاز ينطلق أثناء تحلل جثث الحيوانات. يضاف الإيثانثيول المنتج صناعياً إلى الغاز الطبيعي ، وهو في حد ذاته عديم الرائحة ، حتى نتمكن من شم رائحة الغاز المتسرب من موقد مكشوف. في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة في الولايات المتحدة ، يكتشف مهندسو الخطوط أحيانًا التسريبات في خطوط الأنابيب الرئيسية على وجه التحديد عن طريق نسور الديك الرومي التي تجذبهم رائحتهم المألوفة.

اكتشف الأمريكي تشارلز جوديير بالصدفة وصفة لصنع المطاط لا يلين في الحرارة ولا يصبح هشًا في البرد. قام عن طريق الخطأ بتسخين خليط من المطاط والكبريت على الموقد (وفقًا لنسخة أخرى ، ترك عينة مطاطية بجوار الموقد). هذه العملية تسمى الفلكنة.

حتى لو استمعت بعناية إلى كل شيء في الدروس في المدرسة وفي أزواج في الجامعة ، فأنت لا تعرف كل الحقائق الشيقة حول العناصر الكيميائية. في هذه المقالة ، سنتحدث عن لحظات مثيرة للاهتمام في التاريخ مرتبطة بالعناصر الكيميائية ، وكذلك عن الخصائص غير العادية لهذه العناصر.

1. الهيدروجين

تحتوي قشرة الأرض على القليل جدًا من الهيدروجين - حوالي 0.15 بالمائة ، بينما يشكل نفس العنصر حوالي 50 بالمائة من كتلة الشمس. شيء آخر مثير للاهتمام هو أنه في شكل سائل ، يكون الهيدروجين هو المادة الأكثر كثافة ، وفي الشكل الغازي ، على العكس من ذلك ، هو الأكثر رخوة.

2. الصوديوم

الصوديوم (المعروف أكثر باسم الملح) كان له في الأصل اسم مختلف. حتى القرن الثامن عشر ، أطلق الناس على هذا العنصر اسم الصوديوم. لهذا السبب ، كان لأملاح الصوديوم اسم غريب مثل الصودا الهيدروكلورية أو كبريتات الصودا. هنا ، في روسيا ، ترسخ هذا الاسم بفضل هيرمان هيس.

3. المعادن

قلة من الناس يعرفون ، لكن الحديد يمكن أن يدخل في حالة غازية ، لذلك يجب تسخينه حتى 50000 درجة مئوية.

4. الذهب

أحد أثمن المعادن التي يعرفها الجميع - الذهب ، يوجد في أماكن لم تكن تعرف عنها شيئًا. لذلك ، في طن من المياه العادية من المحيط ، يكون حوالي 7 ملغ. في المجموع ، يوجد أكثر من 10 مليارات طن من هذا المعدن في المحيط.

5. البلاتين

في البداية ، تم إعطاء البلاتين ، بسبب تشابهه مع الفضة ، اسمًا مشابهًا - "الفضة". تكلفته أقل بكثير من الفضة. في وقت لاحق ، عندما اكتشفوا مكان استخدام هذا المعدن ، تغير كل شيء بشكل كبير. الآن البلاتين أغلى بعشر مرات من الفضة.

6. الفضة

عند الحديث عن الفضة ، تم اكتشاف خصائصها المبيدة للجراثيم بالصدفة. تعرض الجيش المقدوني لوباء ، لكنه أثر فقط على الجيش العادي ، وكان القادة أصحاء. اتضح أن كل شيء متصل بالأطباق. بالنسبة للرؤساء ، كانت الفضة ، للجيش - من القصدير.

7. المعادن السائلة

توجد عدة معادن في حالة سائلة عند درجة حرارة "الغرفة": الزئبق والسيزيوم والفرانسيوم والغاليوم.

8. المعادن والكواكب

في السابق ، كان الناس يعرفون فقط 7 معادن ونفس عدد الكواكب ، لذلك قاموا بتقسيمها "في أزواج". القمر يعني الفضة ، والمريخ - الحديد ، وعطارد ، والشمس ، بطبيعة الحال ، الذهب. أصبح كوكب المشتري من الصفيح ، وأصبح كوكب الزهرة نحاسًا ، وأصبح زحل قائدًا.

ثعبان الرمل. تجربة كيميائية مثيرة للاهتمام في المنزل:

ربما تكون قد شاهدت بالفعل الجدول الدوري للعناصر من قبل. ربما لا تزال تظهر في أحلامك ، أو ربما يكون قد غرق في غياهب النسيان بالنسبة لك ، لكونه ليس أكثر من زخرفة على جدار الفصل ، مصمم لجعل المكتب أكثر صلابة. ومع ذلك ، فإن هذا النظام من الخلايا التي تم وضعها عشوائيًا على ما يبدو أكثر مما تراه العين.

يحتوي الجدول الدوري (أو PT ، كما ستشير إليه هذه المقالة من وقت لآخر) والعناصر التي يصفها على ميزات ربما لم تخمنها أبدًا. من الأصول غير المعقولة إلى الإضافات الجديدة ، إليك عشر حقائق ربما لا تعرفها عن الجدول الدوري للعناصر.

10. تم مساعدة مندليف

تم استخدام الجدول الدوري منذ عام 1869 ، عندما تم إنشاؤه بواسطة الملتحي ديميتري مندليف. يعتقد معظم الناس أن مندليف هو الوحيد الذي اخترع الطاولة وأصبح الكيميائي العبقري لهذا القرن. ومع ذلك ، فقد تم دعم جهوده من قبل العديد من العلماء الأوروبيين الذين قدموا مساهمات مهمة لإكمال مخطط العنصر الضخم هذا.

يُنظر إلى مندليف على نطاق واسع على أنه والد الجدول الدوري ، لكنه لم يوثق كل عنصر نعرفه.

9. إضافات جديدة

الصورة: IUPAC

صدق أو لا تصدق ، لم يتغير الجدول الدوري كثيرًا منذ الخمسينيات. ومع ذلك ، تمت إضافة أربعة عناصر جديدة في 2 ديسمبر 2016: nihonium (العنصر 113) ، moscovium (العنصر 115) ، tennessine (العنصر 117) ، و oganesson (العنصر 118). تم الإعلان عن هذه الإضافات الجديدة في يونيو 2016 ، ولكن استغرق الأمر خمسة أشهر من التحليل قبل أن يتم إضافتها رسميًا إلى حزب العمال.

تم تسمية كل عنصر من هذه العناصر على اسم المدينة أو الولاية التي تم اكتشافها فيها ، باستثناء oganesson ، الذي سمي على اسم الفيزيائي النووي الروسي يوري أوجانيسيان لجهوده في توثيق العنصر.

8. لا "J"

يوجد 26 حرفًا رائعًا في الأبجدية الإنجليزية ، وكل منها لا يقل أهمية عن السابقة والحرف التالي. ومع ذلك ، رأى مندليف الأمر بشكل مختلف. حاول تخمين أي حرف مؤسف لم يحدث أبدًا في PT؟ إليك تلميحًا: قل الأحرف وثني أصابعك حتى تثني كل شيء (إذا كان لديك كل عشرة). خمن؟ هذا صحيح ، هذا هو الحرف "J" ، الذي لم يظهر في PT.

يقولون أن المرء ليس محاربًا في الميدان؟ إذن ربما يكون J هو الحرف الأكثر وحدة. ومع ذلك ، إليك حقيقة مرحة: استخدم الحرف "J" بشكل شائع في أسماء الأولاد منذ عام 2000. لذا ، فإن "J" تحظى باهتمام كافٍ ، لا تقلق.

7. العناصر الاصطناعية

الصورة: Popocatomar

كما اكتشفت للتو ، هناك الآن 118 عنصرًا ضخمًا في الجدول الدوري. هل يمكنك تخمين كم من هؤلاء الـ 118 من صنع الإنسان؟ من بين 118 عنصرًا ، يوجد 90 عنصرًا في المكان الجميل الذي نسميه الطبيعة.

كيف يمكن أن يكون 28 عنصرًا صناعيًا؟ هو حقا. لقد قمنا بتجميع العناصر منذ عام 1937 وما زلنا نقوم بذلك اليوم. والخبر السار هو أن PT مذهلة وأن هذه العناصر الاصطناعية يسهل اكتشافها إذا شعرت بالفضول. ما عليك سوى إلقاء نظرة على العناصر من 93 إلى 118. الكشف الكامل: يشمل هذا النطاق العديد من العناصر النادرة جدًا في الطبيعة وبالتالي يتم إنشاؤها دائمًا تقريبًا في المختبرات ، وهو ما ينطبق أيضًا على العناصر 43 و 61 و 85 و 87.

6- البند 137

في منتصف القرن العشرين ، أدلى عالم مشهور يدعى ريتشارد فاينمان بتصريح خطير أصاب أعصاب العلماء حول العالم ، وتركهم في حيرة من أمرهم إلى الأبد. قال إنه إذا وجدنا العنصر 137 يومًا ما ، فلن يكون لدينا طريقة لقياس البروتونات والإلكترونات فيه. 137 عنصر يختلف من حيث أنه قيمة ثابت المادة الدقيقة ، والتي تُعرّف على أنها احتمال أن يمتص الإلكترون. من الناحية النظرية ، سيكون للعنصر 137 137 إلكترونًا وفرصة 100٪ لامتصاص فوتون. ستدور إلكتروناتها بسرعة الضوء. والأكثر جنونًا هو أن إلكترونات العنصر 139 ، إذا وجدت مثل هذه المادة ، يجب أن تدور أسرع من سرعة الضوء.

كفى فيزياء؟ فكر في الأمر وستكون مهتمًا (جيدًا ، مثل القراءة عن الإلكترونات). يمكن للعنصر 137 نظريًا أن يوحد ثلاثة أجزاء مهمة من الفيزياء: سرعة الضوء ، وميكانيكا الكم ، والكهرومغناطيسية. منذ أوائل القرن العشرين ، تكهن الفيزيائيون أن العنصر 137 يمكن أن يشكل أساسًا لنظرية موحَّدة كبيرة يمكن أن تجمع المجالات الثلاثة المذكورة أعلاه معًا. بكل المقاييس ، يبدو الأمر مجنونًا مثل المنطقة 51 مع كائنات فضائية أو مثلث برمودا.

5. ما هو غير عادي في العنوان؟

تحتوي جميع أسماء العناصر تقريبًا على معنى ومعنى أكثر مما تعتقد. يتم اختيارهم عشوائيا. نود ، على سبيل المثال ، تسمية العنصر بالكلمة الأولى التي تتبادر إلى أذهاننا. "كيرفلومب". اجل لا بأس.

علاوة على ذلك ، فإن أسماء العناصر تأخذ أصولها في واحدة من الفئات الخمس الرئيسية. واحد منهم هو أسماء العلماء المشهورين ، والمثال الكلاسيكي هو أينشتينيوم. يمكن أيضًا تسمية العناصر بأسماء الأماكن التي تم توثيقها فيها ، مثل الجرمانيوم ، والأمريسيوم ، والغاليوم ، وما إلى ذلك. يمكن أن يكون خيار الأسماء أسماء الأجرام السماوية مثل الكواكب. تم اكتشاف أورانوس لأول مرة بعد وقت قصير من اكتشاف كوكب أورانوس. يمكن أن تحصل العناصر على أسماء من الميثولوجيا: على سبيل المثال ، يوجد التيتانيوم بعد جبابرة اليونانيين والثوريوم بعد إله الرعد الإسكندنافي - أو Star Avenger ، أيهما تفضل.

أخيرًا ، هناك أسماء تصف خصائص العناصر. يأتي Argon من الكلمة اليونانية argos ، والتي تعني "كسول" أو "خامل". الآن سوف تقرر أن الأرجون هو العنصر الأكثر كسلاً. يا أرجون ، اذهب إلى العمل. البروم هو اسم آخر من الكلمة اليونانية بروموس ، والتي تعني "الرائحة الكريهة" ، والتي تصف بدقة الرائحة الرهيبة للبروم.

4. كان بالكاد مصدر إلهام

إذا كنت جيدًا في البطاقات ، فهذه الحقيقة لك فقط. احتاج Mendeleev إلى فرز جميع العناصر بطريقة ما ، وهذا يتطلب نهجًا منهجيًا. بطبيعة الحال ، لتقسيم الطاولة إلى فئات ، تحول إلى لعبة السوليتير. كتب مندليف على بطاقات منفصلة الوزن الذري لكل عنصر ، وانتقل إلى لعبة سوليتير المجنونة ، إذا جاز التعبير. قام بتكديس العناصر وفقًا لخصائص محددة شكلت نوع "البدلة". ثم تمكن من ترتيب هذه العناصر المصنفة في أعمدة وفقًا لوزنها الذري.

يواجه الكثير منا صعوبة في تجاوز مستويات لعبة سوليتير العادية ، لذا فإن هذا المستوى 1000 شخص مثير للإعجاب. ماذا بعد؟ شخص ما يقرر التحول إلى لعبة الشطرنج لإحداث ثورة في الفيزياء الفلكية وأيضًا بناء صاروخ يمكنه الطيران إلى حافة المجرة والعودة ، بينما يظل مستقرًا تمامًا؟ من الممكن تمامًا أن يتمكن أستاذ مجنون مثل Mendeleev من تنظيم شيء ضخم بمساعدة لعبة الورق.

3. "لا" للغازات الخاملة

الصورة: ويكيميديا

هل تتذكر كيف صنفنا الأرجون على أنه العنصر الأكثر كسلاً والأكثر مللاً في تاريخ الكون؟ شعر منديليف بشيء مماثل. عندما تم عزل الأرجون لأول مرة في عام 1894 ، لم يتناسب مع أي من أعمدة الجدول الجديد ، لذلك بدلاً من إيجاد طريقة لإجراء إضافة ، قرر العالم إنكار وجود هذا العنصر.

والأكثر إثارة للدهشة أن الأرجون ليس العنصر المؤسف الوحيد الذي عانى من نفس المصير. تم إثبات وجود خمسة عناصر أخرى ، مثل الأرجون غير المصنف. فقط بعض التمييز بين العناصر. بغض النظر عن النكات ، الرادون ، النيون ، الكريبتون ، الهيليوم ، الزينون - كلهم ​​حرموا من الوجود ، فقط لأن مندليف لم يجد مكانًا لهم في الجدول. بعد سنوات من إعادة التكوين وإعادة التصنيف ، تمكنت هذه العناصر المحظوظة (التي تسمى الغازات الخاملة) من الدخول إلى نادي النخبة يسمى العناصر الموجودة.

2. اتصالات رومانسية

هذه الحقيقة لك أيها الرومانسيون. إذا أخذت نسخة ورقية من الجدول الدوري وقمت بقص الأعمدة الوسطى ، تحصل على جدول دوري بدون عناصر. قم بطيها مرة واحدة في منتصف المجموعة الرابعة ، وقم بالتدام - لقد تعلمت العناصر التي يمكن أن تشكل مركبات مع بعضها البعض.

العناصر التي "قبلت" في نفس الوقت تشكل مركبات مستقرة. لديهم هياكل إلكترونية مكملة تسمح لهم بالدمج. إذا لم يكن هذا هو الحب الحقيقي ، مثل روميو وجولييت ، أو حتى شريك وفيونا ، فما هو إذن؟

1. رئيس الكربون

يريد الكربون أن يكون الأهم. تعتقد أنك تعرف كل شيء عن الكربون ، لكنك لا تعرفه. هذا الرجل السيئ قادر على أكثر مما كنت تعتقد. هل تعلم أن عدد المركبات التي تحتوي على الكربون أكثر مما لا يحتوي؟ ماذا عن حقيقة أن 20٪ من وزن الكائنات الحية هو الكربون؟ من الغريب أن كل ذرة كربون في جسمك كانت ذات يوم جزءًا من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. الكربون ليس فقط من الناحية العملية عنصرًا فائقًا ، ولكنه أيضًا رابع أكثر العناصر وفرة في الكون بأسره.

إذا كان الجدول الدوري طرفًا ، فأنت تريد أن تكون عليه بجانب الكربون. يبدو أن هذا العنصر يعرف حقًا كيف يستمتع. إنه أيضًا العنصر الرئيسي للماس ، لذا أضف بعض التألق إلى قائمة صفاته المذهلة.

يحيط بنا عالم رائع ، الكثير من الأشياء الممتعة تحيط بشخص ما ، حتى أنه لا يعرف الكثير ، يكفي فقط تذكر حقائق مثيرة للاهتمام حول الكيمياء وفهم العالم الرائع الذي يعيش فيه الشخص.

1. يكفي أن نتذكر الغاليوم ويتبادر إلى الذهن تأثير الملعقة الصغيرة المذابة على الفور.. والمثير للدهشة أن هذا المعدن يشبه الألومنيوم في درجة حرارة الغرفة. يبدأ الذوبان عند 28 درجة مئوية. غالبًا ما يمزح العلماء الكيميائيون عن رفاقهم. يعطونهم ملاعق المطبخ ، ثم يرون مفاجأة أولئك الذين جاءوا إلى الكيفية التي يبدأ بها الجهاز المعدني ببساطة في "الذوبان" في كوب مع الشاي الطازج.
2. يظل الزئبق الموجود في مقياس الحرارة سائلاً عند درجة حرارة الغرفة..

   

3. يعلم الجميع حقيقة أن الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ، كان منديليف حلمًا. لكن قلة من الناس يعرفون ، العالم نفسه ، عندما وصل الأمر إلى طاولته ، قال دائمًا: "لقد عملت على ذلك ، ربما لمدة عشرين عامًا ، وتعتقد أنني جلست ... وظهرت للتو."
4. تساعد المعرفة بالكيمياء أحيانًا على شن الحروب بنجاح. يكفي أن نتذكر مثال معركة غير معروفة عمليا في الحرب العالمية الأولى. ارتبطت هذه المعركة باستخراج معدن الموليبدينوم. تم استخدام هذا المعدن في بناء البندقية الألمانية الأسطورية "Big Bertha". تم استخدامه لسبب ما ، فقد تبين أن هذا المعدن قوي جدًا لدرجة أن البرميل المصنوع ، الذي تم إطلاقه لعدة كيلومترات ، لم يتشوه بقذائف من ارتفاع درجة الحرارة. المكان الذي تم فيه تعدين الموليبدينوم كان فقط في منجم كولورادو. بعد أن علمت هذه الحقيقة ، قامت مجموعة من شركة "Krupp" الألمانية ، الموجودة في تلك الأماكن ، بإشراك هذا اللغم بقتال. تم تزويد الجيش الألماني بمثل هذا المعدن المتين. لم يعلق الحلفاء أي أهمية على هذه المناوشة ، وفقط قرب نهاية الحرب أدركوا مدى تفكير هذه الخطوة الاستراتيجية.

   

5. لن يكون من الممكن مقابلة الماء في شكله النقي البدائي (H2O) في الطبيعة.. يمتص الماء كل شيء يقابله في طريقه. وهكذا ، بعد أن شربنا مياه الآبار ، نستخدم "كومبوت" ، الذي لا يمكن لأي شخص أن يكرر تركيبه.

   

6. يتفاعل الماء مع البيئة. استخدم العلماء الماء من نفس المصدر في عبوات مختلفة. تم تشغيل الموسيقى الكلاسيكية بجانب واحدة ، والأخرى وضعت في غرفة مع سب الناس. نتيجة لذلك ، من خلال تكوين الماء وهيكله ، كان من الممكن تحديد مكان وجود حاوية السائل في المكان.

   

7. مزيج من المر والحلو والحامض هو كيف يمكنك وصف طعم الجريب فروت. بعد معالجة 100 لتر من هذا العصير ، تمكن العلماء من عزل المركابتان. إنه بطل الذوق. يمكن لأي شخص أن يشعر بطعم هذا المركب بالفعل بتركيز 0.02 نانوغرام / لتر. للحصول على مثل هذا التركيز ، يكفي لصهريج مياه بسعة 100000 طن ، مخفف بـ 2 مجم فقط من المركابتان.

   

8. يمكن ملاحظة عملية مثيرة للاهتمام في التعايش بين شجرة التين ودبابير التين التي تعيش في ثمار هذه الشجرة. يزيد التوت الناضج تركيز ثاني أكسيد الكربون في حد ذاته بنسبة 10٪. هذا يكفي لتنام أنثى الدبابير. تبقى الذكور نشطة ، وتخصب الإناث ، وتطير بعيدًا بعد إحداث ثقب في الفاكهة. يهرب ثاني أكسيد الكربون ، وتطير الإناث المستيقظة وتحمل حبوب اللقاح معها.

   

9. الاسم العلمي للأكسجين هو الهواء النقي..

   

10. الهواء 4/5 نيتروجين. إذا دخلت غرفة بها نيتروجين ، توجد مثل هذه الغرف ، على سبيل المثال ، في المناجم ، يكون الشخص محاصرًا. النيتروجين عديم اللون والرائحة ، ويبدو للشخص أنه يستمر في التنفس ، دون أن يدرك أنه سيموت في بضع ثوان بسبب نقص الهواء.

    

11. تم العثور على حقائق مثيرة للاهتمام أيضًا في حياة الكيميائيين العظماء. على سبيل المثال ، في عام 1921 ، جاء شابان إلى الفنان الشهير ديمتري كوستودييف وطلبا رسم صورهما. لم تكن رغبتهم بدون سبب ، فقد رسم كوستودييف المشاهير فقط في ذلك الوقت ، وكان الشباب على يقين من أنهم سيصبحون هكذا تمامًا في المستقبل ، على الرغم من أنهم لا يزالون غير معروفين لأي شخص. وافق الفنان ، كان الدفع كيسًا من الدخن وديك. تبين أن الشابين هما نيكولاي سيمينوف وبايوتر كابيتسيف ، اللذان أصبحا فيما بعد علماء عظماء وحائزين على جائزة نوبل في الفيزياء والكيمياء.

    

12. كيميائي عظيم غير معروف. ذات مرة زار الملك جوستاف الثالث ملك السويد باريس. جاء إليه العلماء الفرنسيون للجمهور وبدأوا في الإعجاب بعمل الكيميائي السويدي العظيم كارل فيلهلم شيل. ابتهج الملك ، لكنه لم يفهم عمن يتحدث عنه ، وأمر شيل بالارتقاء إلى مرتبة الفروسية. لكن رئيس الوزراء أيضًا لم يكن يعرف مثل هذا الشخص ، وبالمصادفة ، تم ترقية سكيل آخر ، وهو أحد رجال المدفعية ، إلى هذه الرتبة. ومع ذلك ، ظل الكيميائي كيميائيًا غير معروف للجميع.

حقائق مثيرة للاهتمام في الكيمياء وليس فقط ...

اكتشافات عشوائية

ناخودكا

في عام 1916 ، تم اكتشاف أسطوانة فولاذية منسية مع أول أكسيد الكربون المضغوط CO في مصنع بادن أنيلين-صودا في ألمانيا. عندما تم فتح الحاوية ، تبين أن حوالي 500 مل من سائل زيتي أصفر برائحة مميزة وسهل الاحتراق في الهواء كان في قاعها. كان السائل الموجود في البالون عبارة عن خماسي كربوني من الحديد ، يتشكل تدريجيًا تحت ضغط متزايد من التفاعل

Fe + 5CO =.

يمثل هذا الاكتشاف بداية طريقة صناعية للحصول على مركبات الكربونيل المعدنية - وهي مركبات معقدة ذات خصائص مذهلة.

أرجون

في عام 1894 ، شارك الفيزيائي الإنجليزي اللورد رايلي في تحديد كثافة الغازات التي يتكون منها الهواء الجوي. عندما بدأ رايلي في قياس كثافة عينات النيتروجين المأخوذة من الهواء ومن مركبات النيتروجين ، اتضح أن النيتروجين المعزول من الهواء أثقل من النيتروجين الذي يتم الحصول عليه من الأمونيا.

كان رايلي في حيرة من أمره وبحث عن مصدر التناقض. أكثر من مرة قال بمرارة إنه "نائم بسبب مشكلة النيتروجين". ومع ذلك ، فقد تمكن هو والكيميائي الإنجليزي رامزي من إثبات أن النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي يحتوي على خليط من غاز آخر - الأرجون آر. وهكذا ، تم اكتشاف أول غاز من مجموعة الغازات النبيلة (الخاملة) لأول مرة ، والتي لم يكن لها مكان في النظام الدوري.

كلاثرات

بمجرد وصوله إلى إحدى مناطق الولايات المتحدة ، انفجر خط أنابيب للغاز الطبيعي. حدث هذا في الربيع عند درجة حرارة هواء 15 درجة مئوية. ووجدوا في موقع تمزق خط الأنابيب بالداخل مادة بيضاء تشبه الثلج برائحة الغاز المنقول. اتضح أن التمزق كان بسبب انسداد خط الأنابيب بمركب غاز طبيعي جديد بتكوين C n H 2 n +2 (H 2 O) x ، يسمى الآن مركب التضمين ، أو clathrate. لم يتم تجفيف الغاز تمامًا ، ودخل الماء في تفاعل بين الجزيئات مع جزيئات الهيدروكربون ، مكونًا منتجًا صلبًا - clathrate. من هذه القصة بدأ تطوير كيمياء الكلاترات ، وهي عبارة عن هيكل بلوري من الماء أو جزيئات مذيبة أخرى ، في التجويف الذي يتم تضمين جزيئات الهيدروكربون فيه.

الفوسفور

في عام 1669 ، قام الخيميائي الجندي هونيج براند ، بحثًا عن "حجر الفيلسوف" ، بتبخير بول الجندي. إلى المخلفات الجافة ، أضاف الفحم وبدأ الخليط في الاشتعال. بدهشة وخوف ، رأى وهجًا مخضرًا مزرقًا يظهر في سفينته. "ناري" - هكذا أطلق براند على الوهج البارد لأبخرة الفوسفور الأبيض الذي اكتشفه. حتى نهاية حياته ، لم يكن براند يعلم أنه اكتشف عنصرًا كيميائيًا جديدًا ، ولم تكن هناك أفكار حول العناصر الكيميائية في ذلك الوقت.

مسحوق أسود

وفقًا لإحدى الأساطير ، من مواليد فرايبورغ ، كونستانتين أنكليتزن ، المعروف أيضًا باسم الراهب بيرتهولد شوارتز ، في عام 1313 ، بحثًا عن "حجر الفيلسوف" ، الملح الصخري المختلط (نترات البوتاسيوم KNO 3) ، والكبريت والفحم في ملاط . لقد كان الغسق بالفعل ، ولكي يضيء شمعة ، أشعل شرارة من حجر الصوان. سقطت شرارة بالصدفة في قذيفة الهاون. كان هناك وميض قوي مع انبعاث دخان أبيض كثيف. هذه هي الطريقة التي تم بها اكتشاف مسحوق الدخان. لم يقصر بيرتهولد شوارتز نفسه على هذه الملاحظة. وضع الخليط في وعاء من الحديد الزهر ، وسد الحفرة بسدادة خشبية ، ووضع حجرًا في الأعلى. ثم بدأ في تسخين الوعاء. اشتعل الخليط ، وفجر الغاز الناتج الفلين وألقى بحجر اخترق باب الغرفة. لذا فإن الخيميائي الفولكلوري الألماني ، بالإضافة إلى البارود ، "اخترع" بالصدفة "المدفع" الأول.

الكلور

درس الكيميائي السويدي شيل ذات مرة تأثير الأحماض المختلفة على معدن البيرولوزيت (ثاني أكسيد المنغنيز MnO 2). في أحد الأيام ، بدأ في تسخين المعدن بحمض الهيدروكلوريك HCl و اشتم رائحة مميزة لـ "aqua regia":

MnO 2 + 4HCl \ u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.

