Дым без огня под виртуальным микроскопом с увеличением в сто миллионов раз
О старинном химическом фокусе с перемещением дыма из одного угла комнаты в другой; о разгадке этого фокуса; и о подробном разборе под виртуальным микроскопом с увеличением в сто миллионов раз того, что же собственно там происходит на уровне отдельных молекул. А так же о том, почему мы выбрали именно этот опыт для нашего первого видео.
Есть такой старинный химический фокус: выдыхаем дым от сигареты в стакан и переворачиваем его. В другом углу комнаты одновременно переворачиваем другой стакан. Дым из первого стакана через всю комнату переносится во второй стакан. Я попробовал повторить этот опыт на выходных и полчаса откашливался после сигареты. Люди, как вы курите? ;)
В чем же секрет этого фокуса?
Давайте сразу перейдем к разгадке фокуса. Дым никуда волшебным образом не переносится. Просто пока оседает дым от сигареты в первом стакане, во втором образуется новый дым. Есть два газа: хлороводород (тот самый, который, растворяясь в воде, дает соляную кислоту) и аммиак (именно им пахнут бомжи). Соеденяясь, эти два газа образуют твердое вещество хлорид аммония. Маленькие частички этого вещества и образуют дым. Как вы уже догадались, именно это произошло во втором стакане: его стенки были смочены концентрированным водным раствором хлороводорода (соляной кислотой), а стол, на который его поставили вверх дном, был смочен концентрированным раствором аммиака, который часто ошибочно называют нашатырем. В результате в стакане стали смешиваться пары этих двух газов, и образовывался “дым”.
Вот, собственно, и весь фокус. Существует много разных способов, как красиво обыграть тот факт, что находясь рядом эти две жидкости начинают сильно “дымить”. Начиная от самого простого: намочить две палочки для ковыряния в ушах в этих двух жидкостях и любоваться дымом, когда подносишь их друг к другу. И заканчивая «курением» двух трубок, когда дым перетекает из одной трубки в другую.
Но почему для первого видео мы выбрали именно этот эксперимент?
Сначала я по своей глупости думал, что начать надо с горения водорода. Мне казалось, что это самая простая химическая реакция: что может быть проще соединения кислорода и самого простого элемента - водорода. Сколь глуп и наивен я был! Я думал так: подлетает молекула O2 к молекуле H2, они соударяются, b если при этом скорость их соударения была больше определенного барьера (т.е. газ был достаточно горячий), то атомы перераспределяются как им энергетически более выгодно и получается H2O. Оказалось, все совсем не так. За изучение природы этой цепной реакции английский ученый Сирил Норман Хиншелвуд и советский химик Николай Николаевич Семёнов в 1956 году были удостоены Нобелевской премии. То есть эта реакция совсем не так проста, как кажется. Потом я начал смотреть на реакции в растворах, в которых выпадает осадок. Реакции в воде тоже оказались не такими простыми. Ионы в воде плавают не в виде свободных частиц (как я думал), а как комплексы из иона, окруженного жестко прилепленными к нему молекулами воды, так называемой сольватной оболочкой. Один этот факт показывает, что с этой водой все не так просто. Я уже не говорю об очень красивых, но явно непростых реакциях на границе фаз, да еще и с катализатором типа вот этой или этой.
Нам хотелось начать с чего-то простого. Перебрав много разных химических реакций, мы подумали, что образование дыма при смешении хлороводорода и аммиака является одним из самых простых для понимания и визуализации химических процессов.
Наше первое видео
Есть много хороших видео о биологии, показывающих суть самых важных процессов. Вот несколько примеров: mRNA translation, DNA replication, from DNA to protein, how DNA is packaged.
А вот по неорганической химии таких видео почти нет. Видео, которые не просто показывают красивый опыт, а объясняют, что там внутри происходит. Теперь, как минимум, одно такое видео есть ;) Надеюсь, скоро будет больше.
Итак, давайте представим, что у нас есть микроскоп, способный увеличивать в сто миллионов раз. Примерно такое увеличение нам нужно, чтобы разглядеть отдельные атомы. Берем этот микроскоп и смотрим, как там все происходит внутри:
Это первый раз, когда, делая на выходных опыты со своими детьми, я смог им наглядно показать, что же, собственно, там внутри, на уровне молекул, происходит. Это позволяет понять химию лучше любых заучиваний формул. Подписывайтесь на обновления, читайте нас в Твиттере, чтобы узнать о новых химических опытах под виртуальным микроскопом.
Задача
А задачка сегодня будет вот такой: найдите ошибки в этом видео. Мы в нескольких местах погрешили против истины. Иногда в художественных целях, а где-то просто не успели сделать правильно. Сможете найти эти ошибки? Пишите ответы в твитер.
Читайте также
Вакансия – Mobile developer/product manager
Работа мечты для программиста, которому интересна мобильная разработка (iOS/Android): атмосфера стартапа (но уже без рисков и с высокой зарплатой), интересный перспективный проект с нуля с крутыми технологиями, работа на международный рынок. Задумайтесь: вы будете не просто писать очередную игру, а делать мир лучше! Такие возможности встречаются очень редко, и для вас это, возможно, станет выходом на новый виток.
Вакансия - fullstack web-developer
Привет! Мы в [MEL Science](https://melscience.com/en/v2/) ищем человека в команду, занятую всем, что связано с вебом и бизнесом: от фронтенд-оптимизаций до автоматизации полиграфии на бекенде.
Вакансия – in-house recruiter
Наши продажи активно растут (более 500% в год), растет и наша команда. Мы ищем специалиста по подбору персонала — того, кто будет заниматься поиском кадров. Успех всего бизнеса зависит от людей. Поэтому человек, организующий процесс поиска, — ключевая должность в компании.
Мы ищем очень специфичных людей, сочетающих в себе любовь к науке с умениями в своей сфере (программировать для программиста, рисовать для дизайнера и т.д.). Найти таких людей непросто, их очень мало, поэтому на некоторые вакансии мы перебираем сотни кандидатов на стадии резюме.