Які речовини називають сухою водою? Суха вода – що це та з чим її їдять? Суха вода виготовлення

Давно відома хімікам речовина, що називається « суха вода», було запатентовано ще 42 роки тому, 1968 року. Тоді вона мала величезну популярність у косметичній промисловості. Сухою водою у народі називають рідину з назвою Noves1230. Суха вода має таку формулу. CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Суху воду створили американські вчені. Головна особливість сухої води, що вона не змочує поверхню. Ви можете занурити у суху воду звичайний аркуш паперу, але він не намокне. У ході експериментів з'ясували, що суха вода не проводить електричного струму, не розчиняє цукор, чай та каву.

Температура кипіння сухої води – 49°C. Можна сміливо опускати руки в киплячу суху воду. Суха вода не становить небезпеки для людини. При розпорошенні суха вода дуже швидко випаровується. Вперше суха вода була продемонстрована у 2004 році як засіб для гасіння пожеж. Зараз суха водавикликає набагато більший інтерес як засіб захисту навколишнього середовища та боротьби з кліматичними змінами. Зовні ця вода схожа на білий дрібний пісок і насправді є дрібними крапельками води у водовідштовхувальній кремнієвій оболонці. А кремній, як відомо, входить до складу звичайного пляжного піску. Оболонка перешкоджає з'єднанню молекул води та перетворенню їх назад у рідину. Виробництво сухої води - нескладний і швидкий процес. На високій швидкості змішується вода та кремній, і вже через 90 секунд суха водаготова.

Отриманий у такий спосіб порошок сухої води при взаємодії з газами утворює гідрати – корисні хімічні сполуки.

Бен Картер, вчений з Ліверпульського університету, що досліджує властивості та здібності сухої води, та його колеги, обговорили нещодавно на з'їзді Американського хімічного товариства в Бостоні різні способи застосування цієї речовини.

Серед безлічі способів застосування її унікальних властивостей була особливо відзначена здатність сухої води вбирати у великих кількостях вуглекислий газ – один з тих парникових газів, які викликають глобальне потепління. При використанні сухої води виходить зберегти втричі більше вуглекислого газу, ніж якби використовувалася гравітаційна вода. Таким чином, можна досягти значного зниження концентрації парникових газів в атмосфері.

Завдяки здатності даної води взаємодіяти з метаном, вчені збираються знайти безпечний спосіб зберігання метанового палива для автомобілів, що працюють на природному газі. Отримання гідрату метану уможливлює вдосконалення системи зберігання та транспортування цього природного газу і є ключовим моментом при розробці альтернативного палива.

Бен Картер вважає, що якщо до суміші додати гелеутворюючий агент, то суха водастане більш придатною для переробки. Суху воду тоді можливо буде використовувати неодноразово, так як гель міцніший за порошк. Вчені пропонують використовувати суху воду при виробництві харчових продуктів та їх компонентів та інших товарів споживання. Застосування сухої води, як довели лабораторні випробування, може прискорити каталітичні реакції при виробництві даних товарів, а також зробити хімічну обробку при цьому більш енергоефективною та менш шкідливою для навколишнього середовища. Суха водабуде корисна для вдосконалення способів перевезення та зберігання різних потенційно небезпечних рідин, оскільки перетворюватиме їх на сухий порошок.

Завдяки своїм властивостям, суха водадопомагає захищати довкілля від небезпечного впливу різних шкідливих реагентів. А також може бути корисна при виробництві харчових продуктів.

Нам знайомі різні типи води: артезіанська, важка, в молекулі якої присутні ізотопи водню – дейтерія, радіоактивна, забруднена радіонуклідами, термальна. Але є ще один тип води – суха.

У 1968 році вчені виявили, як порошок двоокису кремнію, що потрапив у воду, майже миттєво перетворив воду на суху сипку речовину. Відкриття було запатентовано, і суха вода знайшла своє застосування в косметичній індустрії. Але лише на початку нинішнього століття в наукових колах почалися обговорення застосування “сухої води” у сучасній промисловості та використання її як засіб захисту навколишнього середовища.