جمع Scheele الغاز الأصفر والأخضر الذي تسبب في هذه الرائحة ، وفحص خصائصه وأطلق عليه اسم "حمض الهيدروكلوريك dephlog المتطورة" وإلا "أكسيد حمض الهيدروكلوريك". في وقت لاحق اتضح أن Scheele اكتشف عنصرًا كيميائيًا جديدًا ، الكلور Cl.

السكرين

في عام 1872 ، عمل فاهلبيرغ ، وهو مهاجر روسي شاب ، في مختبر البروفيسور إير ريمسن (1846-1927) في بالتيمور (الولايات المتحدة الأمريكية). لقد حدث أنه بعد الانتهاء من تصنيع بعض مشتقات luolsulfamide C 6 H 4 (SO 2) NH 2 (CH 3) ، ذهب فاهلبيرج إلى غرفة الطعام ، متناسيًا غسل يديه. أثناء العشاء ، شعر بطعم حلو في فمه. أثار هذا اهتمامه ... سارع إلى المختبر وبدأ بفحص جميع الكواشف التي استخدمها في التوليف. من بين النفايات في وعاء الصرف ، وجد فاهلبيرج مركبًا وسيطًا كان قد تخلص منه في اليوم السابق ، وكان حلوًا جدًا. كانت المادة تسمى السكرين ، ولكن اسمها الكيميائي هو حمض سولفوبنزويك إيميد C 6 H 4 (SO 2) CO (NH). يتميز السكرين بطعمه الحلو بشكل غير عادي. حلاوته تتجاوز 500 مرة حلاوة السكر العادي. يستخدم السكرين كبديل للسكر لمرضى السكر.

اليود والقطة

يروي أصدقاء كورتوا ، الذين اكتشفوا عنصر اليود الكيميائي الجديد ، تفاصيل مثيرة للاهتمام عن هذا الاكتشاف. كان لدى كورتوا قطة محبوبة ، كانت تجلس عادة على كتف سيده أثناء العشاء. غالبًا ما كان كورتوا يتناول العشاء في المختبر. ذات يوم أثناء الغداء ، قفزت القطة ، خائفة من شيء ما ، على الأرض ، لكنها سقطت على الزجاجات التي وقفت بالقرب من طاولة المختبر. في زجاجة واحدة ، أعد كورتوا للتجربة معلقًا لرماد الطحالب في الإيثانول C 2 H 5 OH ، وفي الأخرى كان هناك حمض الكبريتيك المركز H 2 SO 4. تحطمت الزجاجات واختلطت السوائل. بدأت أندية البخار الأزرق البنفسجي تتصاعد من الأرضية ، واستقرت على الأشياء المحيطة على شكل بلورات صغيرة من اللون الأسود البنفسجي مع لمعان معدني ورائحة نفاذة. لقد كان عنصرًا كيميائيًا جديدًا ، اليود. نظرًا لأن رماد بعض الطحالب يحتوي على يوديد الصوديوم NaI ، فإن تكوين اليود يفسر من خلال التفاعل التالي:

2NaI + 2H 2 SO 4 \ u003d I 2 + SO 2 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O.

جمشت

مشى عالم الكيمياء الجيولوجية الروسي إي. إيملين مرة مع كلب بالقرب من يكاترينبرج. على العشب ليس بعيدًا عن الطريق ، لاحظ وجود حجر لا يوصف. بدأ الكلب يحفر الأرض بالقرب من الحجر ، وبدأت إملين تساعدها بعصا. ودفعوا الحجر معًا عن الأرض. تحت الحجر كان هناك تناثر كامل من بلورات الجمشت الأحجار الكريمة. قام فريق بحث من الجيولوجيين الذين وصلوا إلى هذا المكان في اليوم الأول بتعدين مئات الكيلوجرامات من معدن أرجواني.

ديناميت

ذات مرة ، تم نقل زجاجات النتروجليسرين ، وهي مادة متفجرة قوية ، في صناديق مليئة بصخور مسامية تسمى التراب الدياتومي ، أو التراب الدياتومي. كان هذا ضروريًا لتجنب تلف الزجاجات أثناء النقل ، مما أدى دائمًا إلى انفجار النتروجليسرين. في الطريق ، كانت إحدى الزجاجات لا تزال محطمة ، لكن لم يكن هناك انفجار. امتص التراب الدياتومي كل السائل المنسكب مثل الإسفنج. لفت صاحب مصنع النتروجليسرين ، نوبل ، الانتباه ليس فقط إلى عدم وجود انفجار ، ولكن أيضًا إلى حقيقة أن التراب الدياتومي يمتص ما يقرب من ثلاثة أضعاف كمية النتروجليسرين مقارنة بوزنه. بعد إجراء التجارب ، وجد نوبل أن التراب الدياتومي المشبع بالنيتروجليسرين لا ينفجر عند الاصطدام. الانفجار يحدث فقط من انفجار المفجر. لذلك تم الحصول على الديناميت الأول. انخفضت طلبات إنتاجه إلى جائزة نوبل من جميع البلدان.

ثلاثي

في عام 1903 ، قام الكيميائي الفرنسي إدوارد بينيديكتوس (1879-1930) بإلقاء قارورة فارغة على الأرض أثناء أحد أعماله. ولدهشته ، لم تنكسر القارورة ، رغم أن الجدران كانت مغطاة بالعديد من الشقوق. كان سبب القوة هو فيلم محلول الكولوديون ، والذي تم تخزينه مسبقًا في القارورة. الكولوديون عبارة عن محلول من نترات السليلوز في خليط من الإيثانول C 2 H 5 OH مع إيثيل الأثير (C 2 H 5) 2 O. بعد تبخر المذيبات ، تبقى نترات السليلوز على شكل غشاء شفاف.

دفعت القضية بنديكتوس إلى التفكير في زجاج الأمان. عن طريق الإلتصاق تحت ضغط طفيف لوحين من الزجاج العادي مع بطانة كولوديون ، ثم ثلاث ورقات ببطانة من السيليلويد ، حصل الكيميائي على زجاج أمان ثلاثي الطبقات "ثلاثي". تذكر أن السليلويد عبارة عن بلاستيك شفاف يتم الحصول عليه من الكولوديون ، ويضاف إليه مادة ملدنة ، الكافور.

أول كاربونيل

في عام 1889 ، في مختبر موند ، تم لفت الانتباه إلى اللون اللامع للهب أثناء احتراق خليط غاز يتكون من الهيدروجين H 2 وأول أكسيد الكربون ، عندما تم تمرير هذا الخليط عبر أنابيب النيكل أو صمام النيكل. أوضحت الدراسة أن سبب تلون اللهب هو وجود شوائب متطايرة في خليط الغازات. تم عزل النجاسة بالتجميد وتحليلها. اتضح أنه رباعي كربونات النيكل. وهكذا ، تم اكتشاف أول كربونيل من معادن عائلة الحديد.

النوع الكهربائي

في عام 1836 ، أجرى الفيزيائي والمهندس الكهربائي الروسي بوريس سيمينوفيتش جاكوبي (1801-1874) التحليل الكهربائي المعتاد لمحلول مائي من كبريتات النحاس CuSO 4 ورأى طلاء نحاسي رقيق يتكون على أحد الأقطاب الكهربائية النحاسية:

[Cu (H 2 O) 4] 2+ + 2e - \ u003d Cu ↓ + 4H 2 O.

بمناقشة هذه الظاهرة ، توصل جاكوبي إلى فكرة إمكانية عمل نسخ نحاسية من أي شيء. هكذا بدأ تطوير التشكيل الكهربائي. في نفس العام ، ولأول مرة في العالم ، من خلال التراكم الكهربائي للنحاس ، ابتكر جاكوبي فكرة مبتذلة لطباعة الأوراق النقدية الورقية. الطريقة التي اقترحها سرعان ما انتشرت إلى بلدان أخرى.

انفجار غير متوقع

مرة واحدة ، تم العثور على زجاجتين منسيتين من الإيثر الثنائي الأيزوبروبيل في مستودع كيميائي - سائل عديم اللون (CH 3) 2 CHOCH (CH 3) 2 مع نقطة غليان 68 درجة مئوية لمفاجأة الكيميائيين ، في أسفل الزجاجات كانت هناك كتلة بلورية شبيهة بالكافور. بدت البلورات غير مؤذية تمامًا. سكب أحد الكيميائيين السائل في الحوض وحاول إذابة الراسب البلوري بالماء ، لكنه فشل. ثم تم نقل الزجاجات التي لا يمكن غسلها إلى مكب المدينة دون أي احتياطات. ثم ألقى أحدهم حجرًا عليهم. تبع ذلك انفجار قوي يعادل قوة انفجار النتروجليسرين. بعد ذلك ، اتضح أنه في الأثير ، نتيجة للأكسدة البطيئة ، تتشكل مركبات بيروكسيد البوليمر - عوامل مؤكسدة قوية ، مواد قابلة للاشتعال والانفجار.

دم اصطناعي

الكيميائي ويليام مانسفيلد كلارك (1884-1964) من كلية الطب في ألاباما (الولايات المتحدة الأمريكية) ، بعد أن قرر إغراق الجرذ الذي تم صيده ، وأغرقه في أول كوب من زيت السيليكون لفت انتباهه ، وهو يقف على طاولة المختبر. ولدهشته ، لم يختنق الفأر ، بل تنفس السائل لمدة 6 ساعات تقريبًا. اتضح أن زيت السيليكون كان مشبعًا بالأكسجين لبعض التجارب. كانت هذه الملاحظة بداية العمل على تكوين "سائل تنفس" ودم اصطناعي. زيت السيليكون عبارة عن بوليمر سيليكون سائل قادر على إذابة ما يصل إلى 20٪ من الأكسجين والاحتفاظ به. كما تعلم ، يحتوي الهواء على 21٪ أكسجين. لذلك ، قدم زيت السيليكون لبعض الوقت النشاط الحيوي للفئران. تمتص كمية أكبر من الأكسجين (أكثر من 1 لتر لكل لتر من السائل) البيرفلوروديكالين C 10 F 18 المستخدم كدم اصطناعي.

أيضا clathrate

في عام 1811 ، قام الكيميائي الإنجليزي ديفي بتمرير الكلور الغازي عبر الماء المبرد إلى 0 درجة مئوية لتنقيته من شوائب كلوريد الهيدروجين. حتى ذلك الحين كان معروفًا أن قابلية ذوبان حمض الهيدروكلوريك في الماء تزداد بشكل حاد مع انخفاض درجة الحرارة. تفاجأ ديفي برؤية بلورات صفراء وخضراء في الوعاء. لم يستطع إثبات طبيعة البلورات. فقط في قرننا ، ثبت أن البلورات التي حصل عليها ديفي لها التركيبة Cl 2 ∙ (7 + x) H 2 O وهي مركبات غير متكافئة متكافئة ، أو clathrates. في الكلاترات ، تشكل جزيئات الماء خلايا غريبة ، مغلقة من الجانبين وتتضمن جزيئات الكلور. تمثل ملاحظة ديفي العرضية بداية لكيمياء الكلثرات ، والتي لها مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية.

فيروسين

لاحظت المصافي منذ فترة طويلة تكوين طلاء بلوري أحمر في أنابيب الحديد عندما يتم تمرير منتجات تقطير الزيت المحتوية على C 5H 6 حلقي البنتادين من خلالها عند درجة حرارة عالية. انزعج المهندسون فقط من الحاجة إلى تنظيف إضافي لخطوط الأنابيب ، حيث قام أحد أكثر المهندسين فضولية بتحليل البلورات الحمراء ووجد أنها مركب كيميائي جديد ، والذي أطلق عليه الاسم التافه ferrocene ، والاسم الكيميائي لهذه المادة هو | ثنائي-سيكلوبنتادينيليرون (II). كما اتضح سبب تآكل الأنابيب الحديدية بالمصنع. كانت تتفاعل

ج 5 H 6 + Fe = + H 2

فلوروبلاست

تم الحصول على أول مادة بوليمرية تحتوي على الفلور ، والمعروفة لنا باسم الفلوروبلاست ، وفي الولايات المتحدة باسم التفلون ، عن طريق الصدفة. بمجرد دخول مختبر الكيميائي الأمريكي R. فتح بلونكيت الصنبور على طول الطريق ، ونظف الحفرة بالأسلاك ، لكن الغاز لم يخرج. ثم هز البالون وشعر أنه بدلاً من الغاز ، كان بداخله مادة صلبة. فُتحت العلبة وسُكب منها مسحوق أبيض. كان بوليمر - متعدد رباعي فلورو إيثيلين ، يسمى تفلون. حدث تفاعل البلمرة في البالون

ن (CF 2 CF 2) = (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -) ن.

التفلون مقاوم لجميع الأحماض المعروفة ومخاليطها ، لعمل المحاليل المائية وغير المائية لهيدروكسيدات الفلزات القلوية. يقاوم درجات الحرارة من -269 إلى + 200 درجة مئوية.

اليوريا

في عام 1828 ، حاول الكيميائي الألماني فولر الحصول على بلورات من سيانات الأمونيوم HH 4 NCO. قام بتمرير الأمونيا من خلال محلول مائي من حمض السيانيك HNCO وفقًا للتفاعل

HNCO + NH 3 \ u003d NH 4 NCO.

تم تبخير المحلول الناتج بواسطة Wöhler حتى تشكلت بلورات عديمة اللون. ما كان مفاجأة له عندما أظهر تحليل البلورات أنه لم يحصل على سيانات الأمونيوم ، ولكن اليوريا المعروفة (NH 2) 2 CO ، والتي تسمى الآن اليوريا. قبل Wöhler ، كان يتم الحصول على اليوريا فقط من البول البشري. يفرز الشخص البالغ حوالي 20 جرامًا من اليوريا في البول يوميًا. لم يعتقد أي من الكيميائيين في ذلك الوقت ووهلر أنه يمكن الحصول على المادة العضوية خارج كائن حي. كان يعتقد أن المواد العضوية لا يمكن أن تتكون إلا في كائن حي تحت تأثير "قوة الحياة". عندما أخبر فولر الكيميائي السويدي برزيليوس عن تركيبته ، تلقى الإجابة التالية منه: "... من بدأ خلوده في البول لديه كل الأسباب لإكمال صعوده إلى الجنة بنفس الشيء ..."

فتح تخليق Wöhler طريقًا واسعًا لإعداد العديد من المواد العضوية من المواد غير العضوية. بعد ذلك بوقت طويل ، وجد أنه عند تسخينها أو إذابتها في الماء ، يتحول سيانات الأمونيوم إلى يوريا:

NH 4 NCO \ u003d (NH 2) 2 CO.

الزنك

بالفعل في قرننا هذا ، حصل أحد علماء المعادن على سبيكة ألمنيوم Al مع 22٪ زنك زنك ، والذي سماه الزنك. لدراسة الخواص الميكانيكية للزنك ، قام عالم المعادن بصنع لوحة منه وسرعان ما نسيها ، حيث شارك في الحصول على سبائك أخرى. خلال إحدى التجارب ، من أجل حماية وجهه من الإشعاع الحراري للموقد ، قام بتسييجها بصفيحة من الزنك كانت في متناول اليد. في نهاية العمل ، تفاجأ عالم المعادن عندما اكتشف أن الصفيحة قد تطولت أكثر من 20 مرة دون أي علامات تدمير. وهكذا تم اكتشاف مجموعة من السبائك فائقة اللدائن. تحولت درجة حرارة التشوه الفائق اللدائن للزنك إلى 250 درجة مئوية ، أي أقل بكثير من نقطة الانصهار. عند درجة حرارة 250 درجة مئوية ، تبدأ صفيحة من الزنك تحت تأثير الجاذبية بالتدفق دون المرور إلى الحالة السائلة.

أظهرت الدراسات أن السبائك فائقة اللدائن تتكون من حبيبات دقيقة جدًا. عند تسخينها تحت حمولة صغيرة جدًا ، تستطيل اللوحة بسبب زيادة عدد الحبوب على طول اتجاه التمدد مع تقليل عدد الحبوب في الاتجاه العرضي.

البنزين

في عام 1814 ، ظهرت إضاءة الغاز في لندن. تم تخزين الغاز المضيء في اسطوانات حديدية مضغوطة. في ليالي الصيف ، كانت الإضاءة طبيعية ، وفي الشتاء ، في البرد القارس ، كانت الإضاءة خافتة. الغاز لسبب ما لم يعطي ضوءًا ساطعًا.

توجه أصحاب معمل الغاز إلى الصيدلي فاراداي طلبا للمساعدة. أثبت فاراداي أنه في الشتاء يتم جمع جزء من غاز الإضاءة في قاع الأسطوانات في شكل سائل شفاف من التركيبة C b H 6. أطلق عليه اسم "الهيدروجين الكربوني". كان هذا هو البنزين المعروف الآن. ترك شرف اكتشاف البنزين لفاراداي. أطلق الكيميائي الألماني ليبيج اسم "بنزين" على المادة الجديدة.

القصدير الأبيض والرمادي

انتهت الرحلة الاستكشافية الثانية والأخيرة للمسافر الإنجليزي روبرت فالكون سكوت عام 1912 إلى القطب الجنوبي بشكل مأساوي. في يناير 1912 ، وصل سكوت وأربعة من أصدقائه إلى القطب الجنوبي سيرًا على الأقدام ووجدوا ، من خيمة وملاحظة تركت وراءهم ، أن القطب الجنوبي قد اكتشفته بعثة أموندسن الاستكشافية قبل أربعة أسابيع فقط. مع الحزن ، انطلقوا في طريق عودتهم في صقيع شديد. في القاعدة الوسيطة حيث تم تخزين الوقود ، لم يجدوه. تبين أن عبوات الحديد التي تحتوي على الكيروسين كانت فارغة ، حيث كان بها "شخص ما فتح طبقات" ، والتي سبق لحامها بالقصدير. تجمد سكوت ورفاقه بالقرب من العبوات الملحومة.

لذلك ، في ظل ظروف مأساوية ، تم اكتشاف أن القصدير في درجات حرارة منخفضة يدخل في تعديل متعدد الأشكال آخر ، يطلق عليه "طاعون القصدير". يصاحب الانتقال إلى تعديل درجات الحرارة المنخفضة تحول القصدير العادي إلى غبار. القصدير الأبيض ، أو β-Sn ، الذي تم لحام العبوات به ، تحول إلى قصدير رمادي مترب ، أو α-Sn. تجاوز الموت سكوت ورفاقه على بعد 15 كم فقط من المكان الذي كان ينتظرهم فيه الجزء الرئيسي من البعثة ، والذي كان يضم أيضًا روسيين - جيريوف وأوملتشينكو.

الهيليوم

في عام 1889 ، عالج الكيميائي الإنجليزي د. ماثيوز معدن الكلفيت بحمض الكبريتيك الساخن H 2 SO 4 وفوجئ برؤية إطلاق غاز غير معروف لم يحترق ولا يدعم الاحتراق. اتضح أنه الهيليوم هو. نادرًا ما يحدث معدن kleveite في الطبيعة ، وهو عبارة عن مجموعة متنوعة من اليورانيت المعدني بتكوين UO 2. إنه معدن شديد النشاط الإشعاعي ينبعث منه جسيمات ألفا ، نواة ذرات الهيليوم. من خلال ربط الإلكترونات ، تتحول إلى ذرات هيليوم ، والتي تظل مغروسة في البلورات المعدنية على شكل فقاعات صغيرة. عندما يتم معالجتها بحمض الكبريتيك ، يستمر التفاعل

UO 2 + 2H 2 SO 4 \ u003d (UO 2) SO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

يدخل ثاني أكسيد اليورانيوم UO 2 في محلول على شكل كبريتات اليورانيل (UO 2) SO 4 ، ولكن لا يتم إطلاقه وإطلاقه كغاز مع ثاني أكسيد الكبريت SO 2. على وجه الخصوص ، تبين أن الكثير منه موجود في معدن الثوريانيت والثوريوم وثاني أكسيد اليورانيوم (Th ، U) O 2: 1 لتر من الثوريانايت ، عند تسخينه إلى 800 درجة مئوية ، يطلق ما يقرب من 10 لترات من He.

في عام 1903 ، كانت إحدى شركات النفط تبحث عن النفط في ولاية كانساس (الولايات المتحدة الأمريكية). على عمق حوالي 100 متر ، صادفت خزان غاز يعطي ينبوعًا من الغاز. لدهشة عمال النفط ، لم يحترق الغاز. كان أيضًا الهيليوم.

نفسجي

أخبر العالم الموسوعي الروماني مارك تيرنتيوس فارو (116-27 قبل الميلاد) الأسطورة في عمله "الآثار البشرية والإلهية".

ذات مرة ، كان أحد سكان مدينة صور الفينيقية يسير على طول شاطئ البحر مع كلب. وجد الكلب بين الحصى قذيفة صغيرة ملقاة من قبل الأمواج ، وسحقها بأسنانه. تحول فم الكلب على الفور إلى اللون الأحمر والأزرق. وهكذا تم اكتشاف الصبغة الطبيعية الشهيرة - أرجواني عتيق ، والتي كانت تسمى أيضًا أرجوانيًا صوريًا ، أرجوانيًا ملكيًا. تم استخدام هذه الصبغة لصبغ ملابس أباطرة روما القديمة. مصدر اللون الأرجواني هو الرخويات المفترسة ، التي تتغذى على الرخويات الأخرى ، فتدمر قشورها أولاً بالحمض الذي تفرزه الغدد اللعابية. تم استخراج اللون الأرجواني من الغدد القرمزية الأرجواني. تم تحديد لون الدهانات في الماضي برموز مختلفة. كان اللون الأرجواني رمزًا للكرامة والقوة والقوة.

في عام 1909 ، حصل الكيميائي الألماني Paul Friedländer (1857-1923) على dibromindigo 2 عن طريق توليف معقد وأثبت هويته مع اللون الأرجواني المتوسطي.

إشعاع اليورانيوم

درس الفيزيائي الفرنسي بيكريل وهج بعض البلورات ، تسمى الفوسفور ، في الظلام بعد أن تعرضت سابقًا للإشعاع بأشعة الشمس. كان لدى بيكريل مجموعة كبيرة من الفوسفور ، من بينها يورانيل - كبريتات البوتاسيوم K 2 (UO 2) (SO 4) 2. بعد اكتشاف الأشعة السينية ، قرر بيكريل معرفة ما إذا كان الفوسفور لديه ينبعث من هذه الأشعة ، مما يتسبب في اسوداد لوحة فوتوغرافية مغطاة بورق أسود معتم. قام بلف لوحة التصوير في مثل هذا الورق ، ووضع فوقها فوسفورًا أو آخرًا ، تعرض في السابق لأشعة الشمس. في أحد الأيام من عام 1896 ، في الأيام الملبدة بالغيوم ، لم يكن بيكريل قادرًا على تحمل كبريتات اليورانيل والبوتاسيوم في الشمس ، ووضعه في سجل ملفوف تحسباً لطقس مشمس. لسبب ما ، قرر تطوير هذه اللوحة الفوتوغرافية ووجد عليها الخطوط العريضة لبلورة كاذبة. أصبح من الواضح أن الإشعاع المخترق لملح اليورانيوم U لا يرتبط بأي حال بتألق الفوسفور ، فهو موجود بشكل مستقل عن أي شيء.

وهكذا ، تم اكتشاف النشاط الإشعاعي الطبيعي لمركبات اليورانيوم ثم الثوريوم. خدمت ملاحظات بيكريل كأساس لبيير وماري كوري للبحث عن عناصر كيميائية جديدة أكثر إشعاعًا في معادن اليورانيوم. تبين أن البولونيوم والراديوم الذي اكتشفوه هما نتاج التحلل الإشعاعي لذرات اليورانيوم.

عباد الشمس

ذات مرة ، أعد الكيميائي الإنجليزي بويل تسريبًا مائيًا من عباد الشمس الحزاز. كانت الزجاجة التي احتفظ فيها بالتسريب ضرورية لحمض الهيدروكلوريك حمض الهيدروكلوريك. بعد أن سكب المحلول ، صب بويل الحمض في القارورة وتفاجأ عندما اكتشف أن الحمض قد تحول إلى اللون الأحمر. ثم أضاف بضع قطرات من التسريب إلى محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم NaOH ولاحظ أن المحلول قد تحول إلى اللون الأزرق. وهكذا ، تم اكتشاف أول مؤشر حمضي قاعدي ، يسمى عباد الشمس. في وقت لاحق ، بدأ بويل ، ومن ثم باحثون آخرون ، في استخدام الأوراق المنقوعة في ضخ عباد الشمس ثم تجفيفها. تتحول أوراق عباد الشمس إلى اللون الأزرق في المحاليل القلوية والأحمر في المحاليل الحمضية.

اكتشاف بارتليت

قرر الطالب الكندي نيل بارتليت (مواليد 1932) تنقية سداسي فلوريد البلاتين PtF 6 من شوائب البروميد عن طريق تمرير الفلور الغازي F 2 فوقه. كان يعتقد أن البروم الهارب Br 2 يجب أن يتحول في وجود الفلور إلى البروم الأصفر الفاتح ثلاثي فلوريد BrF 3 ، والذي سيصبح سائلًا عند التبريد:

NaBr + 2F 2 = NaF + BrF 3.

وبدلاً من ذلك ، رأى بارتليت إطلاق كمية كبيرة من البخار الأحمر ، وتحولت إلى بلورات حمراء على الأجزاء الباردة من الجهاز. تمكن بارتليت من العثور على إجابة لهذه الظاهرة غير العادية بعد عامين فقط. تم تخزين سداسي فلوريد البلاتين في الهواء لفترة طويلة ، ولأنه عامل مؤكسد قوي جدًا ، فإنه يتفاعل تدريجياً مع الأكسجين الجوي ، مكونًا بلورات برتقالية - ديوكسيجينيل سداسي فلوروبلاتينات:

O 2 + PtF 6 \ u003d O 2.

يُطلق على الكاتيون O 2 + الكاتيون dioxygenyl. عند تسخينها في تيار من الفلور ، تم تسخين هذه المادة على شكل بخار أحمر. أدى تحليل هذه الظاهرة العشوائية بارتليت إلى استنتاج مفاده أنه من الممكن تصنيع مركبات من الغازات النبيلة (الخاملة). في عام 1961 ، قام بارتليت ، أستاذ الكيمياء بالفعل ، بخلط PtF 6 مع xenon Xe وحصل على أول مركب غاز نبيل ، زينون hexafluoroplatinate Xe.

الفوسجين

في عام 1811 ، نسي الكيميائي الإنجليزي ديفي أن أول أكسيد الكربون CO ، وهو غاز عديم اللون والرائحة ، كان موجودًا بالفعل في الوعاء ، وترك الكلور C1 2 في هذا الوعاء ، والذي أراد حفظه للتجارب المقررة في اليوم التالي. ظلت السفينة المغلقة واقفة على طاولة المختبر بالقرب من النافذة. كان اليوم مشرقًا ومشمسًا. في صباح اليوم التالي ، رأى ديفي أن الكلور في الوعاء قد فقد لونه المصفر المائل إلى الأخضر. عند فتح صنبور الإناء ، اشتم رائحة غريبة تذكر برائحة التفاح أو القش أو الأوراق المتعفنة. فحص ديفي محتويات الوعاء وتأكد من وجود مادة غازية جديدة CC1 2 O ، أطلق عليها اسم "phosgene" ، والتي تعني باليونانية "المولود من الضوء". الاسم الحديث لـ CC1 2 O هو ثنائي كلوريد أكسيد الكربون. في وعاء معرض للضوء ، استمر التفاعل

CO + C1 2 \ u003d CC1 2 O.

وهكذا ، تم اكتشاف مادة سامة قوية ذات مفعول سام عام ، والتي استخدمت على نطاق واسع في الحرب العالمية الأولى.

إن القدرة على التأثير تدريجيًا على الجسم بأدنى تركيزات تجعل الفوسجين سمًا خطيرًا في أي محتوى في الهواء.

