ΓΡΗΓΟΡΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ
Εκρηκτική Χημεία : σπόνσορας των
βραβείων Νόμπελ
Τι κάνει μια ουσία να είναι ισχυρό εκρηκτικό ;
Πρώτον, θα πρέπει να είναι ασταθής ένωση και να διασπάται εύκολα, αλλά
όχι πολύ ασταθής, ώστε να μη μπορεί να μεταφερθεί.
Δεύτερον, θα πρέπει να δίνει μεγάλο όγκο αερίων κατά τη διάσπασή της.
Η ταχύτητα της διάσπασης είναι τόσο μεγάλη που έχει σαν αποτέλεσμα την
απότομη αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης.
Τα περισσότερα εκρηκτικά είναι οργανικά παράγωγα με πολλές νιτρο-ομάδες
(-ΝΟ2). Τα πιο διαδεδομένα είναι το τρινιτροτολουόλιο
και η νιτρογλυκερίνη.
Το τρινιτροτολουόλιο (ΤΝΤ, τροτύλη) παρασκευάζεται με νίτρωση του τολουολίου
σε θερμοκρασίες 180 - 230οC.
Η τροτύλη είναι ασφαλής στη χρήση και δεν διασπάται με κρούση ή θέρμανση,
αλλά μόνο με τη δράση πυροκροτητή.
Aλλο ένα εκρηκτικό που χρησιμοποιείται πολύ συχνά είναι η νιτρογλυκερίνη.
Η ίδια η γλυκερίνη παρασκευάζεται από προπυλένιο, προϊόν διάσπασης κλασμάτων
του πετρελαίου.
Η νίτρωση της γλυκερίνης διεξάγεται με ένα μίγμα νιτρικού οξέος 48%
και θειϊκού οξέος 52% σε θερμοκρασία από - 20οC έως 3οC
σε χαλύβδινους αντιδραστήρες. Ύστερα από 50 - 60 λεπτά σχηματίζεται η νιτρογλυκερίνη,
που είναι πολύ ασταθής και διασπάται εκρηκτικά με ελαφριά κρούση ή θέρμανση.
4 mol νιτρογλυκερίνης που καταλαμβάνουν όγκο περίπου 500 ml, διασπώνται
σε 29 mol αερίων. Σε μια τέτοια έκρηξη, ο όγκος των αερίων που παράγονται
μπορεί να είναι 20.000 φορές μεγαλύτερος από τον αρχικό όγκο της νιτρογλυκερίνης.
Για ασφαλέστερη χρήση της, η νιτρογλυκερίνη μετατρέπεται σε δυναμίτιδα
με ανάμιξη με απορροφητικές ύλες, όπως το πριονίδι του ξύλου.
Η ανακάλυψη της δυναμίτιδας έγινε το 1863 από τον Σουηδό Alfred Nobel
(1833 - 1896), ο οποίος μετά από αυτό έγινε πάμπλουτος. Ο Nobel, το 1895,
καθόρισε στη διαθήκη του ότι οι τόκοι από την περιουσία του θα διατίθενται
κάθε χρόνο για τα σημαντικότερα επιτεύγματα στη Φυσική, τη Χημεία, την
Ιατρική και Βιολογία, την Οικονομία, τη Λογοτεχνία, καθώς και στη διατήρηση
της Ειρήνης.
ΑΡΓΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ
Χειμέρια νάρκη
Oταν υπάρχει έλλειψη τροφής, πολλά ζώα πέφτουν σε χειμέρια νάρκη. Η
θερμοκρασία του σώματος ελαττώνονται μέχρι λίγους βαθμούς παραπάνω από
το περιβάλλον και οι αντιδράσεις που γίνονται στον οργανισμό έχουν πολύ
μικρή ταχύτητα, χρησιμοποιώντας αποθηκευμένα γλυκογόνο ή λίπη.
Oταν ο καιρός γίνει θερμότερος - αυτό σημαίνει ότι αρχίζει να υπάρχει
περισσότερη τροφή - αυξάνεται και η θερμοκρασία στα σώματα των ζώων και
ο ρυθμός μεταβολισμού τους επανέρχεται στα συνηθισμένα.
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ και ΦΩΤΟΧΡΩΜΙΚΟΙ ΦΑΚΟΙ
Οι φωτοχρωμικοί φακοί σκουραίνουν στο φως της ημέρας και είναι
διαφανείς όταν το φως ελαττώνεται. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν και στην
οδήγηση ή στο σκι.
Στην καρδιά της λειτουργίας τους υπάρχει ένα "έξυπνο" γυαλί
που χρησιμοποιεί την οξειδοαναγωγή για να εναλλάσσει τη διαφάνεια με το
σκούρο χρώμα.
Μέσα στην άμορφη μάζα του γυαλιού υπάρχουν μικροί κρύσταλλοι
AgCl και CuCl. Oταν πέφτει το ηλιακό φως, τα ιόντα χλωρίου οξειδώνονται
σε άτομα χλωρίου : Cl- ---> Cl + e-.
