Yanma olmadan ortaya çıkan dumanın 100,000,000x büyütmeli sanal bir mikroskopla görüntülenmesi
Bugün, odanın bir köşesindeki sigara dumanın diğer bir köşeye doğru nasıl hareket ettiği ile ilgili eski bir kimyasal numarayı açıklayacağız. Bu olayın ardındaki sır perdesini aralayacak ve 100,000,000x yakınlaştırmalı sanal bir mikroskobu kullanarak moleküler seviyede bu bilmecenin arkasındaki kimyasal reaksiyonun nasıl gerçekleştiğine açıklık getireceğiz. Ve son olarak ta, ilk videomuz için neden bu kimyasal deneyi seçtiğimiz ile ilgili düşüncelerimizi paylaşacağız.
Eski bir kimyasal numara vardır: sigara dumanı bir bardağa üflenir ve bardak ters çevrilir. Bu sırada, odanın diğer köşesindeki başka bir bardak daha ters çevrilir. Sigara dumanı ilk bardaktan diğerine doğru ilerler ve ikinci bardaktan ortaya çıkar. Bu hafta sonu, bu deneyi yapmaya çalıştım ve sigarayı bir nefes çektikten sonra yarım saatimi öksürerek geçirdim. İnsanların sigarayı nasıl içtiklerini hala anlayabilmiş değilim? ;)
Bu numaranın arkasındaki sır nedir?
Lafı çok uzatmadan bu olayın arkasındaki sırrı açıklamaya başlayalım. Duman hiçbir zaman sihirli bir şekilde kendiliğinden bir yerden bir yere hareket etmez. Sadece, ilk bardaktaki sigara dumanı bardağın içine yerleşirken diğer bardağın içinde yeni sigara dumanı oluşur. Bu olayda iki farklı gaz vardır – hidrojen klorür (suda çözündüğünde hidroklorik asit üreten gaz) ve amonyak (sokak serserilerinin kokusu gibi). Bu iki gaz karıştığında partiküllerini duman olarak gördüğümüz amonyum klorür olarak bilinen katı bir madde oluşur. Tahmin ettiğiniz gibi ikinci bardakta ortaya çıkan durum budur: bardağın iç yüzeyi suda çözünmüş hidrojen klorür ile (hidroklorik asit) kaplanmış ve masaya konsantre amonyak solüsyonu püskürtülmüş bir bardak konulmuştur. Bardak masaya konulduğunda iki gazın buharı birbiriyle karışır ve duman oluşur.
Ve işte hilenin iç yüzü bu. Bu iki sıvıyı birbirine yaklaştırarak duman efekti ortaya çıkarmanın daha pek çok yolu vardır. En basitinden bir örnek verecek olursak: iki kulak temizleme çubuğunu alın ve her birini uygun sıvıların içine daldırın ve daha sonra bunları birbirine doğru yaklaştırın ve ortaya çıkan duman efektinin keyfini çıkarın.
İlk videomuz için neden bu deneyi seçtik?
İlk başlarda, hidrojenin yanması ile işe başlamamızın doğru olacağını düşünmüştüm. Bana göre, bu en basit kimyasal reaksiyondu: en basit element olan hidrojen ile oksijenin bileşiminden daha basit ne olabilirdi ki? Meğer ne kadar yüzeysel ve aptalca düşünmüşüm! Bu düşüncemin nedeni şuydu: bir molekül O2 ve bir molekül H2 birbirlerine doğru yaklaşarak çarpışırlar ve eğer bu çarpışmanın hızı belirli bir eşik değerinin çok üzerinde olursa (ör. gazlar yeterince sıcaksa) atomlar, H2O molekülünü oluşturmak için en yüksek enerji verimliliğini sağlayacak şekilde yeni bir kombinasyon oluştururlar. Fakat bu reaksiyon göründüğü kadar basit değilmiş. Rus kimyager Nikolay Semenov ve İngiliz fizik kimyageri Cyril Norman Hinshelwood bu kimyasal reaksiyonların işleyişi konusundaki çalışmaları nedeniyle 1956 yılında Kimya alanında Nobel Ödülü’nü almışlar.
Daha sonra, çökelme oluşturan sıvılardaki kimyasal reaksiyonları düşünmeye başladım. Fakat su bazlı reaksiyonların çok daha karmaşık olduğunu gördüm. Çünkü sudaki iyonlar, hem iyonların kompleks bir yapıya sahip olmaları hem de su moleküllerinin solvasyon tabakası olarak adlandırılan bir yapıyla güçlü bir şekilde bağlanması nedeniyle serbest partiküller halinde hareket etmiyor. Bu durum, sıvılardaki reaksiyonların göründükleri kadar basit olmadığını ortaya koyuyor. Güzel olmasını bir kenara bırakırsak faz sınırlarındaki reaksiyonlar karmaşık özellikle de bu veya buna benzer reaksiyonlardaki bir katalizörle.