في عام 1878 ، وجد أن الفوسجين يتكون من خليط من CO و C1 2 في الظلام ، إذا كان هذا الخليط يحتوي على محفز - الكربون المنشط.

تحت تأثير الماء ، يتم تدمير الفوسجين تدريجياً بتكوين الكربونيك H 2 CO 3 وأحماض الهيدروكلوريك HCl:

CCl 2 O + 2H 2 O \ u003d H 2 CO 3 + 2HCl

المحاليل المائية لهيدروكسيدات البوتاسيوم KOH و NaOH تدمر الفوسجين على الفور:

CCl 2 O + 4KOH \ u003d K 2 CO 3 + 2KCl + 2H 2 O.

يستخدم الفوسجين حاليًا في العديد من التركيبات العضوية.

مينيوم

حدث هذا الحدث منذ أكثر من 3000 عام. كان الفنان اليوناني الشهير نيكياس ينتظر وصول التبييض الذي طلبه من جزيرة رودس في البحر الأبيض المتوسط. وصلت سفينة بها دهانات إلى ميناء بيرايوس الأثيني ، لكن حريقًا اندلع فجأة هناك. كما اجتاح اللهب سفينة نيكيا. عندما تم إخماد الحريق ، اقترب Nicias المحبط من بقايا السفينة ، والتي رأى من بينها براميل محترقة. بدلاً من التبييض ، وجد مادة حمراء زاهية تحت طبقة من الفحم والرماد. أظهرت اختبارات نيكيا أن هذه المادة هي صبغة حمراء ممتازة. لذا اقترح الحريق في ميناء بيرايوس طريقة لصنع طلاء جديد سمي فيما بعد بالرصاص الأحمر. للحصول عليه ، تم تكليس التبييض أو كربونات الرصاص الأساسية في الهواء:

2 [Pb (OH) 2 ∙ 2PbCO 3] + O 2 \ u003d 2 (Pb 2 II Pb IV) O 4 + 4CO 2 + 2H 2 O.

Minium هو رابع أكسيد الرصاص (IV) - المضلل (II).

Döbereiner الصلب

تم اكتشاف ظاهرة الفعل التحفيزي للبلاتين بالصدفة. عمل الكيميائي الألماني Döbereiner على كيمياء البلاتين. حصل على بلاتين إسفنجي مسامي للغاية ("بلاتينيوم أسود") عن طريق تكليس سداسي كلورو بلاتينات الأمونيوم (NH 4) 2:

(NH 4) 2 \ u003d Pt + 2NH 3 + 2Cl 2 + 2HCl.

في عام 1823 ، خلال إحدى التجارب ، كانت قطعة من البلاتين الإسفنجي Pt بالقرب من جهاز لإنتاج الهيدروجين H 2. اصطدمت نفاثة من الهيدروجين ، ممزوجة بالهواء ، بالبلاتين ، فاندلع الهيدروجين واشتعلت النيران. قدر Döbereiner على الفور أهمية اكتشافه. لم تكن هناك مباريات في ذلك الوقت. قام بتصميم جهاز لإشعال الهيدروجين يسمى "Döbereiner flint" أو "آلة حارقة". تم بيع هذا الجهاز قريبًا في جميع أنحاء ألمانيا.

تلقى Döbereiner البلاتين من روسيا من جبال الأورال. في هذا ساعده صديقه I.-V. جوته وزير دوقية فايمار في عهد تشارلز أغسطس. كان ابن الدوق متزوجًا من ماريا بافلوفنا ، أخت اثنين من القيصر الروسي - ألكسندر الأول ونيكولاس الأول. وكانت ماريا بافلوفنا هي الوسيط في الحصول على بلاتين Döbereiner من روسيا.

الجلسرين والاكرولين

في عام 1779 ، اكتشف الكيميائي السويدي Scheele الجلسرين HOCH 2 CH (OH) CH 2 OH. لدراسة خصائصه ، قرر تحرير المادة من خليط الماء. بعد إضافة مادة إزالة الماء إلى الجلسرين ، بدأ Scheele في تقطير الجلسرين. بعد أن عهد بهذا العمل إلى مساعده ، غادر المختبر. عندما عاد سكيل ، استلقى المساعد فاقدًا للوعي بالقرب من طاولة المختبر ، وكانت هناك رائحة نفاذة لاذعة في الغرفة. شعر سكيل أن عينيه ، بسبب كثرة الدموع ، توقفت عن تمييز أي شيء. قام بسرعة بسحب المساعد إلى الهواء الطلق وتهوية الغرفة. بعد ساعات قليلة فقط استعاد مساعد سكيل وعيه بصعوبة. وهكذا ، تم تأسيس تكوين مادة جديدة - الأكرولين ، والتي تعني في اليونانية "الزيت الحار".

يرتبط تفاعل تكوين الأكرولين بفصل جزيئين من الماء عن الجلسرين:

C 3 H 8 O 3 \ u003d CH 2 (CH) CHO + 2H 2 O.

يحتوي Acrolein على تركيبة CH 2 (CH) C H O وهو ألدهيد لحمض الأكريليك. وهو سائل عديم اللون وقليل الغليان ، يؤدي بخاره إلى تهيج الأغشية المخاطية للعين والجهاز التنفسي ، وله تأثير سام. من تكوين كميات ضئيلة من الأكرولين يعتمد على الرائحة المعروفة للدهون والزيوت المحترقة ، شمعة الشحم المحتضر. في الوقت الحاضر ، يستخدم الأكرولين على نطاق واسع في إنتاج المواد البوليمرية وفي تخليق المركبات العضوية المختلفة.

نشبع

اكتشف الكيميائي الإنجليزي بريستلي أن الحيوانات تموت في "الهواء الفاسد" (كما أطلق عليه ثاني أكسيد الكربون CO 2). ماذا عن النباتات؟ وضع إناءً صغيرًا من الزهور تحت جرة زجاجية ووضع شمعة مضاءة بجانبه "لإفساد" الهواء. سرعان ما انطفأت الشمعة بسبب التحويل شبه الكامل للأكسجين الموجود أسفل الغطاء إلى ثاني أكسيد الكربون:

C + O 2 \ u003d CO 2.

حرك بريستلي القبعة بالزهرة والشمعة المنطفئة إلى النافذة وتركها حتى اليوم التالي. في الصباح ، لاحظ بدهشة أن الزهرة لم تذبل فحسب ، بل انفتح برعم آخر على فرع قريب. متحمسًا ، أشعل بريستلي شمعة أخرى ووضعها بسرعة تحت الغطاء ووضعها بجانب الشمعة الأولى. استمرت الشمعة في الاشتعال. أين اختفى "الهواء الفاسد"؟

وهكذا ، لأول مرة ، تم اكتشاف قدرة النباتات على امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين. في وقت بريستلي ، لم يكونوا يعرفون بعد تكوين الهواء ، ولم يعرفوا أيضًا تكوين ثاني أكسيد الكربون.

كبريتيد الهيدروجين وكبريتيد

درس الكيميائي الفرنسي بروست تأثير الأحماض على المعادن الطبيعية. في بعض التجارب ، انبعث غاز ذو رائحة مقززة ، كبريتيد الهيدروجين H2S ، بشكل ثابت.في يوم من الأيام ، يعمل على معدن سفاليريت (كبريتيد الزنك ZnS) مع حمض الهيدروكلوريك Hcl:

ZnS + 2HCl \ u003d H 2 S + ZnCl 2 ،

لاحظ بروست أن محلولًا مائيًا أزرق من كبريتات النحاس CuSO 4 في زجاج قريب مغطى بغشاء بني. قام بتحريك الدورق بالمحلول الأزرق بالقرب من الدورق الذي يهرب منه H 2S ، وتجاهل الرائحة ، بدأ في تحريك المحلول الأزرق. سرعان ما اختفى اللون الأزرق ، وظهرت ترسبات سوداء أسفل الزجاج. أظهر تحليل الراسب أنه كبريتيد النحاس:

CuSO 4 + H 2 S \ u003d CuS ↓ + H 2 SO 4.

لذلك ، على ما يبدو ، تم اكتشاف تكوين الكبريتيد لبعض المعادن لأول مرة تحت تأثير كبريتيد الهيدروجين على أملاحها.

اندفاع الماس

تم اكتشاف رواسب الماس في البرازيل عن طريق الصدفة. في عام 1726 ، رأى عامل المنجم البرتغالي برنارد دا فونسينا لابو في أحد مناجم الذهب أن العمال أثناء البطاقة! تحدد الألعاب نتيجة الفوز أو الخسارة بأحجار شفافة لامعة. تعرف عليها لابو على أنها ماس. كان لديه الشجاعة لإخفاء اكتشافه. أخذ بعض أكبر الحجارة من العمال. ومع ذلك ، أثناء بيع الماس في أوروبا ، لم يتمكن لابو من إخفاء اكتشافه. حشود من الباحثين عن الماس تدفقت على البرازيل ، وبدأت "حمى الماس". وإليك كيفية اكتشاف رواسب الماس في جنوب إفريقيا ، والتي تزود السوق الدولية الآن بالجزء الأكبر منها. في عام 1867 ، توقف جون أوريلي ، تاجر وصياد ، لقضاء الليل في مزرعة الهولندي فان نيكيرك ، التي كانت واقفة على ضفاف النهر. فال. جذب انتباهه حصاة شفافة يلعب بها الأطفال. قال أوريلي: "إنها تشبه الماسة". ضحك فان نيكيرك: "يمكنك أن تأخذها بنفسك ، فهناك الكثير من هذه الأحجار هنا!" في كيب تاون ، حدد أوريلي من قبل صائغ أنها كانت بالفعل ألماسة وباعها مقابل 3000 دولار. أصبح اكتشاف O'Relly معروفًا على نطاق واسع ، وتمزق مزرعة Van Niekerk حرفيًا ، وتجوب الحي بأكمله بحثًا عن الماس.

بلورات البورون

أقام الكيميائي الفرنسي سانت كلير ديفيل ، مع الكيميائي الألماني فولر ، تجربة للحصول على البورون B غير المتبلور عن طريق تفاعل أكسيد البورون B 2 O 3 مع الألومنيوم المعدني Al. قاموا بخلط هاتين المادتين المسحوقتين وبدأوا في تسخين الخليط الناتج في بوتقة. بدأ التفاعل عند درجة حرارة عالية جدًا.

ب 2 O 3 + 2A1 \ u003d 2B + A1 2 O 3

عندما انتهى التفاعل وبرد البوتقة ، سكب الكيميائيون محتوياته على بلاطة خزفية. ورأوا مسحوقًا أبيض من أكسيد الألومنيوم A1 2 O 3 وقطعة من الألومنيوم المعدني. لم يكن هناك مسحوق بورون بني غير متبلور. هذا حير الكيميائيين. ثم اقترح Wöhler إذابة قطعة الألمنيوم المتبقية في حمض الهيدروكلوريك HCl:

2Al (B) + 6HCl \ u003d 2AlCl 3 + 2B ↓ + 3H 2.

بعد انتهاء التفاعل ، رأوا بلورات سوداء لامعة من البورون في قاع الإناء.

وهكذا ، تم العثور على إحدى طرق الحصول على البورون البلوري ، وهو مادة خاملة كيميائيًا لا تتفاعل مع الأحماض. في وقت واحد ، تم الحصول على البورون البلوري عن طريق دمج البورون غير المتبلور مع الألومنيوم ، متبوعًا بعمل حمض الهيدروكلوريك على السبيكة. ثم اتضح أن البورون الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة يحتوي دائمًا على خليط من الألومنيوم ، على ما يبدو على شكل AlB 12 بوريد. يحتل البورون البلوري من حيث الصلابة المرتبة الثانية بين جميع المواد البسيطة بعد الماس.

العقيق

وجد أحد الرعاة الألمان في عام 1813 أحجارًا صفراء ورمادية - عقيق بالقرب من مقلع مهجور. قرر أن يعطيهم لزوجته ويضعهم بالقرب من النار لفترة. تخيل دهشته عندما رأى في الصباح أن بعض حبات العقيق تحولت إلى اللون الأحمر ، بينما تلون البعض الآخر بلون أحمر. أخذ الراعي أحد الحجارة إلى صائغ مألوف وشاركه ملاحظاته. سرعان ما افتتح الصائغ ورشة عمل للعقيق الأحمر وباع وصفته لاحقًا إلى صائغي المجوهرات الألمان الآخرين. لذلك تم إيجاد طريقة لتغيير لون بعض الأحجار الكريمة عند تسخينها. لاحظ أن سعر العقيق الأحمر في ذلك الوقت كان أعلى بمرتين من سعر الأصفر ، بل وأكثر من سعر أصنافه الرمادية.

الإيثيلين

أجرى الكيميائي والطبيب والمخترع الألماني يوهان جوهيا بيشر (1635-1682) في عام 1666 تجارب مع حمض الكبريتيك H 2 SO 4. في إحدى التجارب ، بدلاً من إضافة جزء آخر منه إلى حامض الكبريتيك المركز المُسخَّن ، أضاف الإيثانول C 2 H 5 OH ، والذي كان قريبًا في كوب. رأى بيشر رغوة قوية للمحلول مع إطلاق غاز غير معروف ، على غرار الميثان CH 4. على عكس الميثان ، اشتعل الغاز الجديد بلهب مدخن ورائحة الثوم باهتة. وجد بيشر أن "هواءه" أكثر نشاطًا كيميائيًا من الميثان. هذه هي الطريقة التي تم بها اكتشاف الإيثيلين C2H4 ، المتكون من التفاعل

ج 2 س 5 أوه \ u003d ك 2 س 4 + ح 2 س.

أطلق على الغاز الجديد اسم "زيت الغاز" ، وقد بدأ الجمع بينه وبين الكلور في تسمية "زيت الكيميائيين الهولنديين" منذ عام 1795. فقط من منتصف القرن التاسع عشر. أطلق على غاز بيشر اسم "الإيثيلين". ظل هذا الاسم في الكيمياء حتى يومنا هذا.

انفجار في أوباو

في عام 1921 ، في أوباو (ألمانيا) ، حدث انفجار في مصنع ينتج الأسمدة - خليط من كبريتات الأمونيوم والنترات - (NH 4) 2 SO 4 و NH 4 NO 3. تم تخزين هذه الأملاح في المستودعات لفترة طويلة وتكتلت ؛ قرروا سحقهم بتفجيرات صغيرة. تسبب هذا في انفجار في جميع أنحاء الكتلة لمادة كانت تعتبر آمنة في السابق. وأدى الانفجار إلى مقتل 560 شخصًا وعدد كبير من الجرحى والجرحى ، ليس فقط مدينة أوباو التي دمرت بالكامل ، بل أيضًا بعض المنازل في مانهايم - على بعد 6 كيلومترات من موقع الانفجار. علاوة على ذلك ، حطمت موجة الانفجار نوافذ المنازل الواقعة على بعد 70 كيلومترا من المصنع.

حتى قبل ذلك ، في عام 1917 ، حدث انفجار هائل في مصنع كيماويات في هاليفاكس (كندا) بسبب التحلل الذاتي لـ NH 4 NO 3 ، والذي أودى بحياة 3000 شخص.

اتضح أن نترات الأمونيوم تشكل خطورة في التعامل معها ، فهي مادة متفجرة. عند تسخينه إلى 260 درجة مئوية ، يتحلل NH4 NO 3 إلى أكسيد ثنائي النيتروجين N 2 O والماء:

NH 4 NO 3 \ u003d N 2 O + 2H 2 O

فوق درجة الحرارة هذه ، يصبح التفاعل أكثر تعقيدًا:

8NH 4 NO 3 \ u003d 2NO 2 + 4NO + 5N 2 + 16H 2 O

ويؤدي إلى زيادة حادة في الضغط والانفجار ، والذي يمكن أن يسهل الحالة المضغوطة للمادة ووجود شوائب من حامض النيتريك HNO 3 فيه.

بيوتول ومباريات

اكتشفت الخصائص المتفجرة لثلاثي كلورات البوتاسيوم KClO 3 Berthollet عن طريق الصدفة. بدأ في طحن بلورات KClO 3 في ملاط ​​، حيث بقيت كمية صغيرة من الكبريت على الجدران ، ولم يزيلها مساعده من العملية السابقة. فجأة حدث انفجار قوي ، تم سحب المدقة من يدي بيرثوليت ، واحترق وجهه. لذلك نفذ بيرتهوليت لأول مرة رد فعل سيتم استخدامه لاحقًا في المباريات السويدية الأولى:

2KClO 3 + 3S \ u003d 2KCl + 3SO 2.

منذ فترة طويلة يسمى ثلاثي أكسيد كلورات البوتاسيوم KClO 3 ملح برتوليت.

كينين

الملاريا من أقدم الأمراض التي عرفتها البشرية. هناك أسطورة حول كيفية العثور على علاج لها. كان هندي من بيرو مريض ، تعذبه الحمى والعطش ، يتجول بلا هدف عبر الغابة بالقرب من قريته. رأى بركة مياه صافية نسبيًا فيها شجرة ساقطة. بدأ الهندي يشرب الماء بجشع وشعر بطعم مرير. حدثت معجزة. جلب الماء له الشفاء. أطلق الهنود على الشجرة التي سقطت اسم "هينا هينا". بعد أن علم السكان المحليون بالشفاء ، بدأوا في استخدام لحاء هذه الشجرة كدواء ضد الحمى. وصلت الشائعات إلى الغزاة الأسبان ووصلت إلى أوروبا. لذلك تم اكتشاف الكينين C 20 H 24 N 2 O 2 - مادة بلورية مستخرجة من لحاء شجرة الكينا - الكينا. تم بيع لحاء الكينا خلال العصور الوسطى بالجرام حرفيًا مقابل جرام الذهب. التوليف الاصطناعي للكينين معقد للغاية ؛ تم تطويره فقط في عام 1944.

معجزات الحفز

تلقى شقيق جي ديفي ، إدوارد ، مسحوق بلاتيني أسود ناعم للغاية ، أطلق عليه اسم "بلاتينيوم بلاك". بمجرد سكب إدوارد عن غير قصد بعضًا من هذا المسحوق على ورق الترشيح ، والذي كان قد مسحه للتو من الكحول الإيثيلي المنسكب C 2 H 5 OH. تفاجأ برؤية كيف يسخن ويتوهج "الأسود البلاتيني" حتى اختفى كل الكحول مع الورق المحترق. لذلك تم اكتشاف تفاعل الأكسدة التحفيزية للكحول الإيثيلي في الحمض:

C 2 H 5 OH + O 2 \ u003d CH 3 COOH + H 2 O

علاج

اعتبر الكيميائي الأمريكي تشارلز جوديير Charles Goodyear (1800-1860) المطاط نوعًا من الجلد وحاول تعديله. يخلط المطاط الخام مع كل مادة في متناول اليد: مملحه ، يلفه ، يرشه بالسكر ، ورمل النهر. في أحد الأيام من عام 1841 ، أسقط قطعة من المطاط المعالج بالكبريت على فرن ساخن. في اليوم التالي ، أثناء تحضير الفرن للتجربة ، التقط جوديير هذه القطعة ووجد أن المطاط أصبح أقوى. شكلت ملاحظة Goodyear هذه أساس العملية التي تم تطويرها لاحقًا لفلكنة المطاط. أثناء عملية الفلكنة ، تتفاعل جزيئات المطاط الخطية مع الكبريت ، وتشكل شبكة ثلاثية الأبعاد من الجزيئات الكبيرة. نتيجة الفلكنة ، يتحول المطاط إلى مطاط. بعد ذلك كتب جوديير: "أعترف أن اكتشافاتي لم تكن نتيجة بحث كيميائي علمي ... كانت نتيجة المثابرة والمراقبة".

الامتزاز

في عام 1785 ، انخرط لوفيتز في إعادة بلورة حمض الطرطريك ، وفي كثير من الأحيان لم يتم الحصول على بلورات عديمة اللون ، ولكن بلورات بنية اللون بسبب شوائب من أصل عضوي ظهرت فيها. في أحد الأيام ، سكب عن غير قصد جزءًا من المحلول على خليط من الرمل والفحم في حمام رملي يستخدم لتبخير المحاليل. حاول لوفيتز جمع المحلول المنسكب ، وتصفيته من الرمل والفحم. عندما يبرد المحلول ، تترسب بلورات حمض شفافة عديمة اللون. نظرًا لأن الرمال لا يمكن أن تكون السبب ، قرر لوفيتز اختبار تأثير الفحم. قام بإيواء محلول حامض جديد ، وصب مسحوق الفحم فيه ، وتبخره ، ثم تبريده بعد إزالة الفحم. كانت البلورات المترسبة عديمة اللون وشفافة مرة أخرى.

لذلك اكتشف لوفيتز خصائص امتصاص الفحم. واقترح تخزين مياه الشرب على السفن في براميل خشبية مع طبقة من الفحم. الماء لم يفسد لأشهر. وجد هذا الاكتشاف على الفور تطبيقًا في الجيش ، في المعارك مع الأتراك في عام 1791 في الروافد الدنيا من نهر الدانوب ، حيث كانت المياه غير صالحة للشرب. استخدم لوفيتز أيضًا الفحم لتنقية الفودكا من زيوت الفوسل ، وحمض الخليك من الشوائب التي أعطته اللون الأصفر ، وفي كثير من الحالات الأخرى.

حمض ميليتيك

من أجل تنقية حمض النيتريك HNO 3 من الشوائب ، سكب لوفيتز كمية صغيرة من الفحم فيه وبدأ في غلي هذا الخليط. بدهشة ، رأى اختفاء الفحم وتكوين نوع من المادة البيضاء بدلاً منه ، قابل للذوبان في الماء والإيثانول C 2 H 5 OH. وقد أطلق على هذه المادة اسم "الفحم القابل للذوبان". يستمر تفاعل الفحم مع حمض النيتريك وفقًا للتفاعل

12C + 6HNO 3 \ u003d C 6 (COOH) 6 + 6

بعد 150 عامًا ، ثبت أن لوفيتز كان أول من حصل على حمض benzenehexacarboxylic C 6 (COOH) 6 ، الاسم القديم لهذه المادة هو "حمض ميليتيك".

أملاح زيز

في عام 1827 ، قرر الكيميائي العضوي الدنماركي ، الصيدلاني ويليام زيز (1789-1847) ، الحصول على البوتاسيوم رباعي كلورو بلاتينات K 2 لأحد أعماله. لإكمال ترسيب هذا الملح ، وهو قليل الذوبان في الإيثانول ، بدلاً من محلول مائي من H 2 ، استخدم محلول هذا الحمض في الإيثانول C 2 H 5 OH. عندما أضافت Zeise محلولًا مائيًا من كلوريد البوتاسيوم KCl لمثل هذا المحلول ، بشكل غير متوقع ، بدلاً من خاصية الراسب الأحمر والبني المميزة لـ K 2 ، وهو راسب مصفر مترسب. أظهر تحليل هذا الراسب أنه يحتوي على كلوريد البوتاسيوم KCl ، وثاني كلوريد البلاتين PtCl 2 ، وماء H 2 O ، ولدهشة جميع الكيميائيين ، جزيء إيثيلين C 2 H 4: KCl PtCl 2 ∙ C 2 H 4 H 2 O أصبحت هذه الصيغة التجريبية موضوع مناقشات محتدمة. صرح ليبيج ، على سبيل المثال ، أن زيز أجرى التحليلات بشكل غير صحيح وأن الصيغة التي قدمها كانت ثمرة خيال مريض. فقط في عام 1956 كان من الممكن إثبات أن Zeise قام بتعيين تكوين الملح الجديد بشكل صحيح ، والآن تمت كتابة صيغة المركب كـ K ∙ H 2 O وتسمى البوتاسيوم ثلاثي كلورو إيثيلين أحادي الهيدرات.

وهكذا ، تم الحصول على أول مركب من مجموعة غير عادية من المركبات المعقدة تسمى "مجمعات π". في مثل هذه المجمعات ، لا توجد رابطة كيميائية معتادة بين المعدن داخل الأقواس المربعة وأي ذرة واحدة من الجسيم العضوي. رد الفعل الذي قامت به Zeise:

H 2 + KCl + C 2 H 5 OH \ u003d K ∙ H 2 O + 2HCl.

حاليًا ، يتم الحصول على K عن طريق تمرير الإيثيلين عبر محلول مائي من رباعي كلورو بلاتينات البوتاسيوم K 2:

K 2 + C 2 H 4 \ u003d K + KCl.

المنقذ الطنانة

كاد كورتوا - مكتشف اليود - أن يموت مرة واحدة. في عام 1813 ، بعد أحد أعماله ، صب بقايا محلول مائي من الأمونيا NH 3 ومحلول كحولي من اليود I 2 في قارورة نفايات فارغة. رأى كورتوا في القارورة تشكل ترسبات بنية سوداء اللون ، الأمر الذي أثار اهتمامه على الفور. قام بتصفية الراسب وغسله باستخدام إيثانول C 2 H 5 OH ، ثم أزال المرشح بالمادة المترسبة من القمع وتركه على طاولة المختبر. كان الوقت متأخرًا ، وقرر كورتوا تحليل الرواسب في اليوم التالي. عندما فتح باب المختبر في الصباح ، رأى كيف جلست نحلة طنانة دخلت الغرفة على الرواسب التي تلقاها. على الفور حدث انفجار قوي أدى إلى تحطم طاولة المختبر ، وامتلأت الغرفة بأبخرة اليود الأرجواني.

قال كورتوا لاحقًا إن النحلة أنقذت حياته. هذه هي الطريقة التي تم بها الحصول على مادة شديدة الخطورة واختبارها - ثلاثي نيتريد أحادي الأمونات ثلاثي اليود I 3 N-NH 3. تفاعل تخليق هذه المادة:

3I 2 + 5NH 3 = I 3 N ∙ NH 3 + 3NH 4.

التفاعل الذي يحدث أثناء انفجار ناجم عن أخف لمسة أو اهتزاز طفيف للجاف I 3 N ∙ NH 3:

2 (I 3 N ∙ NH 3) \ u003d 2N 2 + 3I 2 + 3H 2.

تجربة سيئة

حصل الكيميائي الفرنسي مويسان على الفلور F 2 بشكل غير متوقع. في عام 1886 ، بعد أن درس تجربة أسلافه ، قام بتحليل فلوريد الهيدروجين اللامائي HF في أنبوب بلاتيني على شكل حرف Y. بدهشة ، لاحظت مويسان إطلاق الفلور عند القطب الموجب ، والهيدروجين عند القطب السالب. مستوحى من النجاح ، كرر التجربة في اجتماع لأكاديمية باريس للعلوم ، لكنه ... لم يتلق الفلور. التجربة فشلت. بعد دراسة شاملة لأسباب الفشل ، وجد مويسان أن فلوريد الهيدروجين الذي استخدمه في التجربة الأولى يحتوي على خليط من هيدروفلوريد البوتاسيوم KHF 2. قدمت هذه الشوائب التوصيل الكهربائي للمحلول (HF اللامائي غير إلكتروليت) وخلق التركيز المطلوب لأيونات F في الأنود:

2F - - 2e - \ u003d F 2.

منذ ذلك الحين ، تم إنتاج الفلور بطريقة مويسان باستخدام محلول فلوريد البوتاسيوم KF في HF:

KF + HF = KHF 2.

الأسبارتام

الأسبارتام (في روسيا - "سلاديكس") - مادة يوصى باستهلاكها من قبل مرضى السكر والسمنة ، وهي أحلى 100-200 مرة من السكروز. لا يترك وراءه المذاق المعدني المر الكامن في السكرين. تم اكتشاف الطعم الحلو للأسبارتام عام 1965 بالصدفة. قام الكيميائي الذي عمل بهذه المادة بقضم لدغ وطعم حلو. الأسبارتام عبارة عن بلورة عديمة اللون ، عالية الذوبان في الماء. إنه بروتين صغير. يمتصه جسم الإنسان وهو مصدر للأحماض الأمينية التي يحتاجها. لا يحفز الأسبارتام تكون تسوس الأسنان ، وامتصاصه لا يعتمد على إنتاج الجسم للأنسولين.