Το ηλεκτρόνιο το παίρνει ένα ιόν αργύρου : Ag+ + e-
---> Ag και τα άτομα του χλωρίου επανέρχονται σε ιόντα από τα ιόντα
του χαλκού (Ι) : Cl + Cu+ ---> Cl- + Cu2+.
Σε συνθήκες που υπάρχει λίγο φως, τα ιόντα του χαλκού (ΙΙ) οξειδώνουν
τα άτομα του Ag αποκαθιστώντας τη διαφάνεια του γυαλιού : Cu2+
+ Ag ---> Cu+ + Ag+.
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ και ΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ
Στο πρόγραμμα εκτόξευσης διαστημικών σαϊτών και τοποθέτησής
τους σε τροχιά χρησιμοποιούνται υγρά και στερεά καύσιμα .
Με την καύση τους, αυτές οι ουσίες θα πρέπει να παρέχουν επαρκή
ώθηση για να απογειωθεί η σαΐτα και να μπει σε τροχιά εκατοντάδες χιλιόμετρα
από την επιφάνεια της Γης. Περίπου 1.440 m3 υγρού υδρογόνου
στους 70 Κ και 541 m3 υγρού οξυγόνου στους 90 Κ διατηρούνται
για να κινήσουν τις κυρίως μηχανές. Αυτές οι χαμηλές θερμοκρασίες είναι
ανασταλτικός παράγοντας στο να δοθεί όλη η ενέργεια μετά την απογείωση.
Το μεγαλύτερο μέρος της ώθησης για να τοποθετηθεί η σαΐτα σε
τροχιά το δίνει ένα στερεό προωθητικό που περιέχει 16% κ.β. σκόνη αργιλίου
και περίπου 70% κ.β. υπερχλωρικό αμμώνιο (NH4ClO4).
Η αντίδραση μεταξύ τους καταλύεται από τριοξείδιο του σιδήρου (Fe2O3).
Τα προϊόντα είναι οξείδιο του αργιλίου, υδροχλώριο, χλώριο και ένα μίγμα
οξειδίων του αζώτου.
Στο διάστημα, αυτό που χρειάζεται από ένα καύσιμο είναι ασφάλεια
και υψηλή τιμή του λόγου : ενέργεια που παρέχει προς τη μάζα
του. Μια ένωση που ικανοποιεί αυτές τις προϋποθέσεις είναι η υδραζίνη (Ν2Η4).
To διαστημόπλοιο, όταν βρίσκεται στο διάστημα, οξειδώνει την υδραζίνη για
να παραχθεί ενέργεια για την πλοήγησή του. Οι πρώτες επιχειρήσεις "Απόλλων"
χρησιμοποιούσαν μεθυλυδραζίνη για την προσεδάφιση, με τετροξείδιο του αζώτου
(Ν2O4) σαν οξειδωτικό : 4ΝΗ2ΝΗCΗ3(υγ)
+ 5N2O4(υγ) ---> 9N2(α) + 12Η2Ο(α)
+ 4CO2(α).
Τέτοιες ενώσεις παράγουν ένα τεράστιο όγκο αερίων. Ο όγκος αυξάνεται
ακόμα περισσότερο από την αύξηση της θερμοκρασίας λόγω της εξώθερμης αντίδρασης
και έτσι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη προωστική δύναμη.
ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΧΕΛΙΑ : Κινητές μπαταρίες
Το ηλεκτρικό χέλι (electrophorus electricus) χρησιμοποιεί την
ίδια την τροφή του σαν τροφοδοσία. Eνα μέρος από αυτή οξειδώνεται σε ένα
ειδικό όργανο, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα. Σε ένα χέλι μήκους ενός
(1) μέτρου μεταξύ του κεφαλιού (κάθοδος) και της ουράς (άνοδος) μπορεί
να μετρηθεί διαφορά δυναμικού 300 Volt.
ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ ΓΙΑ ΚΙΝΗΤΑ ΤΗΛΕΦΩΝΑ
Οι έρευνες για μπαταρίες μεγαλύτερης διάρκειας για κινητά τηλέφωνα
συνεχίζονται. Πρόσφατα χρησιμοποιήθηκε υγρό στοιχείο μεθανόλης, που μπορεί
να δώσει 100 ώρες διαρκούς συνομιλία, αντί για 2 ώρες που δίνουν οι σημερινές
μπαταρίες.
Τα βασικά εμπόδια είναι ότι πρέπει η οξείδωση της μεθανόλης να γίνει
σε θερμοκρασία δωματίου, το στοιχείο θα πρέπει να παρέχει 400 mwatts, ενέργεια
απαραίτητη για τη λειτουργία των κινητών τηλεφώνων και τέλος να βελτιστοποιηθεί
η χρήση των καταλυτών.
Iσως μέχρι το τέλος της χρονιάς, 44 ml μεθανόλης να παρέχουν
τέσσερα (4) μερόνυχτα συνεχούς ομιλίας . .