"Суха вода" з точки зору хімії

При змішуванні 0,05 частин діоксиду кремнію і 0,95 частин дистильованої води починається процес обволікання крапель води розміром трохи більше мікрона оболонкою з двоокису кремнію. Через півтори хвилини процес завершується, і перед поглядом експериментатора постає маса, схожа на пудру або дрібний білий пісок.
Гідрофобна кремнієва оболонка не дозволяє возз'єднатися краплях води, завдяки чому вода втрачає плинність і наділяється якістю сипучої речовини.

Властивості "сухої води"

Група вчених з Ліверпульського університету, яку очолює доктор Бен Бен Картер, почала вивчення властивостей суміші води з діоксидом кремнію з метою знайти речовину з унікальними властивостями корисне застосування.

Одне з відкриттів, зроблене ліверпульськими дослідниками, відноситься до здатності "сухої води" активно взаємодіяти з газами. Зокрема, властивість ефективного поглинання величезного обсягу вуглекислого газу можна успішно застосовувати у боротьбі з глобальним потеплінням. Як відомо, вуглекислий газ, накопичуючись в атмосфері у надлишкових кількостях, викликає "парниковий ефект". Суха вода допоможе значно знизити концентрацію вуглекислого газу в атмосфері.

Інший досвід дозволив виявити таку властивість осушеної кремнеземом води, як взаємодія з метаном. З'єднання порошкоподібної води з метаном дозволить значно збільшити безпеку транспортування метану, що в умовах поступового переходу на альтернативне паливо стає вирішенням проблеми зберігання та перевезення метану. Та й багато потенційно небезпечних рідин, перетворених за допомогою “сухої води” на порошок, стають безпечними з точки зору вдосконалення способів транспортування та зберігання.

Порошкову воду пропонується використовувати і в харчовій промисловості. Так, додаючи її як каталізатор у процесі отримання бурштинової кислоти, можна домогтися збільшення енергоефективності виробництва ліків та товарів народного споживання.

А чи знаєте ви?

Ще один тип “сухої води” було відкрито вченими із США. Причому ця вода немає нічого спільного з порошкоподібної субстанцією як суміші з діоксидом кремнію. Це рідина зі складною хімічною формулою, що має незвичайні властивості:

не змочує поверхні;
не розчиняє цукор;
не проводить електричного струму;
кипить при температурі -49°С;
миттєво випаровується при розпиленні.

Запатентована назва цієї рідини Novec1230.

"Суха вода: феномен чи науковий факт?", БК "ПОШУК", Розповісти друзям:Травень 20th, 2017

Якщо ні то саме для Вас присвячений цей пост, щоб піднести для Вас щось нове і незвичайне.

Відео про властивості води:

Додаткова інформація:
Давно відома хімікам речовина, що називається «суха вода», була запатентована ще 42 роки тому, в 1968 році. Тоді вона мала величезну популярність у косметичній промисловості.

Зараз суха вода викликає набагато більший інтерес як засіб захисту довкілля та боротьби з кліматичними змінами.

Зовні ця вода схожа на білий дрібний пісок і насправді є дрібними крапельками води у водовідштовхувальній кремнієвій оболонці. А кремній, як відомо, входить до складу звичайного пляжного піску. Оболонка перешкоджає з'єднанню молекул води та перетворенню їх назад у рідину.

Виробництво сухої води - нескладний і швидкий процес. На високій швидкості змішується вода і кремній, і вже за 90 секунд суха вода готова.

Бен Картер вважає, що якщо до суміші додати гелеутворюючий агент, суха вода стане більш придатною до переробки. Суху воду тоді можливо буде використовувати неодноразово, так як гель міцніший за порошк.