كربيد

في عام 1862 ، حاول الكيميائي الألماني Wöhler عزل الكالسيوم المعدني من الجير (كربونات الكالسيوم CaCO 3) عن طريق التكليس المطول لمزيج من الجير والفحم. حصل على كتلة متكلسة من اللون الرمادي ، حيث لم يجد أي علامات للمعادن. بقلق ، ألقى Wöhler هذه الكتلة كمنتج غير ضروري في مكب نفايات في الفناء. أثناء المطر ، لاحظ مساعد مختبر Wöhler إطلاق نوع من الغاز من الكتلة الصخرية المقذوفة. كان Woehler مهتمًا بهذا الغاز. أظهر تحليل الغاز أنه كان الأسيتيلين H 2 C 2 ، الذي اكتشفه E.Devy في عام 1836. هذه هي الطريقة التي تم بها اكتشاف كربيد الكالسيوم CaC 2 لأول مرة ، حيث تفاعل مع الماء لإطلاق الأسيتيلين:

5C + 2CaCO 3 \ u003d 3CaC 2 + 3CO 2 ؛

CaC 2 + 2H 2 O \ u003d H 2 C 2 + Ca (OH) 2.

من وجهة نظر جاهلة ...

يروي مساعده في المختبر كيف حقق برزيليوس اكتشافاته العرضية. عاش برزيليوس حياة انفرادية. سأل سكان ستوكهولم الفضوليون مرارًا وتكرارًا مساعد المختبر برزيليوس عن كيفية عمل سيده.

حسنًا ، - أجاب مساعد المختبر ، - أحضرته أولاً على أشياء مختلفة من الخزانة: مساحيق ، بلورات ، سوائل.

يأخذ كل شيء ويقذفه في وعاء واحد كبير.

ثم يصب كل شيء في إناء صغير.

وماذا يفعل بعد ذلك؟

ثم يسكب كل شيء في سلة المهملات التي أخرجها كل صباح.

في الختام ، دعونا نستشهد بكلمات عالم الطبيعة الألماني هيرمان هيلمهولتز (1821-1894): "في بعض الأحيان يمكن أن تأتي فرصة سعيدة للإنقاذ وتكشف عن علاقة غير معروفة ، ولكن من غير المرجح أن تجد الفرصة للتطبيق إذا كان الشخص الذي يلتقي بها لم يجمع بالفعل أدلة مرئية كافية في رأسه من المواد لإقناعه بصحة حالته الحالية ".

نظرية التطور الكيميائي أو كيف نشأت الحياة

تستند نظرية التطور الكيميائي - النظرية الحديثة لأصل الحياة - على فكرة التوليد التلقائي. لا يقوم على أساس مفاجئ نشأة الكائنات الحية على الأرض ، ولكن تكوين المركبات والأنظمة الكيميائية التي تتكون منها المادة الحية. إنه يأخذ في الاعتبار كيمياء الأرض الأقدم ، وفي المقام الأول التفاعلات الكيميائية التي حدثت في الغلاف الجوي البدائي وفي الطبقة السطحية من الماء ، حيث ، في جميع الاحتمالات ، تركزت العناصر الضوئية التي تشكل أساس المادة الحية ، و تم امتصاص كمية هائلة من الطاقة الشمسية. تحاول هذه النظرية الإجابة على السؤال التالي: كيف يمكن للمركبات العضوية أن تنشأ وتتشكل تلقائيًا في نظام حي في تلك الحقبة البعيدة؟

تمت صياغة نهج عام للتطور الكيميائي لأول مرة من قبل عالم الكيمياء الحيوية السوفيتي AI Oparin (1894-1980). في عام 1924 ، نُشر كتابه القصير المخصص لهذا العدد في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. في عام 1936 تم نشر طبعة جديدة مكبرة (تمت ترجمتها إلى الإنجليزية عام 1938). لفت أوبارين الانتباه إلى حقيقة أن الظروف الحديثة على سطح الأرض تمنع تخليق عدد كبير من المركبات العضوية ، لأن الأكسجين الحر ، الموجود بكميات زائدة في الغلاف الجوي ، يؤكسد مركبات الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون ، ثاني أكسيد الكربون). بالإضافة إلى ذلك ، أشار إلى أنه في عصرنا ، يتم استخدام أي مادة عضوية "تُترك للرحمة" على الأرض بواسطة الكائنات الحية (تم التعبير عن فكرة مماثلة بواسطة تشارلز داروين). ومع ذلك ، جادل أوبارين ، سادت ظروف أخرى على الأرض البدائية. يمكن افتراض أنه لم يكن هناك أكسجين في الغلاف الجوي للأرض في ذلك الوقت ، ولكن الهيدروجين والغازات المحتوية على الهيدروجين ، مثل الميثان (CH 4) والأمونيا (NH 3) ، كانت بكثرة. (يسمى هذا الغلاف الجوي الغني بالهيدروجين والفقير بالأكسجين بالاختزال ، على عكس الغلاف الجوي المؤكسد الحديث ، الغني بالأكسجين والفقير في الهيدروجين.) وفقًا لأوبارين ، خلقت هذه الظروف فرصًا ممتازة للتخليق التلقائي للمواد العضوية. مجمعات سكنية.

إثباتًا لفكرته حول الطبيعة التصالحية للغلاف الجوي البدائي للأرض ، طرح Oparin الحجج التالية:

1. الهيدروجين وفير في النجوم

2. يوجد الكربون في أطياف المذنبات والنجوم الباردة في تكوين جذور CH و CN ، بينما نادرًا ما يظهر الكربون المؤكسد.

3 - الهيدروكربونات ، أي تم العثور على مركبات الكربون والهيدروجين في النيازك.

4. الغلاف الجوي لكوكب المشتري وزحل غني للغاية بالميثان والأمونيا.

كما أشار Oparin ، تشير هذه النقاط الأربع إلى أن الكون ككل في حالة تعافي. لذلك ، على الأرض البدائية ، يجب أن يكون الكربون والنيتروجين في نفس الحالة.

5. الغازات البركانية تحتوي على الأمونيا. يعتقد أوبارين أن هذا يشير إلى أن النيتروجين كان موجودًا في الغلاف الجوي الأولي على شكل أمونيا.

6. يتم إنتاج الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي الحديث بواسطة النباتات الخضراء أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وبالتالي فهو في الأصل منتج بيولوجي.

بناءً على هذه الاعتبارات ، توصل أوبارين إلى استنتاج مفاده أن الكربون ظهر لأول مرة على الأرض البدائية في شكل هيدروكربونات ، والنيتروجين على شكل أمونيا. علاوة على ذلك ، اقترح أنه في سياق التفاعلات الكيميائية المعروفة الآن على سطح الأرض التي لا حياة لها ، نشأت مركبات عضوية معقدة ، والتي ، بعد فترة طويلة من الزمن ، أدت على ما يبدو إلى ظهور الكائنات الحية الأولى. ربما كانت الكائنات الحية الأولى عبارة عن أنظمة بسيطة للغاية ، قادرة فقط على التكاثر (الانقسام) بسبب البيئة العضوية التي تشكلت منها. في المصطلحات الحديثة ، كانوا "غير متجانسين" ، أي يعتمدون على البيئة التي زودتهم بالتغذية العضوية. في الطرف المقابل من هذا المقياس توجد "ذاتية التغذية" - على سبيل المثال ، الكائنات الحية مثل النباتات الخضراء ، التي تقوم هي نفسها بتجميع جميع المواد العضوية الضرورية من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين غير العضوي والماء. وفقًا لنظرية أوبارين ، لم تظهر ذاتية التغذية إلا بعد أن استنفدت الكائنات غيرية التغذية إمداد المركبات العضوية في المحيط البدائي.

طرح J.B.S Haldane (1892-1964) فكرة مشابهة إلى حد ما لفكرة Oparin ، والتي تم وضعها في مقال شعبي نُشر في عام 1929. واقترح أن المادة العضوية المركبة أثناء العمليات الكيميائية الطبيعية التي تحدث على الأرض قبل علم الأحياء ، والتي تراكمت في المحيط ، والتي وصلت أخيرًا إلى قوام "المرق الساخن المخفف". وفقًا لهلدان ، كان الغلاف الجوي البدائي للأرض لاهوائيًا (خاليًا من الأكسجين) ، لكنه لم يدعي أن ظروف الاختزال مطلوبة لتخليق المركبات العضوية. وهكذا ، افترض أن الكربون يمكن أن يكون موجودًا في الغلاف الجوي في صورة مؤكسدة تمامًا ، أي في شكل ثاني أكسيد ، وليس كجزء من الميثان أو الهيدروكربونات الأخرى. في الوقت نفسه ، أشار هالدين إلى نتائج التجارب (غير الخاصة به) ، والتي أثبتت إمكانية تكوين مركبات عضوية معقدة من خليط من ثاني أكسيد الكربون والأمونيا والماء تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك ، باءت جميع محاولات تكرار هذه التجارب فيما بعد بالفشل.

في عام 1952 ، توصل هارولد أوري (1893-1981) ، الذي لم يتعامل مع المشكلات الفعلية لأصل الحياة ، ولكن مع تطور النظام الشمسي ، بشكل مستقل إلى استنتاج مفاده أن الغلاف الجوي للأرض الفتية كان له طابع مستعاد. كان نهج أوبارين نوعيًا. كانت المشكلة التي كان Urey يدرسها هي فيزيائية كيميائية بطبيعتها: باستخدام بيانات عن تكوين سحابة الغبار الكوني البدائية كنقطة انطلاق وظروف حدية تحددها الخصائص الفيزيائية والكيميائية المعروفة للقمر والكواكب ، كان يهدف إلى تطوير ديناميكا حرارية التاريخ المقبول للنظام الشمسي بأكمله بشكل عام. أظهر أوري ، على وجه الخصوص ، أنه بنهاية عملية التكوين ، كان الغلاف الجوي للأرض شديد الانخفاض ، حيث أن مكوناته الرئيسية كانت الهيدروجين وأشكال منخفضة تمامًا من الكربون والنيتروجين والأكسجين: الميثان والأمونيا وبخار الماء. لم يستطع مجال الجاذبية للأرض الاحتفاظ بالهيدروجين الخفيف ، فهرب تدريجياً إلى الفضاء الخارجي. كانت النتيجة الثانوية لفقدان الهيدروجين الحر هي الأكسدة التدريجية للميثان إلى ثاني أكسيد الكربون والأمونيا إلى غاز النيتروجين ، والتي غيرت الغلاف الجوي بمرور الوقت من جو مختزل إلى جو مؤكسد. اقترح أوري أنه خلال فترة هروب الهيدروجين ، عندما كان الغلاف الجوي في حالة أكسدة متوسطة ، يمكن أن تتشكل المواد العضوية المعقدة على الأرض بكميات كبيرة. وفقًا لتقديراته ، كان المحيط ، على ما يبدو ، محلول واحد بالمائة من المركبات العضوية. وكانت النتيجة الحياة في أكثر أشكالها بدائية.

يُعتقد أن النظام الشمسي قد تشكل من سديم أولي ، سحابة ضخمة من الغاز والغبار. يقترب عمر الأرض ، كما تم تحديده على أساس عدد من التقديرات المستقلة ، من 4.5 مليار سنة. لمعرفة تكوين السديم الأولي ، من المنطقي للغاية دراسة الوفرة النسبية للعناصر الكيميائية المختلفة في النظام الشمسي الحديث. وفقًا للدراسات ، فإن العناصر الرئيسية - الهيدروجين والهيليوم - تشكل معًا أكثر من 98 ٪ من كتلة الشمس (99.9 ٪ من تركيبتها الذرية) وفي الواقع تشكل النظام الشمسي ككل. نظرًا لأن الشمس نجمة عادية والعديد من النجوم في المجرات الأخرى تنتمي إلى هذا النوع ، فإن تكوينها يميز عمومًا وفرة العناصر في الفضاء الخارجي. تشير الأفكار الحديثة حول تطور النجوم إلى أن الهيدروجين والهيليوم سادوا أيضًا في الشمس "الفتية" ، التي كانت قبل 4.5 مليار سنة.

العناصر الأربعة الرئيسية للأرض هي من بين العناصر التسعة الأكثر شيوعًا على الشمس ؛ من حيث التكوين ، يختلف كوكبنا اختلافًا كبيرًا عن الفضاء الخارجي ككل. (يمكن قول الشيء نفسه عن عطارد والزهرة والمريخ ؛ ومع ذلك ، لم يتم تضمين المشتري وزحل وأورانوس ونبتون في هذه القائمة.) تتكون الأرض بشكل أساسي من الحديد والأكسجين والسيليكون والمغنيسيوم. هناك عجز واضح في جميع عناصر الضوء المهمة بيولوجيًا (باستثناء الأكسجين) ، ومن اللافت للنظر ، وفقًا لنظرية أوبارين-يوري ، أنها ضرورية لبداية التطور الكيميائي. نظرًا لنقص العناصر الخفيفة وخاصة الغازات النبيلة ، فمن المنطقي أن نفترض أن الأرض تشكلت في الأصل بدون أي غلاف جوي على الإطلاق. باستثناء الهيليوم ، تمتلك جميع الغازات النبيلة - النيون والأرجون والكريبتون والزينون - جاذبية نوعية كافية لتتحملها جاذبية الأرض. الكريبتون والزينون ، على سبيل المثال ، أثقل من الحديد. نظرًا لأن هذه العناصر تشكل عددًا قليلاً جدًا من المركبات ، فلا بد أنها كانت موجودة في الغلاف الجوي البدائي للأرض كغازات ولا يمكنها الهروب عندما وصل الكوكب أخيرًا إلى حجمه الحالي. ولكن نظرًا لوجود عدد منها على الأرض أقل بملايين المرات منه على الشمس ، فمن الطبيعي أن نفترض أن كوكبنا لم يكن له أبدًا غلاف جوي مشابه في تكوينه للغلاف الجوي للشمس. تشكلت الأرض من مواد صلبة تحتوي فقط على كمية صغيرة من الغاز الممتص أو الممتص ، لذلك لم يكن هناك غلاف جوي في البداية. يبدو أن العناصر التي يتكون منها الغلاف الجوي الحديث ظهرت على الأرض البدائية في شكل مركبات كيميائية صلبة ؛ بعد ذلك ، تحت تأثير الحرارة الناتجة عن التحلل الإشعاعي أو إطلاق طاقة الجاذبية المصاحبة لتراكم الأرض ، تتحلل هذه المركبات مع تكوين الغازات. في عملية النشاط البركاني ، تسربت هذه الغازات من أحشاء الأرض ، مكونة جوًا بدائيًا.

لا يتعارض المحتوى العالي من الأرجون في الغلاف الجوي الحديث (حوالي 1٪) مع افتراض أن الغازات النبيلة كانت غائبة أصلاً في الغلاف الجوي. نظير الأرجون ، الشائع في الفضاء الخارجي ، له كتلة ذرية 36 ، بينما الكتلة الذرية للأرجون ، التي تشكلت في قشرة الأرض أثناء التحلل الإشعاعي للبوتاسيوم ، هي 40. المحتوى العالي بشكل غير طبيعي للأكسجين على الأرض (مقارنة بـ عناصر ضوئية أخرى) من خلال حقيقة أن هذا العنصر قادر على الاندماج مع العديد من العناصر الأخرى ، مكونًا مركبات صلبة ثابتة جدًا مثل السيليكات والكربونات ، والتي تشكل جزءًا من الصخور.

استندت افتراضات أوري حول الطبيعة المختزلة للغلاف الجوي البدائي إلى المحتوى العالي من الحديد على الأرض (35٪ من الكتلة الكلية). كان يعتقد أن الحديد ، الذي يتكون منه قلب الأرض الآن ، تم توزيعه في الأصل بشكل متساوٍ إلى حد ما في جميع أنحاء حجمه بالكامل. عندما ارتفعت درجة حرارة الأرض ، ذاب الحديد وتجمع في مركزها. ومع ذلك ، قبل حدوث ذلك ، تفاعل الحديد الموجود في الوشاح العلوي للأرض مع الماء (كان موجودًا على الأرض البدائية في شكل معادن رطبة مشابهة لتلك الموجودة في بعض النيازك) ؛ نتيجة لذلك ، تم إطلاق كميات هائلة من الهيدروجين في الغلاف الجوي البدائي.

لقد دعت الدراسات التي أجريت منذ أوائل الخمسينيات من القرن الماضي إلى التشكيك في عدد من أحكام السيناريو الموصوف. يعرب بعض علماء الكواكب عن شكوكهم في أن الحديد المركّز الآن في قشرة الأرض يمكن أن يتوزع بالتساوي في جميع أنحاء حجم الكوكب بأكمله. إنهم يميلون إلى الاعتقاد بأن التراكم حدث بشكل غير متساو وأن الحديد يتكثف من السديم قبل العناصر الأخرى التي تشكل الآن غطاء وقشرة الأرض. مع التراكم غير المتكافئ ، يجب أن يكون محتوى الهيدروجين الحر في الغلاف الجوي البدائي أقل مما في حالة عملية موحدة. يفضل علماء آخرون التراكم ، لكن المضي قدمًا بطريقة لا ينبغي أن تؤدي إلى تكوين جو مختزل. باختصار ، في السنوات الأخيرة ، تم تحليل نماذج مختلفة لتكوين الأرض ، بعضها أكثر ، والبعض الآخر أقل اتساقًا مع الأفكار حول الطبيعة التصالحية للغلاف الجوي المبكر.

ترتبط محاولات استعادة الأحداث التي وقعت في فجر تكوين النظام الشمسي حتماً بالعديد من الشكوك. الفترة الزمنية بين أصل الأرض وتشكيل أقدم الصخور التي يمكن تأريخها جيولوجيًا ، والتي حدثت خلالها التفاعلات الكيميائية التي أدت إلى نشوء الحياة ، هي 700 مليون سنة. أظهرت التجارب المعملية أن البيئة التصالحية ضرورية لتركيب مكونات النظام الجيني ؛ لذلك ، يمكن القول أنه منذ نشأة الحياة على الأرض ، يمكن أن يعني هذا ما يلي: إما أن الغلاف الجوي البدائي كان له طابع مختزل ، أو أن المركبات العضوية اللازمة لأصل الحياة تم إحضارها إلى الأرض من مكان ما. نظرًا لأن النيازك تجلب اليوم مجموعة متنوعة من المواد العضوية إلى الأرض ، فإن الاحتمال الأخير لا يبدو رائعًا تمامًا. ومع ذلك ، يبدو أن النيازك لا تحتوي على جميع المواد اللازمة لبناء نظام وراثي. على الرغم من أن المواد النيزكية ربما ساهمت بشكل كبير في المجموعة الإجمالية للمركبات العضوية على الأرض البدائية ، إلا أنه يبدو في الوقت الحالي أنه من المعقول أن تكون الظروف على الأرض نفسها ذات طبيعة مختزلة لدرجة أن تكون المادة العضوية ، والتي أدى إلى ظهور الحياة ، أصبح ممكنا.

أظهر علماء الأحياء الحديثون أن الحياة ظاهرة كيميائية تختلف عن العمليات الكيميائية الأخرى في إظهار الخصائص الجينية. في جميع النظم الحية المعروفة ، تعمل الأحماض النووية والبروتينات كناقلات لهذه الخصائص. إن تشابه الأحماض النووية والبروتينات والآليات الجينية التي تعمل على أساسها في الكائنات الحية من مختلف الأنواع يترك القليل من الشك في أن جميع الكائنات الحية التي تعيش الآن على الأرض مرتبطة بسلسلة تطورية تربطها أيضًا بالأنواع الماضية والمنقرضة. هذا التطور هو نتيجة طبيعية وحتمية لعمل النظم الجينية. وهكذا ، على الرغم من التنوع اللامتناهي ، فإن جميع الكائنات الحية على كوكبنا تنتمي إلى نفس العائلة. يوجد في الواقع شكل واحد فقط من أشكال الحياة على الأرض ، والذي كان من الممكن أن يكون قد نشأ مرة واحدة فقط.

العنصر الرئيسي للكيمياء الحيوية الأرضية هو الكربون. الخصائص الكيميائية لهذا العنصر تجعله مناسبًا بشكل خاص لتشكيل نوع المعلومات الكبيرة من الجزيئات الغنية اللازمة لبناء أنظمة وراثية ذات إمكانيات تطورية غير محدودة تقريبًا. الفضاء أيضًا غني جدًا بالكربون ، ويشير عدد من البيانات (نتائج التجارب المعملية ، وتحليلات النيازك والتحليل الطيفي للفضاء بين النجوم) إلى أن تكوين المركبات العضوية ، مثل تلك التي تشكل جزءًا من المادة الحية ، يحدث بسهولة تامة و على نطاق واسع في الكون. لذلك من المحتمل أنه إذا وجدت الحياة في مكان آخر في الكون ، فإنها أيضًا مبنية على كيمياء الكربون.

لا يمكن أن تحدث العمليات الكيميائية الحيوية القائمة على كيمياء الكربون إلا عندما يتم الجمع بين ظروف معينة من درجة الحرارة والضغط على الكوكب ، فضلاً عن وجود مصدر مناسب للطاقة والغلاف الجوي والمذيبات. على الرغم من أن الماء يلعب دور المذيب في الكيمياء الحيوية الأرضية ، فمن الممكن ، وإن لم يكن بالضرورة ، أن تكون المذيبات الأخرى متورطة في العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث على الكواكب الأخرى.

معايير إمكانية نشوء الحياة

1. درجة الحرارة والضغط

إذا كان الافتراض القائل بأن الحياة يجب أن تقوم على كيمياء الكربون صحيحًا ، فمن الممكن تحديد الشروط المحددة بدقة لأي بيئة قادرة على دعم الحياة. بادئ ذي بدء ، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة حد استقرار الجزيئات العضوية. إن تحديد حد درجة الحرارة ليس بالأمر السهل ، لكن الأرقام الدقيقة غير مطلوبة. نظرًا لأن تأثيرات درجة الحرارة والضغط مترابطة ، يجب النظر إليها معًا. بافتراض وجود ضغط يبلغ حوالي 1 atm (كما هو الحال على سطح الأرض) ، يمكن للمرء تقدير الحد الأقصى لدرجة الحرارة للحياة ، بالنظر إلى أن العديد من الجزيئات الصغيرة التي يتكون منها النظام الجيني ، مثل الأحماض الأمينية ، تتفكك بسرعة عند درجة حرارة 200-300 درجة مئوية. بناءً على ذلك ، يمكن استنتاج أن المناطق التي تزيد درجات الحرارة فيها عن 250 درجة مئوية غير مأهولة. (ومع ذلك ، لا يعني هذا أن الحياة تحددها الأحماض الأمينية فقط ؛ لقد اخترناها فقط كممثلين نموذجيين للجزيئات العضوية الصغيرة.) من المؤكد تقريبًا أن الحد الأقصى لدرجة الحرارة الفعلية للحياة أقل من هذا ، نظرًا لأن الجزيئات الكبيرة ذات البنية المعقدة ثلاثية الأبعاد ، ولا سيما البروتينات المبنية من الأحماض الأمينية ، كقاعدة عامة ، تكون أكثر حساسية للحرارة من الجزيئات الصغيرة. بالنسبة للحياة على سطح الأرض ، يقترب الحد الأقصى لدرجة الحرارة من 100 درجة مئوية ، ويمكن لبعض أنواع البكتيريا في ظل هذه الظروف البقاء على قيد الحياة في الينابيع الساخنة. ومع ذلك ، فإن الغالبية العظمى من الكائنات الحية تموت عند درجة الحرارة هذه.

قد يبدو غريباً أن الحد الأعلى لدرجة الحرارة للحياة قريب من نقطة غليان الماء. أليست هذه مصادفة على وجه التحديد إلى حقيقة أن الماء السائل لا يمكن أن يوجد عند درجة حرارة أعلى من درجة غليانه (100 درجة مئوية على سطح الأرض) ، وليس بسبب بعض الخصائص الخاصة للمادة الحية نفسها؟

منذ عدة سنوات ، اقترح توماس دي بروك ، الخبير في البكتيريا المحبة للحرارة ، أنه يمكن العثور على الحياة أينما وجدت المياه السائلة ، بغض النظر عن درجة حرارتها. لرفع درجة غليان الماء ، تحتاج إلى زيادة الضغط ، كما يحدث ، على سبيل المثال ، في قدر ضغط محكم الإغلاق. التسخين المعزز يجعل الماء يغلي بشكل أسرع دون تغيير درجة حرارته. تم العثور على الظروف الطبيعية التي يوجد فيها الماء السائل عند درجة حرارة أعلى من نقطة الغليان العادية في مناطق النشاط الحراري الأرضي تحت الماء ، حيث تنفجر المياه شديدة الحرارة من باطن الأرض تحت تأثير الضغط الجوي وضغط طبقة مياه المحيط. في عام 1982 ، اكتشف K.O. Stetter البكتيريا على عمق يصل إلى 10 أمتار في منطقة النشاط الحراري الأرضي ، حيث كانت درجة الحرارة المثلى للتطوير 105 درجة مئوية. بما أن الضغط تحت الماء على عمق 10 أمتار هو 1 ضغط جوي ، بلغ الضغط الكلي عند هذا العمق 2 ضغط جوي. درجة غليان الماء عند هذا الضغط هي 121 درجة مئوية.

وبالفعل أظهرت القياسات أن درجة حرارة الماء في هذا المكان كانت 103 درجة مئوية. لذلك ، فإن الحياة ممكنة أيضًا في درجات حرارة أعلى من درجة غليان الماء العادية.

من الواضح أن البكتيريا التي يمكن أن توجد عند درجات حرارة حوالي 100 درجة مئوية لديها "سر" تفتقر إليه الكائنات الحية العادية. نظرًا لأن هذه الأشكال المحبة للحرارة تنمو بشكل سيئ في درجات حرارة منخفضة أو لا تنمو على الإطلاق ، فمن العدل أن نفترض أن البكتيريا العادية لها أيضًا "سرها" الخاص بها. الخاصية الرئيسية التي تحدد القدرة على البقاء في درجات حرارة عالية هي القدرة على إنتاج مكونات خلوية مقاومة للحرارة ، وخاصة البروتينات والأحماض النووية وأغشية الخلايا. تخضع بروتينات الكائنات الحية العادية عند درجات حرارة حوالي 60 درجة مئوية لتغيرات هيكلية سريعة ولا رجعة فيها ، أو تمسخ. مثال على ذلك هو تخثر زلال بيض الدجاج (بياض البيض) أثناء الطهي. لا تتعرض بروتينات البكتيريا التي تعيش في الينابيع الحارة لمثل هذه التغييرات حتى درجة حرارة 90 درجة مئوية. تخضع الأحماض النووية أيضًا للتمسخ الحراري. ثم ينقسم جزيء الحمض النووي إلى خيوطه المكونة. يحدث هذا عادة في نطاق درجة حرارة 85-100 درجة مئوية ، اعتمادًا على نسبة النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي.