İşe basit bir şeyle başlamayı istediğimiz için pek çok kimyasal reaksiyonu inceledik ve onlardan bir tanesini seçtik. Kimyasal reaksiyonların daha kolay anlaşılması ve görselleştirilebilmesi için hidrojen klorür ve amonyağın reaksiyona girmesi sırasında oluşan dumanın en iyi örnek olacağını düşündük.
İlk videomuz
Mikrobiyoloji hakkında çok sayıda kaliteli video bulabilirsiniz. Bu videolar içsel süreçlerin nasıl gerçekleştiğini gösterir. Burada birkaç örnek var: mRNA translasyonu, DNA replikasyonu, DNA’dan proteine, DNA nasıl paketlenir.
Fakat inorganik kimya hakkında neredeyse hiç video yok. Bir video güzel bir deneyi sadece göstermekle kalmamalı aynı zamanda moleküler düzeyde nelerin gerçekleştiğini de göstermelidir. Şimdi en azından böyle bir videomuz var ;) Umarım yakın zamanda çok daha fazlası da olacak.
100,000,000x büyütme kapasitesine sahip bir mikroskobumuzun olduğunu düşünelim. Çünkü atomları tek tek görebilmemiz için böyle bir mikroskobumuzun olması gerekiyor. Şimdi bu mikroskobumuzla olaylara daha yakından göz atalım:
Bu, bir hafta sonunda çocuklarımla birlikte yaptığımız ilk deneydi ve onlara kimyasal reaksiyonların gerçekte nasıl olduğunu göstermeye çalıştım. Bu tür deneyler, kimyayı herhangi bir formülden daha iyi anlamanıza yardım eder. Sanal mikroskobumuzla gerçekleştirdiğimiz yeni deneylerle ilgili daha fazla şey öğrenmek için Güncellemelerimize abone olun ve Twitter’dan bizi takip edin.
Bonus problem
Ve şimdi sıra bugünkü bonus sorumuza geldi: bu seyrettiğiniz videodaki hataları bulmaya çalışın. Burada birkaç tane hata yaptık – bazıları görsel nedenlerden kaynaklandı, bazıları ise zaman yetersizliğinden. Bunların ne olduğunu bulabilir misiniz? Cevaplarınızı Twitter’dan bizimle paylaşın.
Ayrıca bakınız
Kimya deney seti aboneliği
Nihayet ilk ürünümüzün nasıl olacağını sizlerle paylaşmak için hazırız. Ürünümüz, bildiğiniz klasik kimya setlerinden çok farklı olan ve evinizde deneyler yapabileceğiniz yenilikçi bir kimya deney seti. Yazımızın devamında, mevcut kimya setleriyle ilgili üç önemli sorunu ve bu sorunları kendi ürünümüzde nasıl aştığımızdan bahsedeceğiz. Son bölümde ise ürünümüzün satışı konusunda bilgilendirilmek için nasıl abone olabileceğinizi öğreneceksiniz.
Hidrojen yanmasının sırları
Hemen hemen hepimiz suyun kimyasal formülünün H2O olduğunu biliriz. Çoğumuz ise suyu meydana getiren kimyasal reaksiyonun denklemini 2H2 + O2 = 2H2O olarak yazabiliriz. Fakat bu reaksiyonun aslında nasıl gerçekleştiğini ise milyonlarca insandan sadece birkaçı doğru şekilde açıklayabilir. Şimdi bu reaksiyonu tüm boyutlarıyla açıklayan şu videoyu izleyin.
Yanma olmadan oluşan dumanla ilgili videomuzdaki hatalar + midemizle ilgili bir meydan okuma
Geçtiğimiz hafta ilk videomuzu yayınladık. Hatırlayacağınız gibi, yazımızın en sonunda da, sizden bu videoda yaptığımız hataları bulmanızı istedik. Bugünkü yazımızda, bu videoda ne gibi hatalar yaptığımızdan bahsedeceğiz. Yaptığımız hatalardan bazılarını görsel nedenlerden dolayı bilerek yaptık. Hata yapmadığımız yerleri dahi hatalı olarak değerlendiren bazı kimyacılar oldu – hatta tuhaf bir şekilde çoğu kişi açıkladığımız duman olayındaki bazı süreçlerin tam olarak bu şekilde gerçekleştiğine bile inanmadı. Yazımın bir bölümünde de bilim adamlarının molekül yapılarını nasıl bulduklarından bahsedeceğim.