يكسر التمسخ البنية ثلاثية الأبعاد للبروتينات (الفريدة لكل بروتين) الضروري لأداء وظائفه مثل التحفيز. هذا الهيكل مدعوم بمجموعة كاملة من الروابط الكيميائية الضعيفة ، ونتيجة لذلك يتناسب تسلسل الأحماض الأمينية الخطية التي تشكل البنية الأساسية لجزيء البروتين مع خاصية التشكل الخاصة المميزة لهذا البروتين. تتشكل الروابط التي تدعم الهيكل ثلاثي الأبعاد بين الأحماض الأمينية الموجودة في أجزاء مختلفة من جزيء البروتين. يمكن أن تؤدي طفرات الجين الذي يحتوي على معلومات حول خصائص تسلسل الأحماض الأمينية لبروتين معين إلى تغيير في تكوين الأحماض الأمينية ، والتي بدورها تؤثر غالبًا على ثباتها الحراري. تفتح هذه الظاهرة فرصًا لتطوير البروتينات المقاومة للحرارة. يبدو أن التركيب الجزيئي الذي يضمن الاستقرار الحراري للأحماض النووية وأغشية الخلايا للبكتيريا التي تعيش في الينابيع الساخنة يتم تحديده أيضًا وراثيًا.

نظرًا لأن الزيادة في الضغط تمنع الماء من الغليان عند نقطة الغليان العادية ، فيمكنه أيضًا منع بعض الأضرار التي تلحق بالجزيئات البيولوجية المرتبطة بالتعرض لدرجات حرارة عالية. على سبيل المثال ، يؤدي ضغط عدة مئات من الغلاف الجوي إلى كبت التمسخ الحراري للبروتينات. ويفسر ذلك حقيقة أن التمسخ يؤدي إلى فك التركيب الحلزوني لجزيء البروتين ، مصحوبًا بزيادة في الحجم. عن طريق منع تمدد الحجم ، يمنع الضغط تمسخ. عند ضغوط أعلى بكثير ، 5000 ضغط جوي أو أكثر ، يصبح هو نفسه سبب تمسخ الطبيعة. آلية هذه الظاهرة ، التي تقترح التدمير الانضغاطي لجزيء البروتين ، لم تتضح بعد. يؤدي تأثير الضغط المرتفع جدًا أيضًا إلى زيادة الاستقرار الحراري للجزيئات الصغيرة ، حيث يمنع الضغط العالي الزيادة في الحجم ، ويرجع ذلك في هذه الحالة إلى تكسر الروابط الكيميائية. على سبيل المثال ، عند الضغط الجوي ، تتحلل اليوريا بسرعة عند 130 درجة مئوية ، ولكنها تظل مستقرة لمدة ساعة على الأقل عند 200 درجة مئوية و 29000 ضغط جوي.

تتصرف الجزيئات في المحلول بشكل مختلف تمامًا. عند التفاعل مع المذيب ، غالبًا ما تتحلل عند درجة حرارة عالية. الاسم الشائع لمثل هذه التفاعلات هو الذوبان. إذا كان المذيب هو الماء ، فإن التفاعل يسمى التحلل المائي.

التحلل المائي هو العملية الرئيسية التي يتم من خلالها تدمير البروتينات والأحماض النووية والعديد من الجزيئات البيولوجية المعقدة الأخرى في الطبيعة. يحدث التحلل المائي ، على سبيل المثال ، في عملية الهضم عند الحيوانات ، ولكنه يحدث أيضًا خارج الأنظمة الحية ، بشكل تلقائي ، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة. تؤدي المجالات الكهربائية التي تنشأ أثناء تفاعلات التحلل إلى انخفاض في حجم المحلول عن طريق الاحتكاك الكهربائي ، أي ربط جزيئات المذيبات المجاورة. لذلك ، ينبغي توقع أن يؤدي الضغط المرتفع إلى تسريع عملية التحلل ، والتجارب تؤكد ذلك.

نظرًا لأننا نعتقد أن العمليات الحيوية لا يمكن أن تحدث إلا في المحاليل ، فهذا يعني أن الضغط العالي لا يمكن أن يرفع الحد الأعلى لدرجة الحرارة للحياة ، على الأقل في المذيبات القطبية مثل الماء والأمونيا. ربما تكون درجات الحرارة حول 100 درجة مئوية هي الحد الطبيعي. كما سنرى ، فإن هذا يستثني العديد من الكواكب في النظام الشمسي من اعتبارها موائل محتملة.

2. الغلاف الجوي

الشرط التالي الضروري لاستيعاب الكوكب هو وجود الغلاف الجوي. المركبات البسيطة بما فيه الكفاية من العناصر الخفيفة ، والتي ، وفقًا لافتراضاتنا ، تشكل أساس المادة الحية ، كقاعدة عامة ، متقلبة ، أي أنها في حالة غازية في نطاق واسع من درجات الحرارة. على ما يبدو ، يتم إنتاج هذه المركبات بالضرورة في عمليات التمثيل الغذائي للكائنات الحية ، وكذلك أثناء التأثيرات الحرارية والكيميائية الضوئية على الكائنات الحية الميتة ، والتي يصاحبها إطلاق الغازات في الغلاف الجوي. هذه الغازات ، والتي من أبسط الأمثلة على الأرض هي ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) وبخار الماء والأكسجين ، يتم تضمينها في النهاية في تداول المواد التي تحدث في الطبيعة الحية. إذا لم تستطع جاذبية الأرض الاحتفاظ بها ، فسوف تهرب إلى الفضاء الخارجي ، وفي النهاية استنفد كوكبنا "احتياطياته" من العناصر الخفيفة وستتوقف الحياة عليه. وهكذا ، إذا نشأت الحياة على جسم كوني ، لم يكن مجال الجاذبية فيه قويًا بما يكفي ليحافظ على الغلاف الجوي ، فلن يمكن أن يستمر لفترة طويلة.

لقد تم اقتراح أن الحياة يمكن أن توجد تحت سطح الأجرام السماوية مثل القمر ، والتي إما أن تكون نادرة للغاية أو لا تحتوي على أي غلاف جوي على الإطلاق. يعتمد هذا الافتراض على حقيقة أنه يمكن التقاط الغازات بواسطة الطبقة تحت السطحية ، والتي تصبح الموطن الطبيعي للكائنات الحية. ولكن نظرًا لأن أي موطن نشأ تحت سطح الكوكب محروم من المصدر الرئيسي للطاقة بيولوجيًا المهم - الشمس ، فإن مثل هذا الافتراض يستبدل مشكلة واحدة بأخرى. تحتاج الحياة إلى تدفق مستمر لكل من المادة والطاقة ، ولكن إذا كانت المادة متورطة في الدوران (وهذا هو سبب الحاجة إلى الغلاف الجوي) ، فإن الطاقة ، وفقًا للقوانين الأساسية للديناميكا الحرارية ، تتصرف بشكل مختلف. المحيط الحيوي قادر على العمل طالما أنه مزود بالطاقة ، على الرغم من أن مصادره المختلفة ليست مكافئة. على سبيل المثال ، النظام الشمسي غني جدًا بالطاقة الحرارية - يتم توليد الحرارة في باطن العديد من الكواكب ، بما في ذلك الأرض. ومع ذلك ، لا نعرف عن الكائنات الحية التي يمكنها استخدامها كمصدر للطاقة لعمليات حياتها. من أجل استخدام الحرارة كمصدر للطاقة ، يجب أن يعمل الجسم على الأرجح كمحرك حراري ، أي نقل الحرارة من منطقة ذات درجة حرارة عالية (على سبيل المثال ، من أسطوانة محرك بنزين) إلى منطقة ذات درجة حرارة منخفضة (إلى مشعاع) ). في هذه العملية ، يتم تحويل جزء من الحرارة المنقولة إلى عمل. ولكن من أجل أن تكون كفاءة هذه المحركات الحرارية عالية بما فيه الكفاية ، يلزم ارتفاع درجة حرارة "السخان" ، وهذا يخلق على الفور صعوبات هائلة لأنظمة المعيشة ، لأنه يؤدي إلى العديد من المشاكل الإضافية.

لا تسبب أشعة الشمس أي من هذه المشاكل. تعد الشمس مصدرًا ثابتًا للطاقة لا ينضب تقريبًا ، ويمكن استخدامه بسهولة في العمليات الكيميائية في أي درجة حرارة. تعتمد الحياة على كوكبنا كليًا على الطاقة الشمسية ، لذلك من الطبيعي أن نفترض أنه لا يوجد مكان آخر في النظام الشمسي يمكن أن تتطور فيه الحياة دون الاستهلاك المباشر أو غير المباشر لهذا النوع من الطاقة.

لا يغير جوهر الأمر وحقيقة أن بعض البكتيريا قادرة على العيش في الظلام ، باستخدام مواد غير عضوية فقط للتغذية ، وثاني أكسيد الكربون كمصدر وحيد للكربون. تحصل هذه الكائنات ، التي تسمى chemolithoautotrophs (والتي تعني حرفياً إطعام نفسها على مواد كيميائية غير عضوية) ، على الطاقة اللازمة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مادة عضوية عن طريق أكسدة الهيدروجين أو الكبريت أو أي مواد غير عضوية أخرى. لكن مصادر الطاقة هذه ، على عكس الشمس ، قد نضبت وبعد استخدامها لا يمكن استعادتها دون مشاركة الطاقة الشمسية. وهكذا ، يتشكل الهيدروجين ، وهو مصدر مهم للطاقة لبعض المواد المغذية الكيميائية ، في ظل ظروف لاهوائية (على سبيل المثال ، في المستنقعات ، في قاع البحيرات ، أو في الجهاز الهضمي للحيوانات) عن طريق التحلل الجرثومي للمواد النباتية ، والتي هي نفسها ، من بالطبع ، تتشكل في عملية التمثيل الضوئي. تستخدم Chemolithoautotrophs هذا الهيدروجين لإنتاج الميثان والمواد اللازمة لحياة الخلية من ثاني أكسيد الكربون. يدخل الميثان إلى الغلاف الجوي حيث يتحلل تحت تأثير أشعة الشمس ليشكل الهيدروجين ومنتجات أخرى. يحتوي الغلاف الجوي للأرض على الهيدروجين بتركيز 0.5 لكل مليون جزء ؛ يتكون معظمها تقريبًا من الميثان الذي تطلقه البكتيريا. ينبعث الهيدروجين والميثان أيضًا في الغلاف الجوي أثناء الانفجارات البركانية ، ولكن بكميات أقل بما لا يقاس. مصدر مهم آخر للهيدروجين في الغلاف الجوي هو الطبقات العليا من الغلاف الجوي ، حيث يتحلل بخار الماء تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية الشمسية مع إطلاق ذرات الهيدروجين التي تهرب إلى الفضاء الخارجي.

العديد من أنواع الأسماك الحيوانية المختلفة ، والرخويات البحرية ، وبلح البحر ، والديدان العملاقة ، وما إلى ذلك ، والتي وجدت أنها تعيش بالقرب من الينابيع الحارة الموجودة على عمق 2500 متر في المحيط الهادئ ، تُنسب أحيانًا إلى القدرة على الوجود بشكل مستقل عن الطاقة الشمسية طاقة. العديد من هذه المناطق معروفة: واحدة بالقرب من أرخبيل غالاباغوس ، والأخرى - على مسافة حوالي 21 درجة إلى الشمال الغربي ، قبالة سواحل المكسيك. في أعماق المحيط ، من الواضح أن الإمدادات الغذائية شحيحة ، واكتشاف عام 1977 لأول مرة من هذا النوع أثار على الفور مسألة مصدر طعامهم. يبدو أن أحد الاحتمالات هو استخدام المادة العضوية التي تتراكم في قاع المحيط ، والنفايات الناتجة عن النشاط البيولوجي في الطبقة السطحية ؛ يتم نقلها إلى مناطق النشاط الحراري الأرضي عن طريق التيارات الأفقية الناتجة عن التصريف الرأسي للمياه الساخنة. تؤدي الحركة التصاعدية للمياه شديدة السخونة إلى تكوين تيارات باردة أفقية قريبة من القاع موجهة نحو مكان الإطلاق. من المفترض أنه بهذه الطريقة تتراكم هنا البقايا العضوية.

أصبح مصدر آخر للمغذيات معروفًا بعد أن وجد أن مياه الينابيع الحرارية تحتوي على كبريتيد الهيدروجين (H 2S). لا يستبعد أن توجد البكتيريا الكيمياوية التغذوية في بداية السلسلة الغذائية. كما أوضحت دراسات أخرى ، فإن المواد الكيميائية المغذية هي بالفعل المصدر الرئيسي للمواد العضوية في النظام البيئي للينابيع الحرارية.

نظرًا لأن كبريتيد الهيدروجين المتكون في أعماق الأرض بمثابة "وقود" لهذه المجتمعات في أعماق البحار ، فإنها تعتبر عادةً أنظمة حية يمكنها الاستغناء عن الطاقة الشمسية. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا تمامًا ، لأن الأكسجين المستخدم من قبلهم لأكسدة "الوقود" هو نتاج التحولات الكيميائية الضوئية. لا يوجد سوى مصدرين مهمين للأكسجين الحر على الأرض ، وكلاهما مرتبطان بنشاط الشمس.

يلعب المحيط دورًا مهمًا في حياة النظام البيئي لأعماق البحار ، لأنه يوفر بيئة للكائنات الحرارية التي بدونها لا يمكن أن توجد. لا يزودهم المحيط بالأكسجين فحسب ، بل يوفر لهم أيضًا جميع العناصر الغذائية الضرورية ، باستثناء كبريتيد الهيدروجين. يزيل النفايات. كما أنه يسمح لهذه الكائنات بالانتقال إلى مناطق جديدة ، وهو أمر ضروري لبقائها على قيد الحياة ، حيث أن المصادر قصيرة العمر - وفقًا للتقديرات ، لا يتجاوز عمرها 10 سنوات. المسافة بين الينابيع الحرارية الفردية في منطقة واحدة من المحيط هي 5-10 كم.

3. مذيب

في الوقت الحاضر ، من المقبول عمومًا أن وجود مذيب من نوع أو آخر هو أيضًا شرط ضروري للحياة. العديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الأنظمة الحية ستكون مستحيلة بدون مذيب. على الأرض ، هذا المذيب البيولوجي هو الماء. إنه المكون الرئيسي للخلايا الحية وأحد أكثر المركبات شيوعًا على سطح الأرض. نظرًا لحقيقة أن العناصر الكيميائية التي تشكل الماء منتشرة على نطاق واسع في الفضاء الخارجي ، فإن الماء هو بلا شك أحد أكثر المركبات شيوعًا في الكون. لكن على الرغم من وفرة المياه في كل مكان. الأرض هي الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي يحتوي على محيط على سطحه ؛ هذه حقيقة مهمة سنعود إليها لاحقًا.

يحتوي الماء على عدد من الخصائص الخاصة وغير المتوقعة ، وبفضله يمكن أن يكون بمثابة مذيب بيولوجي - الموطن الطبيعي للكائنات الحية. تحدد هذه الخصائص دورها الرئيسي في استقرار درجة حرارة الأرض. وتشمل هذه الخصائص: درجة انصهار عالية (انصهار) وغليان ؛ سعة حرارية عالية مجموعة واسعة من درجات الحرارة التي يبقى فيها الماء في حالة سائلة ؛ ثابت عازل كبير (وهو مهم جدًا للمذيب) ؛ القدرة على التوسع بالقرب من نقطة التجمد. تم تطوير هذه القضايا بشكل شامل ، ولا سيما في أعمال L.J. هندرسون (1878-1942) ، أستاذ الكيمياء بجامعة هارفارد.

أظهرت الأبحاث الحديثة أن هذه الخصائص غير العادية للماء ترجع إلى قدرة جزيئاته على تكوين روابط هيدروجينية مع بعضها البعض ومع الجزيئات الأخرى التي تحتوي على ذرات الأكسجين أو النيتروجين. في الواقع ، يتكون الماء السائل من مجاميع تترابط فيها الجزيئات الفردية معًا بواسطة روابط هيدروجينية. لهذا السبب ، عند مناقشة مسألة المذيبات غير المائية التي يمكن أن تستخدمها الأنظمة الحية في عوالم أخرى ، يتم إيلاء اهتمام خاص للأمونيا (NH 3) ، والتي تشكل أيضًا روابط هيدروجينية وهي مشابهة في العديد من الخصائص للماء. كما تم ذكر المواد الأخرى القادرة على تكوين روابط هيدروجينية ، ولا سيما حمض الهيدروفلوريك (HF) وسيانيد الهيدروجين (HCN). ومع ذلك ، من غير المرجح أن يكون المركبان الأخيران مرشحين لهذا الدور. الفلور عنصر نادر: هناك 10000 ذرة أكسجين لكل ذرة فلور في الكون المرئي ، لذلك من الصعب تخيل الظروف على أي كوكب تفضل تكوين محيط يتكون من HF بدلاً من H 2 O. أما بالنسبة لسيانيد الهيدروجين (HCN) ، توجد العناصر المكونة له بكثرة في الفضاء الخارجي ، لكن هذا المركب ليس مستقرًا من الناحية الديناميكية الحرارية بدرجة كافية. لذلك ، من غير المحتمل أن تتراكم بكميات كبيرة على الإطلاق على أي كوكب ، على الرغم من أنه ، كما قلنا سابقًا ، يعتبر HCN وسيطًا مهمًا (وإن كان مؤقتًا) في التوليف قبل البيولوجي للمواد العضوية.

تتكون الأمونيا من عناصر شائعة إلى حد ما ، وعلى الرغم من أنها أقل ثباتًا من الماء ، إلا أنها لا تزال مستقرة بدرجة كافية ليتم اعتبارها مذيبًا بيولوجيًا محتملاً. عند ضغط 1 atm ، يكون في حالة سائلة في نطاق درجة حرارة 78-33 درجة مئوية. هذه الفترة (45 درجة) أضيق بكثير من الفترة المقابلة للماء (100 درجة مئوية) ، لكنها تغطي تلك المنطقة من مقياس درجة الحرارة حيث لا يمكن أن يعمل الماء كمذيب. بالنظر إلى الأمونيا ، أشار هندرسون إلى أن هذا هو المركب الوحيد المعروف الذي ، كمذيب بيولوجي ، يقترب من الماء في خواصه. لكن في النهاية تراجع العالم عن بيانه للأسباب التالية. أولاً ، لا يمكن للأمونيا أن تتراكم بكميات كافية على سطح أي كوكب ؛ ثانيًا ، على عكس الماء ، لا يتمدد عند درجة حرارة قريبة من نقطة التجمد (ونتيجة لذلك يمكن أن تظل كتلته بالكامل في حالة صلبة ومجمدة) ، وأخيراً ، اختياره كمذيب يلغي فوائد استخدام الأكسجين ككاشف بيولوجي. لم يعبر هندرسون عن رأي محدد حول الأسباب التي من شأنها منع الأمونيا من التراكم على سطح الكواكب ، ولكن مع ذلك اتضح أنه كان على حق. يتم تدمير الأمونيا بسهولة أكبر عن طريق الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس أكثر من الماء ، أي أن جزيئاتها تتحلل تحت تأثير الإشعاع ذي الطول الموجي الأطول ، وتحمل طاقة أقل ، والتي يتم تمثيلها على نطاق واسع في الطيف الشمسي. الهيدروجين المتكون في هذا التفاعل يهرب من الكواكب (باستثناء الكواكب الأكبر) إلى الفضاء الخارجي ، بينما يبقى النيتروجين. يتم تدمير الماء أيضًا في الغلاف الجوي تحت تأثير الإشعاع الشمسي ، ولكن الطول الموجي أقصر بكثير فقط من الطول الموجي الذي يدمر الأمونيا ، وينطلق الأكسجين (O 2) والأوزون (O 3) خلال هذا الشكل شاشة تحمي الأرض بشكل فعال للغاية من الأشعة فوق البنفسجية القاتلة - الإشعاع. وبالتالي ، فإن التدمير الضوئي لبخار الماء في الغلاف الجوي محدود ذاتيًا. في حالة الأمونيا ، لا يتم ملاحظة هذه الظاهرة.

هذا المنطق لا ينطبق على كواكب مثل المشتري. نظرًا لوجود الهيدروجين بكثرة في الغلاف الجوي لهذا الكوكب ، لكونه مكونًا ثابتًا ، فمن المعقول افتراض وجود الأمونيا هناك. تم تأكيد هذه الافتراضات من خلال الدراسات الطيفية للمشتري وزحل. من غير المحتمل أن تحتوي هذه الكواكب على أمونيا سائلة ، لكن وجود سحب الأمونيا المكونة من بلورات مجمدة أمر ممكن تمامًا.

بالنظر إلى قضية المياه بالمعنى الواسع ، ليس لدينا الحق في التأكيد المسبق أو إنكار أن الماء كمذيب بيولوجي يمكن استبداله بمركبات أخرى. عند مناقشة هذه المشكلة ، غالبًا ما يكون هناك ميل لتبسيطها ، لأنه ، كقاعدة عامة ، يتم أخذ الخصائص الفيزيائية للمذيبات البديلة فقط في الاعتبار. في الوقت نفسه ، فإن حقيقة أن هندرسون لاحظ ، وهي أن الماء لا يخدم فقط كمذيب ، ولكن أيضًا كمشارك نشط في التفاعلات الكيميائية الحيوية ، يتم التقليل من شأنها أو تجاهلها تمامًا. العناصر التي يتكون منها الماء "مغروسة" في مواد الكائنات الحية عن طريق التحلل المائي أو التمثيل الضوئي في النباتات الخضراء (انظر التفاعل 4). يجب بالضرورة أن يكون التركيب الكيميائي لمادة حية يعتمد على مذيب مختلف ، مثل البيئة البيولوجية بأكملها ، مختلفًا. بعبارة أخرى ، فإن تغيير المذيب يترتب عليه حتما عواقب وخيمة للغاية. لم يحاول أحد أن يتخيلهم بجدية. هذه المحاولة بالكاد تكون معقولة ، لأنها ليست أكثر ولا أقل من مشروع لعالم جديد ، وهذا تدريب مشكوك فيه للغاية. حتى الآن ، لم نتمكن حتى من الإجابة على سؤال حول إمكانية الحياة بدون ماء ، ولن نعرف شيئًا عن هذا إلا بصعوبة حتى نجد مثالًا على الحياة بلا ماء.

هل يمكن أن تنفجر

البحر الاسود؟

في عام 1891 ، رفع البروفيسور أ. ليبيدينتسيف أول عينة مياه من أعماق البحر الأسود. أظهر الاختبار أن الماء تحت 183 مترًا مشبع بكبريتيد الهيدروجين. أكدت الدراسات اللاحقة أن البحر الأسود هو أكبر حوض لكبريتيد الهيدروجين في العالم. منذ 3500 - 4000 سنة لم يكن هناك مضيق جبل طارق ، وكان البحر الأبيض المتوسط ​​مقسماً إلى حوضين: البحر الخارجي إلى الغرب من صقلية والبحر الداخلي إلى الشرق منه. كانت مستويات هذه البحار أقل بكثير مما هي عليه اليوم. في ذلك الوقت ، كان البحر الأسود (Euxine Pontus) عبارة عن مياه عذبة ، وكان الطعام الرئيسي لهذه البحار يمر عبر مضيق البوسفور (البوسفور) بسبب التدفق الأكبر لأنهار حوض البحر الأسود. قبل 3500 عام ، كانت هناك تحركات كبيرة لقشرة أوروبا في الاتجاه الغربي ، وتشكل مضيق جبل طارق ، ورفعت المياه المالحة للمحيط مستويات هذه البحار إلى يومنا هذا.

هلكت أغنى نباتات وحيوانات المياه العذبة في البحر الأسود وغرقت في القاع. أدى تحلل المواد البروتينية في القاع إلى تشبع المياه السفلية بكبريتيد الهيدروجين والميثان. بعد هذا الحدث ارتفع مستوى كبريتيد الهيدروجين وظل في عصرنا على عمق 200-100 متر. في أغسطس 1982 ، في الجزء الشرقي من البحر ، تم اكتشاف كبريتيد الهيدروجين على عمق 60 مترًا ، وبلغ قطر "قبة" ارتفاعها 120 كيلومترًا. في الخريف ، انخفض مستوى كبريتيد الهيدروجين إلى 150 مترًا. يشير هذا إلى إطلاق كبير لكبريتيد الهيدروجين من الأعماق نتيجة لزلزال وقع في جزء من قاع البحر.

هناك فرضيات مختلفة فيما يتعلق بأسباب احتواء كبريتيد الهيدروجين في العمق. وفقًا لبعض العلماء ، فإن كبريتيد الهيدروجين في حالة مذابة يمنع ضغطًا كبيرًا فقط من طبقات الماء التي تعلوها (10-20 ضغط جوي). إذا قمت بإزالة هذا "الفلين" ، فسوف "يغلي" الماء ، وسيتم إطلاق كبريتيد الهيدروجين على شكل غاز بسرعة (على غرار زجاجة المياه الغازية).

منذ 10 سنوات ، نتيجة لزلزال في منطقة بحيرة أفريقية صغيرة ، انطلق منها كبريتيد الهيدروجين. وانتشر الغاز في طبقة بطول مترين ثلاثة أمتار على طول الضفاف ، مما أدى إلى موت جميع الكائنات الحية من الاختناق. أتذكر أيضًا قصة شهود عيان على زلزال القرم عام 1927. ثم اندلعت عاصفة رعدية ، وظهرت ألسنة اللهب في البحر لنظرة مفاجئة لسكان يالطا - اشتعلت النيران في البحر! وبالتالي ، فإن وجود كبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود يشكل خطرا جسيما للغاية على سكان دول حوضه.

هذا الخطر كبير بشكل خاص للمناطق الساحلية ذات المرتفعات المنخفضة ، مثل كولشيس. في كولشيس ، حدثت زلازل شديدة الشدة في عام 1614 (تدمير مجمع تسيش) ، في أعوام 1785 و 1905 و 1958 و 1959. لحسن الحظ ، لم يؤثر كل منهم في قاع البحر. والأكثر خطورة هو الوضع في شبه جزيرة القرم (تميل شبه جزيرة القرم إلى الانزلاق نحو البحر) وعلى طول ساحل تركيا ، حيث توجد صدوع قشرية متحركة. هناك طريقة واحدة فقط لتقليل خطر "انفجار" البحر الأسود من خلال الاستخدام الاقتصادي المكثف لكبريتيد الهيدروجين كوقود. سيوفر ضخ المياه العميقة من خلال خزانات الترسيب كميات غير محدودة من الغاز يمكن استخدامها في محطات الطاقة الحرارية مع جرعاتها المقاومة للانفجار. مع هذا الاحتراق المركزي لكبريتيد الهيدروجين ، من الممكن حل مشكلة استخدام نفايات الاحتراق المحتوية على الكبريت دون الإضرار بالبيئة. رسم المؤتمر الدولي "Eco - Black Sea-90" صورة مهددة للضغط البشري على النظام البيئي للبحر - فقط نهر الدانوب ونهر الدنيبر يحملان سنويًا 30 طنًا من الزئبق والسموم الأخرى إلى البحر. انخفضت المخزونات السمكية في البحر عشرة أضعاف. فيما يتعلق بالبحر الأبيض المتوسط ​​، يتم تنفيذ "الخطة الزرقاء" تحت رعاية الأمم المتحدة. 110 جامعات ومنظمات أخرى في أوروبا مرتبطة بها. فقط البحر الأسود ليس لديه خطة إنقاذ واحدة. وهناك حاجة ماسة إليه.

أسباب تكون كبريتيد الهيدروجين في الماء.

كبريتيد الهيدروجين ومركبات الكبريت والكبريتيدات والأشكال المختزلة الأخرى من الكبريت ليست مكونات نموذجية ودائمة لمياه البحر.

ومع ذلك ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يتراكم كبريتيد الهيدروجين والكبريتيدات في الطبقات العميقة من البحر بكميات كبيرة. يمكن أن تتشكل المناطق التي تحتوي على نسبة عالية من كبريتيد الهيدروجين في بعض الأحيان حتى في الأعماق الضحلة. لكن التراكم المؤقت لكبريتيد الهيدروجين في البحر أمر غير مرغوب فيه أيضًا ، لأن ظهوره يتسبب في موت الحيوانات البحرية. في الوقت نفسه ، يعد وجود كبريتيد الهيدروجين في مياه البحر مؤشرًا مميزًا لظروف هيدرولوجية معينة ، فضلاً عن الاستهلاك المكثف للأكسجين المذاب ووجود كمية كبيرة من المواد المؤكسدة بسهولة من مختلف الأصول.

المصدر الرئيسي لكبريتيد الهيدروجين في البحر هو الاختزال الكيميائي الحيوي للكبريتات الذائبة (عملية إزالة الكبريت). يحدث نزع الكبريت في البحر بسبب النشاط الحيوي لنوع خاص من البكتيريا اللاهوائية التي تزيل الكبريتات ، والتي تختزل الكبريتات إلى كبريتيد ، وتتحلل الأخيرة بواسطة حمض الكربونيك المذاب إلى كبريتيد الهيدروجين. من الناحية التخطيطية ، يمكن تمثيل هذه العملية على النحو التالي:

CaS + NaCO 3 → CaCO 3 + H 2 S.

في الواقع ، هذه العملية أكثر تعقيدًا ، وفي منطقة كبريتيد الهيدروجين لا يوجد فقط كبريتيد الهيدروجين الحر ، ولكن أيضًا أشكال أخرى من منتجات اختزال الكبريتات (الكبريتيدات ، والهيدروكلفيتات ، وهيبوسلفيت ، وما إلى ذلك).

في الممارسة الهيدروكيميائية ، عادة ما يتم التعبير عن محتوى الأشكال المختصرة من مركبات الكبريت في مكافئ كبريتيد الهيدروجين. فقط في دراسات خاصة مصممة خصيصًا ، يتم تحديد أشكال مختلفة من الكبريت بشكل منفصل. لا يتم النظر في هذه التعريفات هنا.

المصدر الثاني لكبريتيد الهيدروجين في البحر هو التحلل اللاهوائي لبقايا الكائنات الحية الميتة الغنية بالبروتين الغني بالكبريت. تتأكسد البروتينات المحتوية على الكبريت ، والتي تتحلل بوجود كمية كافية من الأكسجين المذاب ، ويمر الكبريت الموجود فيها إلى أيون الكبريتات. في ظل الظروف اللاهوائية ، يؤدي تكسير المواد البروتينية المحتوية على الكبريت إلى تكوين أشكال معدنية من الكبريت ، أي كبريتيد الهيدروجين والكبريتيد.

لوحظت حالات حدوث مؤقت للظروف اللاهوائية وتراكم كبريتيد الهيدروجين المرتبط بها في بحر البلطيق وبحر آزوف ، وكذلك في بعض الخلجان والخلجان في البحار الأخرى. يُعد البحر الأسود مثالًا تقليديًا على حوض بحري ملوث بكبريتيد الهيدروجين ، حيث تكون الطبقة السطحية الرفيعة نسبيًا فقط خالية من كبريتيد الهيدروجين.

يتأكسد كبريتيد الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين الناشئين في ظروف لاهوائية بسهولة عند دخول الأكسجين المذاب ، على سبيل المثال ، عندما يتم خلط طبقات الماء العلوية جيدة التهوية بواسطة الرياح بمياه عميقة ملوثة بكبريتيد الهيدروجين. نظرًا لأن التراكم المؤقت لكبريتيد الهيدروجين ومركبات الكبريت في البحر له أهمية كبيرة كمؤشر على تلوث المياه وإمكانية قتل الحيوانات البحرية ، فإن مراقبة مظهره ضرورية للغاية عند دراسة النظام الهيدروكيميائي للبحر.

إجمالاً ، هناك طريقتان رئيسيتان لتحديد كمية وتركيز كبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود: الطريقة التحليلية الحجمية والطريقة اللونية ، لكن هذه الطرق غير معتمدة من الناحية المترولوجية.

طفرة كبريتيد الهيدروجين.

كما ذكرنا سابقًا ، من سمات البحر الأسود وجود "طبقة كبريتيد الهيدروجين" فيه. تم اكتشافه قبل مائة عام من قبل زورق روسي ، يشم حبلًا تم إنزاله إلى الأعماق ، حيث كانت تنبعث منه رائحة خفيفة من البيض الفاسد. يتقلب مستوى "طبقة كبريتيد الهيدروجين" ، وأحيانًا ترتفع حدودها إلى عمق 50 مترًا فقط. وفي عام 1927 ، أثناء زلزال كبير ، كانت هناك "حرائق بحرية" ، ولوحظت أعمدة من اللهب في البحر بالقرب من سيفاستوبول و Evpatoria.

تزامنت البيريسترويكا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية مع الارتفاع التالي في طبقة كبريتيد الهيدروجين ، وقدم جلاسنوست للصحف معلومات مثيرة حول "حرائق البحر" عام 1927 (قبل ذلك ، عندما لم تكن هناك عادة تخويف الناس ، لم يتم نشر هذه المعلومات على نطاق واسع). نشأت الظروف الملائمة لحدوث طفرة كبيرة ، وكانت "غير سليمة". فيما يلي أمثلة على التوقعات الهستيرية للفترة 1989-1990. فقط في الصحف الوطنية:

"Literaturnaya Gazeta": "ماذا سيحدث إذا حدث ، لا سمح الله ، زلزال جديد قبالة ساحل البحر الأسود؟ المزيد من حرائق البحر؟ أو ومضة واحدة ، شعلة واحدة كبيرة؟ كبريتيد الهيدروجين قابل للاحتراق وسام ، مئات الآلاف من الأطنان من الكبريت سيكون الحمض في السماء ".

"منبر العمل": "زلزال صغير يكفي أن يصعد كبريتيد الهيدروجين إلى سطح البحر الأسود ويشتعل فيه النيران - ويتحول ساحله إلى صحراء".

"سري للغاية": "تكفي مصادفة في الزمان والمكان للانخفاض الحاد في الضغط الجوي والتيار الرأسي. بعد الغليان ، يشبع الماء الهواء بأبخرة سامة من الغاز القابل للاحتراق. حيث تنجرف السحابة المميتة - فقط الله أعلم. يمكن أن يتسبب ذلك في وقوع إصابات على الساحل ، ربما في غضون ثوانٍ لتحويل سفينة ركاب إلى "مواطن هولندي طائر".

أخيرًا ، حذر MS Gorbachev نفسه العالم من نهاية العالم القادمة من الاتحاد السوفيتي. وصرح من على منبر المنتدى العالمي لحماية البيئة والتنمية من أجل البقاء (ما اسم المنتدى!): "ارتفع الحد الأعلى لطبقة كبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود من عمق 200 م إلى 75 مترا من سطح الأرض على مدى العقود الماضية. تم نشر هذا البيان في البرافدا. حاول العلماء - علماء المحيطات والكيميائيين - أن يشرحوا للسياسيين أن كل هذا مجرد هراء جاهل (كما اعتقدوا بسذاجة). تم نشر بيانات معروفة في مجلات علمية:

1. "حرائق البحر" لعام 1927 ليس لها علاقة بكبريتيد الهيدروجين. وقد لوحظت في أماكن تقع على بعد 60-200 كم من حدود منطقة كبريتيد الهيدروجين. والسبب هو إطلاق غاز الميثان الطبيعي من صدع Krivoy Rog-Evpatoria التكتوني إلى السطح أثناء الزلزال. هذه منطقة حاملة للغاز ، ويتم الحفر هناك لإنتاج الغاز ، ويتم مراقبة تدفقات الغاز الطبيعي في هذه المنطقة المائية على شكل "مشاعل" بانتظام. كل هذا معروف جيدًا ، ورفض جميع الصحف السائدة نشر هذه المذكرة من قبل العلماء يشير بوضوح إلى أن هذا كان تضليلًا متعمدًا.

2. الحد الأقصى لتركيز كبريتيد الهيدروجين في مياه البحر الأسود هو 13 مجم لكل لتر ، وهو أقل بألف مرة من اللازم لإطلاقه من الماء على شكل غاز. الف مرة! لذلك ، لا يمكن الحديث عن أي اشتعال أو تدمير للساحل أو حرق السفن. منذ مئات السنين ، كان الناس يستخدمون ينابيع كبريتيد الهيدروجين في ماتسيستا للأغراض الطبية (ربما حتى إم إس جورباتشوف نفسه استمتع بها). لم يسمع عن أي انفجارات أو حرائق على الإطلاق ، حتى رائحة كبريتيد الهيدروجين مقبولة تمامًا هناك. لكن محتوى كبريتيد الهيدروجين في مياه ماتسيستا أعلى بمئات المرات منه في مياه البحر الأسود. كانت هناك حالات عندما التقى الناس في المناجم بنفاثات كبريتيد الهيدروجين عالية التركيز. أدى ذلك إلى تسمم الناس ، لكن الانفجارات لم تحدث ولم تحدث - فالتركيز المتفجر لكبريتيد الهيدروجين في الهواء مرتفع للغاية.

3. التركيزات المميتة لكبريتيد الهيدروجين في الهواء هي 670-900 مجم لكل متر مكعب. ولكن بتركيز 2 مجم لكل متر مكعب ، فإن رائحة كبريتيد الهيدروجين لا تطاق. ولكن حتى لو تم إلقاء "طبقة كبريتيد الهيدروجين" بأكملها في البحر الأسود فجأة على السطح بواسطة قوة غير معروفة ، فإن محتوى كبريتيد الهيدروجين في الهواء سيكون عدة مرات أقل من مستوى الرائحة التي لا تطاق. هذا يعني أنه أقل بآلاف المرات من المستوى الذي يمثل خطورة على الصحة. لذلك لا يمكن الحديث عن التسمم.

4 - النمذجة الرياضية لجميع النظم التي يمكن تصورها في التقلبات في مستوى المحيطات العالمية والضغط الجوي فوق البحر الأسود ، التي أجراها علماء المحيطات فيما يتعلق ببيان إم إس غورباتشوف ، أظهرت أن تدفق كبريتيد الهيدروجين في بحر مرمرة وما بعدها ، مع تسمم الحضارة الغربية العزيزة على قلبه ، من المستحيل تمامًا - حتى لو مر أقوى إعصار استوائي معروف فوق يالطا.

كان كل هذا معروفًا تمامًا ، فقد تمت دراسة شذوذ كبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود منذ مائة عام من قبل العديد من العلماء حول العالم. عندما بدأت الصحافة السوفيتية هذه الطفرة ، لجأ عدد من العلماء المشهورين ، بمن فيهم الأكاديميون (!) إلى الصحف - ولم يتعهد أي منهم بتقديم معلومات مطمئنة. المنشور الأكثر شعبية ، الذي تمكن من اختراق - مجلة أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية "بريرودا" ، وهي مجلة للعلماء. لكنه لم يستطع المقارنة مع تداول "برافدا" أو "ليتراتورنايا غازيتا" أو "أوجونيوك" في ذلك الوقت ، أو بتأثير التلفزيون.

اختتمت مجموعة من علماء المحيطات (T. بالتعاون مع باحثين أجانب بارزين ، جمعت ثمانية أجيال من العلماء المحليين معرفة واسعة حول منطقة كبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود ، وكل هذه المعرفة ، التي تراكمت على مدى قرن من الزمان ، تبين أنها غير مطالب بها وغير ضرورية. تم استبدالها بصنع الأساطير.

هذا الاستبدال ليس مجرد دليل آخر على أزمة في المجال الاجتماعي الذي ينتمي إليه العلم. نظرًا لعدد من الميزات ، فإن هذا في رأينا مؤشر واضح على كارثة اجتماعية. تكمن الخصائص المميزة في حقيقة أنه على جميع المستويات ، تم استبدال المعرفة الكمية الموثوقة حول كائن محدد للغاية ومقاس بشكل لا لبس فيه ، والذي لا يوجد خلاف بشأن مزايا المجتمع العلمي العالمي بشأنه ، بأسطورة خطيرة في عواقبها . يمكن التحكم في هذه المعرفة بسهولة بمساعدة أدوات القياس المتاحة للجمهور مثل الحبل وقوس القارب. من السهل الحصول على معلومات حول هذا الموضوع في غضون عشر دقائق - ساعة عن طريق قنوات المعلومات العادية أو مكالمة هاتفية إلى أي معهد متخصص في علوم المحيطات تابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أو خدمة الأرصاد الجوية المائية أو وزارة الثروة السمكية. وإذا اتضح فيما يتعلق بمثل هذه المعرفة المحددة جيدًا أنه من الممكن استبدال الأساطير ، فيجب أن نتوقع ذلك في مجالات المعرفة المتناقضة والغامضة مثل الاقتصاد والسياسة.

العديد من الأزمات التي يغرق فيها مجتمعنا هي مستنقع من أصل اصطناعي. يمكنك فقط الغرق فيه مستلقياً. الغرض من هذه المراجعة هو إعطاء تضاريس مستنقع الأزمة في منطقتنا ، لإظهار وجود الأفق ، ورفع الإنسان من بطنه إلى قدميه.

كما تعلم ، لم يكن من الممكن رفع شخص سوفيتي "من بطنه إلى قدميه" في مستنقع مصطنع - المتلاعبون بالوعي الذين كانوا مهتمين ووقفوا على أقدامهم لم يعطوا ذلك. نحن الآن ندرس هذه الحالة بالفعل بصفتنا أخصائيين في علم الأمراض - نقوم بتشريح الجثة. لكن التتمة مثيرة للاهتمام أيضًا - مع وعي لا يزال حياً.

بعد تحقيق الهدف الحقيقي لذهان كبريتيد الهيدروجين (كجزء من برنامج كبير) ، نسي الجميع كبريتيد الهيدروجين فجأة ، وكذلك مصانع إضافات البروتين والفيتامينات لتغذية الطيور. ولكن في 7 يوليو 1997 ، وفجأة ، وبعد سنوات عديدة من الصمت التام ، تم بث برنامج عن تهديد كبريتيد الهيدروجين مرة أخرى على شاشة التلفزيون. هذه المرة ، تم إطلاق الهذيان في الوعي ، تاركًا توقعات عام 1989 وراءها بعيدًا. ووعد انفجار كل كبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود بهذه القوة ، مثل المفجر ، من شأنه أن يتسبب في انفجار ذري لليورانيوم ، والترسبات. منها في القوقاز! وهكذا ، تم ربط كبريتيد الهيدروجين بالأسلحة النووية - رمز الخطر الحديث.

هل يمكن أن ينفجر البحر الأسود أم لا؟

كان حوض آزوف-البحر الأسود في بداية القرن العشرين تكوينًا جيوفيزيائيًا فريدًا: بحر آزوف بالمياه العذبة الضحلة والبحر الأسود المالح في المياه العميقة. ذهب معظم سكان هذا الحوض في الربيع للتكاثر في بحر آزوف ، وأقاموا فصل الشتاء في البحر الأسود ، والذي يشبه الزجاج في "القسم": شريط ساحلي ضيق ينقطع فجأة إلى عمق ثلاثة كيلومترات.

الموردين الرئيسيين للمياه العذبة لحوض آزوف والبحر الأسود هم ثلاثة أنهار: دنيبر ، والدانوب ، ودون. شكلت هذه المياه ، التي اختلطت بالمياه المالحة أثناء العواصف ، طبقة صالحة للسكن بطول مائتي متر. تحت هذه العلامة ، لا تعيش الكائنات البيولوجية في البحر الأسود. الحقيقة هي أن البحر الأسود يتصل بالمحيطات عبر مضيق البوسفور الضيق. يتدفق الماء الدافئ المؤكسج للبحر الأسود عبر هذا المضيق في الطبقة العليا إلى البحر الأبيض المتوسط. في الطبقة السفلية من مضيق البوسفور ، تدخل المياه الباردة والأكثر ملوحة إلى البحر الأسود. أدى هذا الهيكل لتبادل المياه على مدى ملايين السنين إلى تراكم كبريتيد الهيدروجين في الطبقات الدنيا من البحر الأسود. يتكون H 2S في الماء نتيجة تحلل الأكسجين للكائنات الحية وله رائحة مميزة للبيض الفاسد. يعرف أي عالم أحواض مائية جيدًا أنه في حوض مائي كبير في الطبقة السفلية بمرور الوقت ، نتيجة لتحلل بقايا الطعام ، تتراكم النباتات تدريجياً كبريتيد الهيدروجين. أول مؤشر على ذلك هو أن الأسماك تبدأ في السباحة في الطبقة القريبة من السطح. يمكن أن يؤدي التراكم الإضافي لـ H 2S إلى وفاة سكان الحوض. لإزالة كبريتيد الهيدروجين من الماء ، يستخدم علماء الأحياء المائية التهوية الاصطناعية: يتم رش الهواء في الطبقة السفلية من الماء باستخدام ضاغط دقيق. في الوقت نفسه ، بمرور الوقت ، يتم تغطية البخاخ والتربة المجاورة بطبقة صفراء - رمادية. يعرف الكيميائيون نوعين من تفاعلات أكسدة كبريتيد الهيدروجين:

1. H 2 S + O 2 → H 2 O + S.

2. H 2 S + 4O 2 → H 2 SO 4

نتيجة التفاعل الأول ، يتكون الكبريت الحر والماء. مع تراكم الكبريت ، يمكن أن يطفو على السطح في قطع صغيرة.

النوع الثاني من تفاعل أكسدة H 2S يستمر بشكل انفجاري أثناء الصدمة الحرارية الأولية. نتيجة لذلك ، يتكون حمض الكبريتيك. يضطر الأطباء أحيانًا إلى التعامل مع حالات الحروق المعوية عند الأطفال - وهي عواقب مزحة تبدو غير ضارة. الحقيقة هي أن الغازات المعوية تحتوي على كبريتيد الهيدروجين. عندما يشعل الأطفال النار عليهم "مازحًا" ، يمكن أن يخترق اللهب الأمعاء. نتيجة لذلك ، ليس حروقًا حرارية فحسب ، بل حروقًا حمضية أيضًا.

كان هذا هو المسار الثاني لتفاعل أكسدة H 2S الذي لاحظه سكان يالطا خلال الزلزال عام 1927. أدت الهزات الزلزالية إلى ظهور كبريتيد الهيدروجين في أعماق البحار على السطح. الموصلية الكهربائية لمحلول مائي لـ H 2S أعلى من تلك الخاصة بمياه البحر النقية. لذلك ، فإن تصريفات الصواعق الكهربائية غالبًا ما تسقط في مناطق كبريتيد الهيدروجين المرتفعة من العمق. ومع ذلك ، فإن طبقة كبيرة من المياه السطحية النقية أخمدت التفاعل المتسلسل.

بحلول بداية القرن العشرين ، كما ذكرنا سابقًا ، بلغت الطبقة العليا الصالحة للسكن في البحر الأسود 200 متر. أدى النشاط التكنولوجي غير المدروس إلى انخفاض حاد في هذه الطبقة. حاليًا ، لا يتجاوز سمكها 10-15 مترًا. أثناء العاصفة الشديدة ، يرتفع كبريتيد الهيدروجين إلى السطح ويمكن للمصطافين شم رائحة مميزة.

في بداية القرن ، زود نهر الدون ما يصل إلى 36 كيلومترًا مكعبًا من المياه العذبة لحوض آزوف والبحر الأسود. بحلول بداية الثمانينيات ، انخفض هذا الحجم إلى 19 كم 3: الصناعة المعدنية ، ومرافق الري ، وري الحقول ، وأنابيب المياه بالمدينة ... سيستغرق تشغيل محطة فولغو دون للطاقة النووية 4 كم 3 أخرى ماء. حدث وضع مماثل خلال سنوات التصنيع في أنهار أخرى للحوض.

نتيجة لضعف طبقة المياه المأهولة بالسكان ، حدث انخفاض حاد في الكائنات الحية في البحر الأسود. لذلك ، على سبيل المثال ، في الخمسينيات من القرن الماضي ، بلغ عدد الدلافين 8 ملايين فرد. في الوقت الحاضر ، أصبح لقاء الدلافين في البحر الأسود أمرًا نادرًا. عشاق الرياضات تحت الماء لا يلاحظون للأسف سوى بقايا النباتات البائسة وأسراب الأسماك النادرة. لكن هذا ليس الأسوأ!

إذا حدث زلزال القرم اليوم ، فإن كل شيء سينتهي بكارثة عالمية: بلايين الأطنان من كبريتيد الهيدروجين مغطاة بغشاء مائي نحيف. ما هو سيناريو وقوع كارثة محتملة؟

نتيجة للصدمة الحرارية الأولية ، سيحدث انفجار حجمي لـ H 2S. وهذا يمكن أن يؤدي إلى عمليات تكتونية قوية وحركات صفائح الغلاف الصخري ، والتي بدورها ستسبب زلازل مدمرة حول العالم. ولكن هذا ليس كل شيء! نتيجة للانفجار ، سيتم إطلاق مليارات الأطنان من حامض الكبريتيك المركز في الغلاف الجوي. لن يكون الحديث ضعيفاً في الأمطار الحمضية بعد مصانعنا ومصانعنا. الاستحمام الحمضي بعد انفجار البحر الأسود سيحرق كل الكائنات الحية وغير الحية على هذا الكوكب! او تقريبا كل شئ ...

في عام 1976 ، تم اقتراح مشروع بسيط ورخيص للنظر فيه. كان معناها الرئيسي كما يلي: تحمل الأنهار الجبلية في القوقاز المياه العذبة من ذوبان الأنهار الجليدية إلى البحر. تتدفق المياه عبر القنوات الصخرية الضحلة ، حيث يتم إثراء المياه بالأكسجين. بالنظر إلى أن كثافة المياه العذبة أقل من كثافة المياه المالحة ، فإن تدفق نهر جبلي يتدفق إلى البحر ينتشر على سطحه. إذا تم وضع هذه المياه من خلال أنبوب إلى قاع البحر ، فإن حالة تهوية الماء في الحوض تتحقق. سيتطلب ذلك 4-5 كيلومترات من الأنابيب يتم إنزالها إلى قاع البحر وبحد أقصى بضع عشرات من الكيلومترات من الأنابيب إلى سد صغير في قاع النهر. الحقيقة هي أنه من أجل تحقيق التوازن بين عمق ثلاثة كيلومترات من المياه المالحة ، يجب توفير المياه العذبة عن طريق الجاذبية من ارتفاع 80-100 متر. سيكون هذا بحد أقصى 10-20 كم من البحر. كل هذا يتوقف على إغاثة المنطقة الساحلية.

يمكن للعديد من أنظمة التهوية هذه أن توقف في البداية عملية انقراض البحر ، وبمرور الوقت ، تؤدي إلى التعادل الكامل لـ H 2S في أعماقها. من الواضح أن هذه العملية لن تسمح فقط بإحياء الحياة النباتية والحيوانية في حوض آزوف والبحر الأسود ، بل ستقضي أيضًا على احتمال وقوع كارثة عالمية.

ومع ذلك ، كما تظهر الممارسة ، فإن الوكالات الحكومية غير مهتمة تمامًا بكل هذا. لماذا تستثمر الأموال ، حتى لو كانت صغيرة ، في حدث مشكوك فيه لإنقاذ الأرض من كارثة عالمية؟ على الرغم من أن محطات التهوية يمكن أن تعطي "نقودًا حية" - الكبريت الناتج عن أكسدة كبريتيد الهيدروجين.

لكن لا أحد يستطيع أن يقول بالضبط متى سينفجر البحر الأسود. من أجل التنبؤ مقدمًا بإمكانية حدوثه ، من الضروري تنظيم خدمات لتتبع عمليات الحركات التكتونية لكتل ​​القشرة الأرضية في هذه المنطقة. من الأفضل أن تكون مستعدًا لمثل هذه المواقف. في النهاية ، يعيش الناس حتى عند سفح فيزوف. أولئك الذين يعيشون داخل مناطق يمكن أن تحدث فيها مثل هذه الأحداث الكارثية يجب أن ينظموا أسلوب حياتهم وفقًا لذلك.

لكنها ليست مخيفة كما تبدو للوهلة الأولى. حدث الانفجار السابق للبحر الأسود منذ عدة ملايين من السنين. في تطوره ، يهدأ النشاط التكتوني للأرض أكثر فأكثر. من المحتمل تمامًا أن يحدث انفجار آخر للبحر الأسود في غضون بضعة ملايين من السنين. وهذه المرة لا حدود لها بالفعل حتى بالنسبة للخيال البشري البسيط.

طريقة واحدة لاستخدام كبريتيد الهيدروجين.

توصل الاقتصاديون ومهندسو الطاقة إلى استنتاج مفاده أنه لا يوجد شيء يحل محل الطاقة النووية في المستقبل القريب. على الرغم من أنه بعد تشيرنوبيل ، أدرك الجميع خطورتها ، خاصة بالنسبة للبلدان التي تعاني من حالة غير مستقرة والإرهاب المتفشي. لسوء الحظ ، روسيا هي واحدة من تلك الدول اليوم. في غضون ذلك ، هناك بديل حقيقي للطاقة النووية. في أرشيف Yutkin L. هناك مشروع يمكنه الآن جذب انتباه مهندسي الطاقة.

بعد انهيار الاتحاد السوفياتي ، تركت روسيا بجزء صغير من ساحل البحر الأسود. Yutkin L.A. يُطلق على البحر الأسود مخزنًا طبيعيًا فريدًا به احتياطيات طاقة لا تنضب: طاقة "الدورادو" مع مصادر متجددة من المواد الخام. في عام 1979 ، أرسل مؤلف التأثير الكهروهيدروليكي L.A. Yutkin مشروعه الرائع والحقيقي في نفس الوقت إلى لجنة الدولة للاختراعات ولجنة الدولة للعلوم والتكنولوجيا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.

اعتمد المشروع على طرق فصل وتخصيب الغازات. الحقيقة أن مياه البحر الأسود تحت عمق 100 متر تحتوي على كبريتيد الهيدروجين المذاب فيها. من المهم بشكل خاص ، على عكس أنواع الوقود الأحفوري الأخرى ، أن تكون احتياطيات كبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود قابلة للتجديد. كما أوضحت الدراسات ، وكما ذكرنا سابقًا ، فإن تجديد كبريتيد الهيدروجين يحدث بسبب مصدرين: نشاط الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تقلل من كبريتيد الكبريت إلى كبريتيد في ظل الظروف اللاهوائية ، وإمداد كبريتيد الهيدروجين المركب في أعماق جبال القوقاز من الشقوق في قشرة الأرض. يتم تنظيم تركيز كبريتيد الهيدروجين من خلال أكسدة طبقات سطح الماء. يتفاعل أكسجين الهواء ، المذاب في الماء ، مع كبريتيد الهيدروجين ، ويحوله إلى حمض الكبريتيك. يتفاعل الحمض مع الأملاح المعدنية المذابة في الماء مكونًا الكبريتات. تستمر هذه العمليات في وقت واحد ، بفضل التوازن الديناميكي الذي تم إنشاؤه في البحر الأسود. تظهر الحسابات أنه خلال العام ، نتيجة للأكسدة في البحر الأسود ، لا يتم تحويل أكثر من ربع كل كبريتيد الهيدروجين إلى كبريتات.

وبالتالي ، من البحر الأسود ، دون الإضرار ببيئته ، فضلاً عن تقليل فرص "انفجار" البحر الأسود ، من الممكن إطلاق حوالي 250 مليون طن من كبريتيد الهيدروجين سنويًا بكثافة طاقة تبلغ حوالي 10 12 كيلو وات ساعة. (الحرق ، كيلوغرام واحد من كبريتيد الهيدروجين يعطي حوالي 4000 كيلو كالوري). هذا يتوافق مع الإنتاج السنوي للكهرباء في الاتحاد السوفياتي السابق وهو ضعف الإنتاج في روسيا. وبالتالي ، يمكن للبحر الأسود ، كمولد لكبريتيد الهيدروجين ، أن يلبي الاحتياجات المحلية من الطاقة بشكل كامل. كيف يمكن تطبيق هذه الفكرة الرائعة؟

للقيام بذلك ، اقترح Yutkin رفع الطبقات السفلية من مياه البحر من مناطق ذات محتوى عالٍ بشكل غير طبيعي من كبريتيد الهيدروجين إلى ارتفاع تكنولوجي ، حيث تتعرض لصدمات كهروهيدروليكية تضمن إطلاق كبريتيد الهيدروجين ، ثم إعادتها مرة أخرى إلى المنطقة. البحر (التأثير الكهروهيدروليكي). يجب تسييل الغاز الناتج وحرقه ، ويجب أكسدة ثاني أكسيد الكبريت الناتج إلى حمض الكبريتيك. عند حرق 1 كجم من كبريتيد الهيدروجين ، يمكنك الحصول على ما يصل إلى 2 كجم من ثاني أكسيد الكبريت و 4 × 10 3 كيلو كالوري من الحرارة المعاد تدويرها. عندما يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت إلى حمض الكبريتيك ، يتم إطلاق الطاقة أيضًا. ينتج كل طن من كبريتيد الهيدروجين المحترق 2.9 طن من حامض الكبريتيك. ستصل الطاقة الإضافية الناتجة عن تركيبها إلى 5 × 10 5 كيلو كالوري لكل طن من الحمض المنتج.

تظهر الحسابات أنه من أجل تلبية جميع احتياجات بلدان رابطة الدول المستقلة من الكهرباء ، دون الإخلال ببيئة البحر ، من الضروري تخصيص وحرق 7400 متر مكعب سنويًا. كيلومتر من مياه البحر. ينتج عن حرق 2 × 5 × 10 8 طن من كبريتيد الهيدروجين 7 × 3 × 10 8 طن من حامض الكبريتيك ، والذي سينتج عن توليفه 3 × 6 × 10 14 كيلو كالوري إضافية من الحرارة أو 4 × 1 × 10 11 كيلو واط ساعة من طاقة إضافية. ستوفر هذه الطاقة جميع أعمال الدورة التكنولوجية - ضخ المياه والمعالجة الكهروهيدروليكية ومعالجتها وضغطها وتسييل الغاز الناتج.

وسيكون حمض الكبريتيك "الهدر" الوحيد لعمل مثل هذه المحطات ، وهو مادة خام قيمة للعديد من الصناعات الأخرى.

في بداية اقتراح هذا المشروع ، كان ممنوعًا تنفيذه.

تدمير طبقة الأوزون

في عام 1985 ، أبلغ علماء الغلاف الجوي من هيئة المسح البريطاني لأنتاركتيكا عن حقيقة غير متوقعة تمامًا: انخفض محتوى الأوزون الربيعي في الغلاف الجوي فوق محطة خليج هالي في أنتاركتيكا بنسبة 40٪ بين عامي 1977 و 1984. سرعان ما تم تأكيد هذا الاستنتاج من قبل باحثين آخرين ، الذين أظهروا أيضًا أن منطقة الأوزون المنخفض تمتد إلى ما بعد القارة القطبية الجنوبية وتغطي طبقة من 12 إلى 24 كم في الارتفاع ، أي جزء كبير من طبقة الستراتوسفير السفلى. كانت الدراسة الأكثر تفصيلاً لطبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية هي تجربة الأوزون الدولية المحمولة جواً في القطب الجنوبي. خلال ذلك ، صعد علماء من 4 دول عدة مرات إلى منطقة الأوزون المنخفض وجمعوا معلومات مفصلة حول حجمه والعمليات الكيميائية التي تحدث فيه. في الواقع ، كان هذا يعني وجود "ثقب" للأوزون في الغلاف الجوي القطبي. في أوائل الثمانينيات ، وفقًا للقياسات المأخوذة من القمر الصناعي Nimbus-7 ، تم اكتشاف ثقب مماثل في القطب الشمالي ، على الرغم من أنه يغطي مساحة أصغر بكثير ، ولم يكن انخفاض مستوى الأوزون فيها كبيرًا - حوالي 9 ٪. في المتوسط ​​على الأرض من 1979 إلى 1990 ، انخفض محتوى الأوزون بنسبة 5٪.

أثار هذا الاكتشاف قلق العلماء وعامة الناس ، حيث أشار إلى أن طبقة الأوزون المحيطة بكوكبنا معرضة لخطر أكبر مما كان يعتقد سابقًا. يمكن أن يؤدي ترقق هذه الطبقة إلى عواقب وخيمة على البشرية. محتوى الأوزون في الغلاف الجوي أقل من 0.0001٪ ، ومع ذلك ، فإن الأوزون هو الذي يمتص تمامًا الأشعة فوق البنفسجية الصلبة للشمس من الطول الموجي الطويل.<280 нм и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280< < нм, наносящие 315 серьезные поражения клеткам живых организмов. Падение концентрации озона на 1% приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности земли на 2%. Эта оценка подтверждается измерениями, проведенными в Антарктиде (правда, из-за низкого положения солнца, интенсивность ультрафиолета в Антарктиде все еще ниже, чем в средних широтах. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако, из-за большей, чем у -излучения длины волны он не способен проникать глубоко в ткани, и поэтому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул, что может вызвать рак кожи, в осбенности быстротекущую злокачественную меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги кожи и роговицы. Уже сейчас во всем мире заметно увеличение числа заболевания раком кожи, однако значительно количество других факторов (например, возросшая поулярность загара, приводящая к тому, что люди больше времени проводят на солнце, таким образом получая большую дозу УФ облучения) не позволяет однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон накодится в основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без приувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чуствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они.

يتم وصف تكوين الأوزون بواسطة معادلة التفاعل:

يتشكل الأكسجين الذري المطلوب لهذا التفاعل فوق مستوى 20 كم أثناء انقسام الأكسجين تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية مع<240 нм.

تحت هذا المستوى ، لا تخترق هذه الفوتونات تقريبًا ، وتتشكل ذرات الأكسجين بشكل أساسي أثناء التفكك الضوئي لثاني أكسيد النيتروجين بواسطة فوتونات فوق بنفسجية ناعمة مع<400 нм:

يحدث تدمير جزيئات الأوزون عندما تصطدم بجزيئات الهباء الجوي أو سطح الأرض ، ولكن يتم تحديد الحوض الرئيسي للأوزون من خلال دورات التفاعلات التحفيزية في الطور الغازي:

O 3 + Y → YO + O 2

YO + O → Y + O2

حيث Y = NO ، OH ، Cl ، Br

لأول مرة ، تم التعبير عن فكرة خطر استنفاد الأوزون في أواخر الستينيات ، عندما كان يعتقد أن الخطر الرئيسي على منطقة الغلاف الجوي يتمثل في انبعاثات بخار الماء وأكاسيد النيتروجين (NO) من محركات طائرات النقل الأسرع من الصوت والصواريخ. ومع ذلك ، تطور الطيران الأسرع من الصوت بوتيرة أبطأ بكثير مما كان متوقعًا. في الوقت الحالي ، يتم استخدام كونكورد فقط للأغراض التجارية ، حيث تقوم بعدة رحلات جوية أسبوعيًا بين أمريكا وأوروبا ، من الطائرات العسكرية في الستراتوسفير ، تقريبًا فقط القاذفات الاستراتيجية الأسرع من الصوت مثل B1-B أو Tu-160 وطائرات الاستطلاع مثل SR-71 يطير. من غير المحتمل أن يشكل مثل هذا الحمل تهديدًا خطيرًا لطبقة الأوزون. تشكل انبعاثات أكاسيد النيتروجين من سطح الأرض من حرق الوقود الأحفوري والإنتاج الضخم للأسمدة النيتروجينية خطرًا معينًا على طبقة الأوزون ، ولكن أكاسيد النيتروجين غير مستقرة ويمكن تدميرها بسهولة في الغلاف الجوي السفلي. إطلاق الصواريخ ليس شائعًا أيضًا ، ومع ذلك ، يمكن أن يتسبب الوقود الصلب الكلورات المستخدم في أنظمة الفضاء الحديثة ، مثل مكوك الفضاء أو معززات الصواريخ الصلبة Ariane ، في أضرار محلية خطيرة لطبقة الأوزون في منطقة الإطلاق.

في عام 1974 ، أظهر إم. مولينا وف. رولاند من جامعة كاليفورنيا في إيرفين أن مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) يمكن أن تسبب استنفاد طبقة الأوزون. منذ ذلك الوقت ، أصبحت مشكلة ما يسمى بمركبات الكربون الكلورية فلورية واحدة من المشاكل الرئيسية في البحث عن تلوث الغلاف الجوي. تُستخدم مركبات الكربون الكلورية فلورية منذ أكثر من 60 عامًا كمبردات في الثلاجات ومكيفات الهواء ، وكوقود دفع في مخاليط الهباء الجوي ، وكعوامل رغوة في طفايات الحريق ، ومنظفات للأجهزة الإلكترونية ، وفي التنظيف الجاف للملابس ، وفي صناعة البلاستيك الرغوي. كانت تعتبر ذات يوم مواد كيميائية مثالية للتطبيقات العملية لأنها مستقرة للغاية وغير نشطة ، وبالتالي فهي غير سامة. ومن المفارقات أن خمول هذه المركبات هو الذي يجعلها خطرة على الأوزون الجوي. لا تتحلل مركبات الكربون الكلورية فلورية بسرعة في طبقة التروبوسفير (الطبقة السفلية من الغلاف الجوي التي تمتد من سطح الأرض إلى ارتفاع 10 كيلومترات) ، على سبيل المثال ، معظم أكاسيد النيتروجين ، وتدخل في النهاية طبقة الستراتوسفير ، الحد الأعلى من التي تقع على ارتفاع حوالي 50 كم. عندما ترتفع جزيئات الكلوروفلوروكربون إلى ارتفاع حوالي 25 كم ، حيث يكون تركيز الأوزون أعلى ، فإنها تتعرض لأشعة فوق بنفسجية شديدة ، والتي لا تخترق ارتفاعات منخفضة بسبب تأثير الحماية من الأوزون. تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تدمير جزيئات الكلوروفلوروكربون المستقرة عادة ، والتي تتحلل إلى مكونات شديدة التفاعل ، ولا سيما الكلور الذري. وبهذه الطريقة ، تنقل مركبات الكلوروفلوروكربون الكلور من سطح الأرض عبر طبقة التروبوسفير والغلاف الجوي السفلي ، حيث يتم تدمير مركبات الكلور الخاملة الأقل ، إلى طبقة الستراتوسفير ، إلى الطبقة ذات أعلى تركيز للأوزون. من المهم جدًا أن يعمل الكلور كعامل مساعد أثناء تدمير الأوزون: لا تنخفض كمية الكلور أثناء العملية الكيميائية. نتيجة لذلك ، يمكن لذرة كلور واحدة تدمير ما يصل إلى 100000 جزيء أوزون قبل تعطيلها أو إعادتها إلى طبقة التروبوسفير. حاليًا ، تنبعث مركبات الكربون الكلورية فلورية في الغلاف الجوي بملايين الأطنان ، ولكن تجدر الإشارة إلى أنه حتى في الحالة الافتراضية للوقف الكامل لإنتاج واستخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية ، لن تتحقق نتيجة فورية: تأثير مركبات الكربون الكلورية فلورية التي دخلت بالفعل سوف يستمر الغلاف الجوي لعدة عقود. يُعتقد أن أكثر مركبين CFCs استخدامًا هما الفريون -11 (CFCl 3) والفريون -12 (CF 2 Cl 2) لهما عمران جويان يبلغان 75 و 100 عام ، على التوالي.

أكاسيد النيتروجين قادرة على تدمير الأوزون ، ومع ذلك ، فإنها يمكن أن تتفاعل أيضًا مع الكلور. علي سبيل المثال:

2O 3 + Cl 2 → 2ClO + 2O 2

2ClO + لا → لا 2 + Cl 2

أثناء رد الفعل هذا ، لا يتغير محتوى الأوزون. الأهم من ذلك هو رد فعل آخر:

ClO + NO 2 → ClONO 2

كلوريد النيتروسيل المتكون في مساره هو ما يسمى بخزان الكلور. الكلور الموجود فيه غير نشط ولا يمكن أن يتفاعل مع الأوزون. في النهاية ، قد يمتص جزيء الخزان هذا فوتونًا أو يتفاعل مع جزيء آخر لإطلاق الكلور ، ولكنه قد يغادر أيضًا الستراتوسفير. تظهر الحسابات أنه في حالة عدم وجود أكاسيد النيتروجين في طبقة الستراتوسفير ، فإن تدمير الأوزون سيكون أسرع بكثير. خزان آخر مهم للكلور هو كلوريد الهيدروجين حمض الهيدروكلوريك ، يتكون من تفاعل الكلور الذري والميثان الميثان.

تحت ضغط هذه الحجج ، بدأت العديد من البلدان في اتخاذ تدابير تهدف إلى تقليل إنتاج واستخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية. منذ عام 1978 ، حظرت الولايات المتحدة استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية في الهباء الجوي. لسوء الحظ ، لم يتم تقييد استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية في مناطق أخرى. في سبتمبر 1987 ، وقعت 23 دولة من الدول الرائدة في العالم اتفاقية في مونتريال تلزمها بتقليل استهلاكها من مركبات الكربون الكلورية فلورية. وفقًا للاتفاق الذي تم التوصل إليه ، ينبغي للبلدان المتقدمة بحلول عام 1999 أن تخفض استهلاك مركبات الكربون الكلورية فلورية إلى نصف مستوى عام 1986. وقد تم بالفعل العثور على بديل جيد لمركبات الكربون الكلورية فلورية ، وهو خليط البروبان - البيوتان ، لاستخدامه كمادة دافعة في الهباء الجوي. من حيث المعلمات الفيزيائية ، فهي عمليا ليست أدنى من الفريونات ، ولكنها ، على عكسها ، قابلة للاشتعال. ومع ذلك ، يتم إنتاج مثل هذه الهباء الجوي بالفعل في العديد من البلدان ، بما في ذلك روسيا. الوضع أكثر تعقيدًا مع وحدات التبريد - ثاني أكبر مستهلك للفريونات. الحقيقة هي أنه بسبب قطبية جزيئات الكلوروفلوروكربون ، فإن لديهم حرارة عالية من التبخر ، وهو أمر مهم للغاية بالنسبة لسائل العمل في الثلاجات ومكيفات الهواء. أفضل بدائل مركبات الكربون الكلورية فلورية المعروفة اليوم هي الأمونيا ، لكنها سامة ولا تزال أدنى من مركبات الكربون الكلورية فلورية من حيث المعايير الفيزيائية. تم الحصول على نتائج جيدة للهيدروكربونات المفلورة بالكامل. في العديد من البلدان ، يتم تطوير بدائل جديدة وتم تحقيق نتائج عملية جيدة بالفعل ، ولكن هذه المشكلة لم يتم حلها بالكامل بعد.

يستمر استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية وهو بعيد كل البعد عن استقرار مستوى مركبات الكربون الكلورية فلورية في الغلاف الجوي. وبالتالي ، وفقًا لشبكة المراقبة العالمية لتغير المناخ ، في ظل ظروف الخلفية - على شواطئ المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي وعلى الجزر ، بعيدًا عن المناطق الصناعية والمكتظة بالسكان - يتزايد تركيز الفريونات -11 و -12 حاليًا في بمعدل 5-9٪ سنويا. محتوى مركبات الكلور النشطة كيميائيًا ضوئيًا في الستراتوسفير حاليًا أعلى بمقدار 2-3 مرات مقارنة بمستوى الخمسينيات ، قبل بدء الإنتاج السريع للفريونات.

في الوقت نفسه ، تنبأت التنبؤات المبكرة ، على سبيل المثال ، أنه مع الحفاظ على المستوى الحالي لانبعاثات مركبات الكربون الكلورية فلورية ، بحلول منتصف القرن الحادي والعشرين. محتوى الأوزون في الستراتوسفير قد ينخفض ​​بمقدار النصف ، وربما يكون متشائمًا للغاية. أولاً ، الحفرة فوق القارة القطبية الجنوبية هي إلى حد كبير نتيجة لعمليات الأرصاد الجوية. يكون تكوين الأوزون ممكنًا فقط في وجود الأشعة فوق البنفسجية ولا يحدث أثناء الليل القطبي. في الشتاء ، تتشكل دوامة مستقرة فوق القارة القطبية الجنوبية ، مما يمنع تدفق الهواء الغني بالأوزون من خطوط العرض الوسطى. لذلك ، بحلول الربيع ، حتى كمية صغيرة من الكلور النشط يمكن أن تسبب أضرارًا جسيمة لطبقة الأوزون. هذه الدوامة غائبة عمليًا فوق القطب الشمالي ، لذا فإن الانخفاض في تركيز الأوزون يكون أقل بكثير في نصف الكرة الشمالي. يعتقد العديد من الباحثين أن عملية استنفاد الأوزون تتأثر بسحب الستراتوسفير القطبية. تتشكل هذه الغيوم المرتفعة ، والتي غالبًا ما تُلاحظ فوق القطب الجنوبي أكثر من القطب الشمالي ، في الشتاء ، عندما تنخفض درجة الحرارة في الستراتوسفير إلى أقل من -80 في غياب ضوء الشمس وفي ظروف العزلة الجوية لأنتاركتيكا. ج. يمكن افتراض أن مركبات النيتروجين تتكثف وتتجمد وتظل مرتبطة بجزيئات السحب وبالتالي تُحرم من فرصة التفاعل مع الكلور. من الممكن أيضًا أن تحفز جزيئات السحب تحلل خزانات الأوزون والكلور. يشير كل هذا إلى أن مركبات الكلوروفلوروكربون يمكن أن تسبب انخفاضًا ملحوظًا في تركيز الأوزون فقط في ظروف الغلاف الجوي المحددة في القارة القطبية الجنوبية ، ولإحداث تأثير ملحوظ في خطوط العرض الوسطى ، يجب أن يكون تركيز الكلور النشط أعلى من ذلك بكثير. ثانيًا ، مع تدمير طبقة الأوزون ، ستبدأ الأشعة فوق البنفسجية الصلبة في اختراق أعمق في الغلاف الجوي. لكن هذا يعني أن تكوين الأوزون سيظل يحدث ، ولكن أقل قليلاً فقط ، في منطقة بها نسبة عالية من الأكسجين. صحيح ، في هذه الحالة ستكون طبقة الأوزون أكثر عرضة لتأثير دوران الغلاف الجوي.

على الرغم من مراجعة التقديرات الكئيبة الأولى ، إلا أن هذا لا يعني بأي حال من الأحوال عدم وجود مشكلة. وبدلاً من ذلك ، أصبح من الواضح أنه لا يوجد خطر جدي وشيك. حتى أكثر التقديرات تفاؤلاً تتنبأ باضطرابات خطيرة في الغلاف الحيوي في النصف الثاني من القرن الحادي والعشرين ، بالنظر إلى المستوى الحالي لانبعاثات مركبات الكربون الكلورية فلورية في الغلاف الجوي ، لذلك لا يزال من الضروري تقليل استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية.

تتزايد باستمرار احتمالات تأثير الإنسان على الطبيعة وقد وصلت بالفعل إلى مستوى يمكن فيه التسبب في ضرر لا يمكن إصلاحه للمحيط الحيوي. ليست هذه هي المرة الأولى التي يتبين فيها أن مادة كانت تعتبر منذ فترة طويلة غير ضارة تمامًا خطيرة للغاية. قبل عشرين عامًا ، لم يكن أي شخص يتخيل أن الهباء الجوي العادي يمكن أن يشكل تهديدًا خطيرًا على الكوكب ككل. لسوء الحظ ، ليس من الممكن دائمًا التنبؤ في الوقت المناسب بكيفية تأثير مركب معين على المحيط الحيوي. ومع ذلك ، في حالة مركبات الكربون الكلورية فلورية ، كان هناك مثل هذا الاحتمال: جميع التفاعلات الكيميائية التي تصف عملية تدمير أوزون مركبات الكربون الكلورية فلورية بسيطة للغاية ومعروفة منذ فترة طويلة. ولكن حتى بعد صياغة مشكلة مركبات الكربون الكلورية فلورية في عام 1974 ، كان البلد الوحيد الذي اتخذ أي إجراء لتقليل إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية هو الولايات المتحدة وكانت هذه التدابير غير كافية على الإطلاق. لقد تطلب الأمر توضيحًا قويًا بما يكفي لأخطار مركبات الكربون الكلورية فلورية لاتخاذ إجراءات جادة على نطاق عالمي. وتجدر الإشارة إلى أنه حتى بعد اكتشاف ثقب الأوزون ، كان التصديق على اتفاقية مونتريال في وقت من الأوقات تحت التهديد. ربما تعلمنا مشكلة مركبات الكربون الكلورية فلورية أن نتعامل مع جميع المواد التي تدخل المحيط الحيوي نتيجة للأنشطة البشرية باهتمام وحذر كبيرين.

رسم الاكتشاف

فيما يلي بعض الحلقات من هذه المنطقة. انفجر في يد الكيميائي الألماني روبرت فيلهلم بنسن (1811-1899) وعاء زجاجي محكم الغلق به مركب من الزرنيخ. تُرك العالم بدون عينه اليمنى وتسمم بشدة. كانت يدا بنسن خشنة للغاية وخشنة من العمل بالمواد الكيميائية لدرجة أنه فضل إخفاءها تحت الطاولة في المجتمع. لكنه أظهر في المختبر "مناعتهم" بوضع إصبعه السبابة في شعلة غاز "موقد بنسن" وإبقائه هناك لعدة ثوان حتى تفوح رائحة البوق المحترق ؛ وفي الوقت نفسه قال بهدوء: "انظروا أيها السادة ، في هذا المكان درجة حرارة اللهب فوق ألف درجة."

شهد الكيميائي الفرنسي تشارلز-أدولف وورتز (1817-1884) ، رئيس أكاديمية باريس للعلوم ، انفجارًا قويًا عندما تم تسخين مزيج من الفوسفور ثلاثي كلوريد PC1 3 وصوديوم نا في أنبوب اختبار مفتوح. أصابت الشظايا وجهه ويديه ، ودخلت في عينيه. لم يكن من الممكن إزالتها على الفور من العين. ومع ذلك ، بدأوا تدريجياً في الخروج بمفردهم. بعد بضع سنوات فقط ، أعاد الجراحون Wurtz إلى الرؤية الطبيعية.

دفع الفيزيائي والكيميائي الفرنسي بيير لويس دولونغ (1785-1838) ، عضو أكاديمية باريس للعلوم ، ثمناً باهظاً لاكتشاف مادة نيتريد ثلاثي الكلور المتفجرة C1 3 N: فقد عينه وثلاثة أصابع. ديفي ، الذي درس خصائص هذه المادة ، كاد أن يفقد بصره.

توفي الأكاديمي الروسي ليمان نتيجة تسمم بالزرنيخ وصل إلى رئتيه ومريئه أثناء انفجار معوجة في المختبر.

كاد الكيميائي الألماني ليبيج أن يموت عندما أسقط عن غير قصد المدقة ، التي استخدمها لطحن البلورات في هاون ، في وعاء معدني ، حيث تم تخزين الزئبق شديد الانفجار - "الزئبق المتفجر" Hg (CNO) 2. مزق الانفجار سطح المنزل ، ولم يلقي ليبيج نفسه إلا على الحائط ، وهرب مصابًا بكدمات.

الأكاديمي الروسي لوفيتس في عام 1790 تسمم بالكلور. في هذه المناسبة ، كتب: "بالإضافة إلى آلام الصدر الشديدة التي استمرت قرابة ثمانية أيام ، حدث أيضًا أنه بسبب إهمالي ... انطلق الغاز في الهواء ، وفقدت الوعي فجأة وسقطت على الأرض. . "

Gay-Lussac و Tenar في إحدى محاولاتهم للحصول على البوتاسيوم عن طريق تسخين خليط من هيدروكسيد البوتاسيوم KOH ومسحوق الحديد Fe وفقًا للتفاعل:

6KOH + 2Fe \ u003d 6K + Fe 2 O 3 + 3H 2 O

كاد أن يموت بسبب انفجار منشأة معملية. أمضى جاي-لوساك ما يقرب من شهر ونصف في السرير ، يتعافى من جروحه. حدثت قصة أخرى لتينار. في عام 1825 ، أثناء محاضرة عن كيمياء الزئبق ، أخذ عن طريق الخطأ رشفة بدلاً من ماء السكر من كوب يحتوي على محلول مادة سامة (كلوريد الزئبق HgCl 2) - وهو سم قوي. أعاد الزجاج بهدوء إلى مكانه وأعلن ببرود: "أيها السادة ، لقد سممت نفسي. يمكن أن يساعدني البيض النيئ ، يرجى إحضارهم لي ". اندفع الطلاب الخائفون إلى المتاجر والمنازل المجاورة ، وسرعان ما ارتفعت كومة من البيض أمام الأستاذ. أخذ تينار داخل بيضة نيئة ممزوجة بالماء. هذا أنقذه. البيضة النيئة هي ترياق ممتاز للتسمم بأملاح الزئبق.

توفي الأكاديمي الروسي نيكيتا بتروفيتش سوكولوف (1748-1795) بسبب التسمم بالفوسفور والزرنيخ أثناء دراسة خصائص مركباتهم.

يبدو أن وفاة Scheele المبكرة في سن الرابعة والأربعين ناتجة عن التسمم بـ HCN و arsine AsH 3 ، الذي حصل عليه أولاً ، السمية القوية التي لم يشك Scheele فيها.

توفي الكيميائي الروسي Vera Evstafievna Bogdanovskaya (1867-1896) عن عمر يناهز التاسعة والعشرين أثناء محاولته إجراء تفاعل بين الفوسفور الأبيض P 4 وحمض الهيدروسيانيك HCN. انفجرت الأمبولة بهاتين المادتين وأصابت يدها. بدأ تسمم الدم ، وبعد أربع ساعات من الانفجار ، توفي بوجدانوفسكايا.

توفي الكيميائي الأمريكي جيمس وودهاوس (1770-1809) عن عمر يناهز التاسعة والثلاثين من التسمم المنهجي بغاز ثاني أكسيد الكربون ، غير مدرك لسمية هذا الغاز. كان منخرطًا في البحث عن الحد من خامات الحديد بالفحم:

Fe 2 O 3 + 3C \ u003d 2Fe + 3CO

أثناء الدراسة ، تم إطلاق أول أكسيد الكربون CO - "أول أكسيد الكربون".

فقد الكيميائي الإنجليزي ويليام كروكشانك (1745-1810) عقله في السنوات الأخيرة من حياته بسبب التسمم التدريجي بالكلور C1 2 وأول أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون CC1 2 O (الفوسجين) ، وتوليف ودراسة خصائص مادة الكلور. الذي كان يعمل فيه.

صنع الكيميائي الألماني أدولف فون باير (1835-1917) ، الحائز على جائزة نوبل ، ميثيل ديكلوروارسين CH 3 AsCl 2 في شبابه. ولم يكن يعلم أن هذه المادة من السموم القوية فقرر شمها. بدأ باير على الفور بالاختناق وسرعان ما فقد وعيه. أنقذه كيكول بسحب باير في الهواء الطلق. كان باير متدربًا في Kekule.

المعادن النادرة - مستقبل التكنولوجيا الجديدة

ارقام وحقائق

العديد من المعادن النادرة ، التي لم تجد أي تطبيق تقريبًا لفترة طويلة ، تُستخدم الآن على نطاق واسع في العالم. لقد جلبوا إلى الحياة مجالات جديدة كاملة من الصناعة والعلوم والتكنولوجيا الحديثة - مثل الطاقة الشمسية ، والنقل فائق السرعة على وسادة مغناطيسية ، وبصريات الأشعة تحت الحمراء ، والإلكترونيات الضوئية ، والليزر ، وأجهزة الكمبيوتر لأحدث الأجيال.

باستخدام فولاذ منخفض السبائك يحتوي فقط على 0.03-0.07٪ نيوبيوم و 0.01-0.1٪ فاناديوم ، من الممكن تقليل وزن الهياكل بنسبة 30-40٪ في إنشاء الجسور والمباني متعددة الطوابق وأنابيب الغاز والنفط والجيولوجيا معدات الحفر الاستكشافية وما إلى ذلك. في نفس الوقت ، تزداد مدة خدمة الهياكل بمقدار 2-3 مرات.

جعلت المغناطيسات التي تستخدم مواد فائقة التوصيل تعتمد على النيوبيوم من الممكن بناء حوامات في اليابان ، تصل سرعتها إلى 577 كم / ساعة.

تستخدم السيارة الأمريكية العادية 100 كجم من فولاذ HSLA مع النيوبيوم والفاناديوم والأتربة النادرة و 25 جزءًا من سبائك النحاس والبريليوم والزركونيوم والإيتريوم. في الوقت نفسه ، انخفض وزن السيارة في الولايات المتحدة (من 1980 إلى 1990) بمقدار 1.4 مرة. منذ عام 1986 ، تم تجهيز السيارات بمغناطيس نيوديميوم (37 جم من النيوديميوم لكل سيارة)

يتم تطوير المركبات الكهربائية المزودة ببطاريات الليثيوم والمركبات التي تعمل بوقود الهيدروجين مع نيتريد اللانثانم وغيرها بشكل مكثف.

طورت شركة Westinghouse الأمريكية خلايا وقود عالية الحرارة تعتمد على أكاسيد الزركونيوم والإيتريوم ، مما يزيد من كفاءة محطات الطاقة الحرارية من 35 إلى 60٪.

من خلال إدخال أجهزة الإضاءة الموفرة للطاقة والمعدات الإلكترونية المصنوعة باستخدام عناصر نادرة ، تعتزم الولايات المتحدة توفير ما يصل إلى 50٪ من الكهرباء من أصل 420 مليار كيلووات ساعة يتم إنفاقها على الإضاءة. تم تصنيع مصابيح الفوسفور التي تحتوي على الإيتريوم والأوروبيوم والتيربيوم والسيريوم في اليابان والولايات المتحدة الأمريكية. تعمل مصابيح 27 وات على استبدال المصابيح المتوهجة 60-75 وات بنجاح. يتم تقليل استهلاك الكهرباء للإضاءة بمقدار 2-3 مرات.

استخدام الطاقة الشمسية مستحيل بدون الغاليوم. تخطط ناسا لتجهيز الأقمار الصناعية الفضائية بخلايا زرنيخيد الغاليوم الشمسية.

معدل نمو استهلاك المعادن النادرة في الإلكترونيات مرتفع للغاية. في عام 1984 ، بلغت قيمة المبيعات العالمية للدوائر المتكاملة التي تستخدم زرنيخيد الغاليوم 30 مليون دولار ، وفي عام 1990 قدرت بالفعل بمليار دولار.

سمح استخدام العناصر الأرضية النادرة (الأتربة النادرة) والرينيوم المعدني النادر في تكسير الزيت للولايات المتحدة بتقليل استخدام البلاتين الغالي بشكل كبير ، مع زيادة كفاءة العملية وزيادة إنتاج البنزين عالي الأوكتان بنسبة 15 بالمائة .

في الصين ، تُستخدم التربة النادرة بنجاح في الزراعة لتخصيب الأرز والقمح والذرة وقصب السكر وبنجر السكر والتبغ والشاي والقطن والفول السوداني والفواكه والزهور. زاد حصاد المحاصيل الغذائية بنسبة 5-10٪ ، الصناعية - بأكثر من 10٪. تحسنت جودة القمح بسبب ارتفاع نسبة البروتين والليسين ، وازداد محتوى السكر في الفاكهة وقصب السكر والبنجر ، وتحسن لون الأزهار ، وزادت جودة الشاي والتبغ.

في كازاخستان ، بناءً على توصية العلماء الروس ، تم تطبيق طريقة جديدة طورها F.V. Saikin لاستخدام التربة النادرة في الزراعة. أجريت التجارب على مساحات واسعة وكان لها تأثير كبير - زيادة في محصول القطن والقمح والمحاصيل الأخرى بنسبة 65٪. تم تحقيق هذه الكفاءة العالية ، أولاً ، نظرًا لحقيقة أنه لم يتم استخدام خليط من جميع العناصر الأرضية النادرة في نفس الوقت ، كما كان ممارسًا في الصين ، ولكن تم استخدام نيوديميوم واحد فقط (نظرًا لأن بعض اللانثانيدات لا تزيد من المحصول ، ولكن ، على العكس من ذلك ، قم بتخفيضه). ثانياً ، لم يجروا ، كما هو الحال في الصين ، عمليات رش كثيفة العمالة للنباتات الزراعية خلال فترات إزهارهم. بدلاً من ذلك ، تم نقع الحبوب فقط قبل البذر في محلول مائي يحتوي على نيوديميوم. هذه العملية أسهل بكثير وأرخص تكلفة.

حتى وقت قريب ، كان استخدام الإيتريوم نادرًا جدًا في التكنولوجيا ، وكان استخراجه مناسبًا - تم حسابه بالكيلوجرام. ولكن اتضح أن الإيتريوم قادر على زيادة التوصيل الكهربائي لكابل الألمنيوم بشكل كبير وقوة المواد الهيكلية الخزفية الجديدة. هذا يعد بتأثير اقتصادي كبير للغاية. نما الاهتمام بالإيتريوم ولانثانيدات الإيتريوم - الساماريوم ، الأوروبيوم ، التريبيوم بشكل ملحوظ.

سكانديوم (كان سعرها في وقت ما أعلى من سعر الذهب) ، نظرًا للجمع الفريد لعدد من خصائصها ، تتمتع الآن باهتمام متزايد للغاية في مجال الطيران والصواريخ وتكنولوجيا الليزر.

مؤشر الهيدروجين ... للإنسان

من المعروف أن درجة حموضة دم الشخص السليم تتراوح بين 7.3-7.4. بتعبير أدق ، تبلغ درجة حموضة بلازما الدم حوالي 7.36 - أي أن تركيز كاتيونات الأكسونيوم H 3 O + هنا هو 4.4. 10-8 مول / لتر. ومحتوى أيونات هيدروكسيد OH - في بلازما الدم - 2.3. 10-7 مول / لتر ، حوالي 5.3 مرة أكثر. وبالتالي ، يكون رد فعل الدم قلويًا جدًا.

عادة ما تكون التغييرات في تركيز كاتيونات الأكسونيوم في الدم ضئيلة ، أولاً ، بسبب التعديل الفسيولوجي المستمر للتوازن الحمضي القاعدي أثناء حياة الكائن الحي ، وثانيًا ، بسبب وجود "أنظمة عازلة" خاصة في دم.

الأنظمة العازلة في الكيمياء عبارة عن خليط من الأحماض الضعيفة مع أملاح الأحماض نفسها (أو القواعد الضعيفة بأملاح من نفس القواعد). أمثلة على أنظمة المخزن المؤقت هي محاليل خليط من حمض الأسيتيك CH 3 COOH وخلات الصوديوم CH 3 COONa أو هيدرات الأمونيا NH 3. H 2 O وكلوريد الأمونيوم NH 4 Cl. بسبب التوازن الكيميائي المعقد ، يحافظ نظام عازلة الدم على درجة حموضة ثابتة تقريبًا حتى مع إدخال حمض "زائد" أو قلوي.

بالنسبة لبلازما الدم ، فإن أهم نظام عازل هو الكربونات (يتكون من بيكربونات الصوديوم NaHCO 3 وحمض الكربونيك H 2 CO 3) ، وكذلك أورثوفوسفات (هيدروورثوفوسفات وثنائي هيدروورثوفوسفات الصوديوم Na 2 HPO 4 و NaH 2 PO 4) والبروتين ( الهيموغلوبين).

يقوم نظام عازلة الكربونات بعمل جيد في تنظيم حموضة الدم. إذا دخلت كمية متزايدة من حمض اللاكتيك ، الذي يتكون في العضلات من الجلوكوز أثناء العمل البدني الشاق ، إلى مجرى الدم ، فسيتم تحييده. اتضح أن حمض الكربونيك ، الذي يتم إزالته على شكل غاز ثاني أكسيد الكربون ، ويترك بالتنفس عبر الرئتين.
في حالة الإرهاق أو المرض ، يدخل الكثير من الأحماض العضوية إلى الدم ، وتفشل الآليات التنظيمية ، ويكتسب الدم حموضة زائدة. إذا اقترب الرقم الهيدروجيني للدم من 7.2 ، فهذه إشارة لانتهاكات خطيرة لوظائف الجسم الحيوية ، وعند درجة الحموضة 7.1 وما دونها ، فإن التغييرات التي لا رجعة فيها تكون قاتلة.

ويحتوي عصير المعدة البشري على حامض ودرجة حموضة تتراوح من 0.9 إلى 1.6. بسبب الكمية الكبيرة من حمض الهيدروكلوريك ، فإن عصير المعدة له تأثير مبيد للجراثيم.

يحتوي عصير الأمعاء على تفاعل محايد تقريبًا (درجة الحموضة من 6.0 إلى 7.6). على العكس من ذلك ، فإن اللعاب البشري دائمًا ما يكون قلويًا (درجة الحموضة 7.4 - 8.0).

وتنظم حموضة "العصائر البشرية" عن طريق البول ، حيث يكون تركيز كاتيونات الأكسونيوم H 3 O + متغيرًا للغاية: يمكن أن ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني لهذا السائل إلى 5.0 وحتى 4.7 أو يزيد إلى 8.0 - حسب الحالة من التمثيل الغذائي البشري.

البيئة الحمضية تمنع النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة الضارة وبالتالي فهي بمثابة نوع من الحماية ضد العدوى. لكن البيئة القلوية هي إشارة إلى وجود عمليات التهابية ، مما يعني المرض.

تقنيات الهيدروجين للمستقبل في صناعة السيارات

إن أطروحة "الهيدروجين وقود المستقبل" تُسمع أكثر فأكثر. تقوم معظم شركات صناعة السيارات الكبرى بتجربة خلايا الوقود. تومض مثل هذه السيارات التجريبية بأعداد كبيرة في المعارض. لكن هناك شركتان تتبعان نهجًا مختلفًا لتحويل السيارات إلى الهيدروجين.

يربط الخبراء "مستقبل الهيدروجين" للنقل بالسيارات بشكل أساسي بخلايا الوقود. الجميع يدرك جاذبيتها.

لا أجزاء متحركة ولا انفجارات. يتحد الهيدروجين والأكسجين بهدوء وسلم في "صندوق بغشاء" (هذه هي الطريقة التي يمكن بها تبسيط خلية الوقود) وإعطاء بخار الماء بالإضافة إلى الكهرباء.

فورد ، وجنرال موتورز ، وتويوتا ، ونيسان ، والعديد من الشركات الأخرى كلها سيارات رياضية تعمل بخلايا الوقود ، وهي على وشك إغراق الجميع بتعديلات الهيدروجين لبعض طرازاتها التقليدية.

ظهرت بالفعل إعادة التزود بالوقود بالهيدروجين في عدة أماكن في ألمانيا واليابان والولايات المتحدة الأمريكية. تقوم كاليفورنيا ببناء أولى محطات التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية. يتم إجراء تجارب مماثلة في جميع أنحاء العالم.

من المعتقد أن الهيدروجين المنتج فقط بطريقة صديقة للبيئة (الرياح والشمس والماء) هو الذي سيوفر لنا كوكبًا نظيفًا. علاوة على ذلك ، وفقًا للخبراء ، لن يكون الهيدروجين "التسلسلي" أغلى من البنزين. وتجدر الإشارة بشكل خاص هنا إلى تحلل الماء عند درجة حرارة عالية في وجود محفز.

حول النظافة البيئية المريبة لإنتاج الألواح الشمسية ؛ أو مشكلة التخلص من البطاريات في المركبات التي تعمل بخلايا الوقود (في الواقع ، السيارات الهجينة ، حيث إنها مركبات كهربائية بها محطة لتوليد الطاقة الهيدروجينية على متنها) - يفضل المهندسون التحدث في المرتبة الثانية أو الثالثة.

وفي الوقت نفسه ، هناك طريقة أخرى لإدخال الهيدروجين في المركبات - حرقه في محرك احتراق داخلي. تمارس BMW و Mazda هذا النهج. يرى المهندسون اليابانيون والألمان مزاياهم في هذا.

يعطي نظام وقود الهيدروجين فقط زيادة في وزن السيارة ، بينما في السيارة التي تعمل بخلايا الوقود ، فإن الزيادة (خلايا الوقود ، ونظام الوقود ، والمحركات الكهربائية ، والمحولات الحالية ، والبطاريات القوية) تتجاوز بشكل كبير "التوفير" من إزالة محرك الاحتراق الداخلي وناقل الحركة الميكانيكي.

تكون الخسارة في المساحة الصالحة للاستخدام أقل أيضًا في سيارة ذات محرك احتراق داخلي للهيدروجين (على الرغم من أن خزان الهيدروجين يلتهم جزءًا من صندوق السيارة في كلتا الحالتين). يمكن تقليل هذه الخسارة بشكل عام إلى الصفر إذا تم تصنيع سيارة (بمحرك احتراق داخلي) تستهلك الهيدروجين فقط. ولكن هذا هو المكان الذي تلعب فيه الورقة الرابحة الرئيسية لـ "المنشقين" اليابانيين والألمان.

مثل هذا النهج ، كما تصوره صانعو السيارات ، سيسهل الانتقال التدريجي للمركبات إلى طاقة الهيدروجين فقط. بعد كل شيء ، سيتمكن العميل من شراء مثل هذه السيارة بضمير مرتاح بالفعل عندما تظهر محطة تعبئة هيدروجين واحدة على الأقل في المنطقة التي يعيش فيها. ولن يضطر للقلق بشأن الابتعاد عنها بخزان هيدروجين فارغ.

وفي الوقت نفسه ، سيتم تقييد الإنتاج التسلسلي والمبيعات الضخمة لمركبات خلايا الوقود بشدة من خلال عدد صغير من محطات التعبئة هذه لفترة طويلة. نعم ، وتكلفة خلايا الوقود ما زالت مرتفعة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التحويل إلى الهيدروجين لمحركات الاحتراق الداخلي التقليدية (مع الإعدادات المناسبة) لا يجعلها أنظف فحسب ، بل يزيد أيضًا من الكفاءة الحرارية ويحسن مرونة التشغيل.

الحقيقة هي أن الهيدروجين له نطاق أوسع بكثير من نسب مزجه مع الهواء ، مقارنة بالبنزين ، حيث لا يزال من الممكن إشعال الخليط. والهيدروجين يحترق بشكل كامل ، حتى بالقرب من جدران الأسطوانة ، حيث تترك محركات البنزين عادة خليط عمل غير محترق.

لذلك تقرر - نحن "نطعم" محرك الاحتراق الداخلي بالهيدروجين. تختلف الخصائص الفيزيائية للهيدروجين بشكل كبير عن خصائص البنزين. كان على الألمان واليابانيين أن يرفعوا أدمغتهم عن أنظمة الطاقة. لكن النتيجة كانت تستحق العناء.

تجمع سيارات الهيدروجين التي أظهرتها BMW و Mazda بين ديناميكيات عالية مألوفة لأصحاب السيارات العاديين مع انبعاثات صفرية. والأهم من ذلك ، أنها تتكيف بشكل أفضل مع الإنتاج الضخم من آلات خلايا الوقود "فائقة الابتكار".

قامت BMW و Mazda بخطوة كبيرة من خلال اقتراح تحويل تدريجي للمركبات إلى الهيدروجين. إذا قمنا ببناء آلات يمكن تشغيلها بواسطة كل من الهيدروجين والبنزين ، كما يقول المهندسون اليابانيون والألمان ، فإن ثورة الهيدروجين سوف تتحول إلى "مخملية". وهذا يعني المزيد من الواقعية.

تغلب صانعو السيارات لشركتين مشهورتين على جميع الصعوبات المرتبطة بمثل هذا التهجين. كما هو الحال مع السيارات التي تعمل بخلايا الوقود التي يُتوقع ظهورها قريبًا ، كان على صانعي المركبات التي تعمل بالهيدروجين أولاً تحديد كيفية تخزين الهيدروجين في السيارة.

أكثر الخيارات الواعدة هو الهيدريدات المعدنية - حاويات بها سبائك خاصة تمتص الهيدروجين في شبكتها البلورية وتطلقها عند تسخينها. هذا يحقق أعلى مستوى من سلامة التخزين وأعلى كثافة تعبئة للوقود. لكن هذا هو الخيار الأكثر إزعاجًا والأطول من حيث التنفيذ الشامل.

الأقرب إلى الإنتاج التسلسلي هي أنظمة الوقود ذات الخزانات التي يتم فيها تخزين الهيدروجين في شكل غازي تحت ضغط عالٍ (300-350 جوًا) ، أو في شكل سائل ، عند ضغط منخفض نسبيًا ، ولكن منخفضة (253 درجة مئوية تحت الصفر) درجة حرارة. وفقًا لذلك ، في الحالة الأولى ، نحتاج إلى أسطوانة مصممة للضغط العالي ، وفي الحالة الثانية - عزل حراري قوي.

الخيار الأول أكثر خطورة ، ولكن يمكن تخزين الهيدروجين في مثل هذا الخزان لفترة طويلة. في الحالة الثانية ، الأمان أعلى بكثير ، لكن لا يمكنك وضع سيارة هيدروجين في ساحة الانتظار لمدة أسبوع أو أسبوعين. بتعبير أدق ، تضعه ، لكن الهيدروجين ، على الأقل ببطء ، سوف يسخن. سيرتفع الضغط وسيبدأ صمام الأمان في ضخ الوقود الباهظ الثمن في الغلاف الجوي.

اختارت Mazda خيار خزان الضغط العالي ، بينما اختارت BMW الهيدروجين السائل.

يتفهم الألمان جميع أوجه القصور في مخططهم ، لكن BMW الآن تختبر بالفعل نظام تخزين غير عادي ستضعه على سيارات الهيدروجين التالية.

أثناء تشغيل السيارة ، يتم إنتاج الهواء السائل من الغلاف الجوي المحيط ويتم ضخه في الفجوة بين جدران خزان الهيدروجين والعزل الحراري الخارجي. في مثل هذا الخزان ، بالكاد يسخن الهيدروجين بينما يتبخر الهواء السائل في "الغلاف" الخارجي. مع مثل هذا الجهاز ، كما تقول BMW ، يمكن تخزين الهيدروجين في سيارة خاملة تقريبًا دون خسارة لمدة 12 يومًا تقريبًا.

المسألة المهمة التالية هي طريقة تزويد المحرك بالوقود. لكن هنا أولاً عليك أن تذهب ، في الواقع ، إلى السيارات.

تعمل BMW منذ عدة سنوات على تشغيل أسطول من السفن التجريبية التي تعمل بالهيدروجين. نعم ، قام البافاريون بتحويل النموذج الرئيسي إلى الهيدروجين. لاحظ أن BMW صنعت أول سيارة تعمل بالهيدروجين في عام 1979 ، ولكن في السنوات القليلة الماضية فقط انفجرت الشركة فعليًا بسيارات الهيدروجين الجديدة. كجزء من برنامج CleanEnergy في 1999-2001 ، قامت BMW ببناء العديد من الوقود المزدوج (البنزين / الهيدروجين) "السبعات".

تعمل محركاتها V8 سعة 4.4 لتر على تطوير 184 حصانًا على الهيدروجين. بناءً على هذا الوقود (تبلغ السعة في أحدث إصدار من السيارة 170 لترًا) ، يمكن لسيارات الليموزين السفر 300 كيلومترًا ، و 650 كيلومترًا أخرى بالبنزين (يتم ترك خزان قياسي في السيارة).

كما أنشأت الشركة محركًا ثنائي الوقود مكونًا من 12 أسطوانة ، كما زودت سيارة MINI Cooper التجريبية بمحرك هيدروجين رباعي الأسطوانات سعة 1.6 لتر.

في البداية ، طورت الشركة حقن غاز الهيدروجين في أنابيب السحب (قبل الصمامات). ثم جربت الحقن المباشر لغاز الهيدروجين (تحت ضغط عالٍ) مباشرة في الأسطوانة.

وأعلن لاحقًا ، على ما يبدو ، أن حقن الهيدروجين السائل في المنطقة أمام صمامات السحب هو الخيار الواعد. لكن الاختيار النهائي لم يتم وسيستمر البحث في هذا المجال. تتمتع Mazda بفخرها الخاص: فقد قامت بتكييف محركات Wankel الدوارة الشهيرة للهيدروجين.

لأول مرة ، قامت شركة يابانية ببناء مثل هذه السيارة في عام 1991 ، لكنها كانت سيارة مفهوم خالص من ممتص الصدمات إلى ممتص الصدمات.

لكن في يناير 2004 انفجرت قنبلة. أظهر اليابانيون نسخة هيدروجين (أو بالأحرى وقود مزدوج) من سيارتهم الرياضية الشهيرة RX-8. محركها الدوار ، بالمناسبة ، اسم RENESIS ، فاز بلقب "محرك العام 2003" ، لأول مرة في التاريخ ، متغلبًا على منافسيه الكلاسيكيين في هذه المسابقة الدولية.

والآن تم تعليم رينسيس "أكل" الهيدروجين مع الحفاظ على طاقة البنزين. في الوقت نفسه ، يؤكد اليابانيون على ميزة محرك Wankel بمثل هذا التحويل.

يوجد الكثير من المساحة الحرة أمام نوافذ المدخل في مبيت المحرك الدوار ، حيث يسهل وضع الفوهات على عكس رأس الأسطوانة الضيق لمحرك المكبس. يوجد قسمان لكل قسم من قسمي RENESIS.

في محرك وانكل ، يتم فصل تجاويف الشفط والضغط وسكتة القوة والعادم (بينما في المحرك التقليدي تكون نفس الأسطوانة).

لذلك ، لا يمكن أن يحدث هنا اشتعال سابق لأوانه للهيدروجين من "حريق قادم" ، وتعمل فوهات الحقن دائمًا في منطقة باردة مناسبة (من حيث المتانة) للمحرك. على الهيدروجين ، يطور Wankel الياباني 110 حصانا - ما يقرب من نصف ما يطور على البنزين.

في الواقع ، استنادًا إلى الوزن ، يعتبر الهيدروجين وقودًا أكثر "أهمية" من البنزين. لكن هذه هي إعدادات نظام الوقود التي اختارها مهندسو Mazda.

لذلك ، وجهت BMW و Mazda ضربة مزدوجة لمعسكر خلايا الوقود. على الرغم من أن تكلفة هذا الأخير تتناقص باستمرار ، ويتم تحسين التقنيات ، فمن الممكن أن تفتح محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالهيدروجين حقبة جديدة على طرق الكوكب.

هنا توقعات البافاريين.

في السنوات الثلاث المقبلة ، سيتم بناء محطات تعبئة الهيدروجين (واحدة على الأقل لكل منها) في جميع عواصم أوروبا الغربية ، وكذلك على أكبر الطرق السريعة العابرة لأوروبا.

حتى عام 2010 ، ستظهر أول سيارات تعمل بالوقود المزدوج في المتاجر. في عام 2015 ، سيكون هناك عدة آلاف منهم على الطرقات. في عام 2025 ، سيتم تشغيل ربع أسطول السيارات في العالم بواسطة الهيدروجين. ما هي النسبة بين سيارات الهيدروجين التي ستكون السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي والسيارات على خلايا الوقود - لم يحدد الألمان الحساسون.

معجزات الكتاب المقدس

كما هو موصوف في الكتاب المقدس (Dan.الخامس، 26 ، 28) ، خلال عيد الملك البابلي بيلشاصر ، ظهرت يد على جدار القصر ، كتبت كلمات غير مفهومة للحاضرين: "مين ، مين ، تيكيل ، أبارسين". النبي اليهودي دانيال ، بعد أن فك رموز هذه الكلمات ، تنبأ بموت بيلشاصر ، الذي حدث قريبًا.

إذا قمت بإذابة الفسفور الأبيض في ثاني كبريتيد الكربون CS 2 ورسمت يدًا على جدار رخامي بالمحلول المركز الناتج ، والكلمات الموجودة خلفه ، يمكنك ملاحظة مشهد مشابه لذلك الذي أعيد سرده في الكتاب المقدس. يكون محلول الفسفور في ثاني كبريتيد الكربون عديم اللون ، لذا فإن النمط غير مرئي في البداية. عندما يتبخر CS 2 ، يتم إطلاق الفوسفور الأبيض على شكل جزيئات صغيرة تبدأ في التوهج ، وأخيراً ، وميض - تشتعل تلقائيًا:

P 4 + 5O 2 \ u003d P 4 O 10 ؛

عندما يحترق الفوسفور ، يختفي الرسم والنقش ؛ ناتج الاحتراق - ديكاوكسيد رباعي الفوسفور P 4 O 10 - يمر في حالة بخار ويعطي حامض الفوسفوريك مع رطوبة الهواء:

P 4 O 10 + 6H 2 O \ u003d 4H 3 RO 4 ،

والتي لوحظت على شكل سحابة صغيرة من الضباب الرمادي ، تتبدد تدريجياً في الهواء.

يمكنك إضافة كمية صغيرة من الفوسفور الأبيض إلى مادة الشمع أو البارافين المتصلب. إذا قمت بعمل نقش على الحائط بقطعة من الخليط المجمد ، فعند الغسق وفي الليل يمكنك رؤيتها متوهجة. الشمع والبارافين يحميان الفسفور من الأكسدة السريعة ويزيدان من مدة توهجه.

شجيرة موسى

ذات مرة ، كما يقول الكتاب المقدس (خروج 3 ، 1) ، كان النبي موسى يرعى الخراف ورأى أن "شجيرة من الأشواك تحترق بالنار ، لكنها لا تحترق".

بين رمال سيناء تنمو شجيرة الديبتام ، والتي تسمى في تلك الأماكن "شجيرة موسى". في عام 1960 ، قام العلماء البولنديون بزراعة هذا النبات في المحمية ، وفي أحد أيام الصيف الحارة ، "أضاء" حقًا بلهب أحمر مزرق ، بينما ظل دون أن يصاب بأذى. أظهرت الدراسات أن شجيرة الديبتام تطلق زيوتًا أساسية متطايرة. في الطقس الهادئ والهادئ ، يزداد تركيز هذه الزيوت المتطايرة في الهواء حول الأدغال بشكل كبير ؛ عند تعرضها لأشعة الشمس المباشرة ، فإنها تشتعل وتحترق بسرعة ، وتطلق الطاقة في الغالب على شكل ضوء. والشجيرة نفسها تظل سليمة وسليمة.

العديد من المواد القابلة للاشتعال من هذا النوع معروفة. لذلك ، ثاني كبريتيد الكربون CS 2 (في الظروف العادية يكون سائلًا عديم اللون ومتطاير جدًا) على شكل بخار يتم إشعاله بسهولة بواسطة أي جسم ساخن ويحترق بلهب أزرق فاتح مع درجة حرارة منخفضة بحيث لا يحترق الورق فيه .

ربيع مرير

عبر الإسرائيليون بقيادة موسى صحراء شور. استنفدوا من العطش ، ولم يصلوا إلى مكان مير ، لكنهم وجدوا أن الماء هنا مر ويستحيل شربه. "فتذمروا على موسى ..." (الكتاب المقدس ، خر.الرابع عشر، 5-21). لكن الله أمر النبي أن يرمي شجرة قريبة في الماء. و- معجزة! - الماء الآن صالح للشرب!

في ضواحي مير لا يزال هناك مرير