Вчені пропонують використовувати суху воду при виробництві харчових продуктів та їх компонентів та інших товарів споживання. Застосування сухої води, як довели лабораторні випробування, може прискорити каталітичні реакції при виробництві даних товарів, а також зробити хімічну обробку при цьому більш енергоефективною та менш шкідливою для навколишнього середовища.

Суха вода буде корисна для вдосконалення способів перевезення та зберігання різних потенційно небезпечних рідин, оскільки перетворюватиме їх на сухий порошок.

Завдяки своїм властивостям суха вода допомагає захищати навколишнє середовище від небезпечного впливу різних шкідливих реагентів. А також може бути корисна при виробництві харчових продуктів.

Всі ми знаємо зі шкільної програми про те, що вода може перебувати у трьох станах: газ, рідина та лід. Але у 1968 році з'явилася вода, яка здатна перебувати у сухому стані – «суха вода». Вона отримала офіційну назву Novek 1230 і дуже довгий час не мала попиту. Досі люди не використовували суху воду в повній мірі. Проте вчені вирішили детальніше вивчити це питання і розібратися в тому, як можна раціональніше застосувати насправді Novek 1230.

Загальні відомості

Але для початку давайте розберемося з тим, чим відрізняється суха вода від звичайної. Почнемо з того, що в її складі є такі елементи, як фтор і вуглець. Насправді суха вода є порошком, а не рідиною, що має унікальні властивості. Ця речовина абсолютно нешкідлива для людини, але вживати її всередину, звичайно, не варто. Процес створення сухої води є досить простим. Для нього не потрібно багато часу. Щоб приготувати цю речовину, беруть звичайну воду і змішують на високій швидкості з кремнієм. Через півтори хвилини речовина повністю готова до використання. Фахівці впевнені, що вже незабаром Novek 1230 широко використовуватиметься в різних сферах людської життєдіяльності.

Про характеристики

Якщо вірити офіційній характеристиці, то вода, яка називається сухою, складається з 95% води звичайної. Однак зовні вона більше схожа на цукор, який перетерли до пудри. Окрема мікроскопічна частинка сухої води розміром не більше одного мікрона має захисну сферу кремнієвого діоксиду. У ній дуже міцно з'єднані молекули кисню із кремнієм. Саме діоксид кремнію не дає водним частинкам розтікатися та з'єднуватися один з одним.

Що стосується хімічної формули, якою описується сухий аналог звичайної води, вона виглядає так: CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Слід зазначити, що вона має багато спільного зі звичайною водою. Так, у сухої води відсутній запах та смак. Однак у ній роль окислювача виконує не кисень, а фтор. При цьому Novek 1230 закипає за 49 градусів за Цельсієм, а ось абсолютне замерзання відбувається при -180 градусів за Цельсієм. При цьому навіть кипляча суха вода не залишає опіків на тілі людини. Вона має дуже високу щільність, а під прямим сонячним промінням частинки речовини просто розпадаються.

Про дослідження

Як уже було згадано вище, про суху воду світ дізнався ще 1968 року. Запатентували цей винахід американські вчені та спочатку його використовували лише для косметичних цілей. Але ось настав час, коли заборонили хладон або холодоагент. І компанії, які займалися розробкою автоматичних засобів гасіння пожеж, звернули увагу на Novek 1230 або суху воду. Напевно, їхню увагу привернув той факт, що Novek 1230 не тільки нешкідливий для людини, але й повністю безпечний для навколишнього середовища. При цьому як «пожежник» ця вода працювала ідеально. Через одинадцять років світові представили вдосконалений варіант сухої води - Novec 1230. Дана речовина вважається чистим газом, який здатний запобігти займанню, і не зіпсує техніку, документи тощо. Слід зазначити, що у процесі гасіння пожежі цим газом рівень кисню залишається незмінним. Це сприяє швидкій евакуації людей із приміщення.

Додамо, що Novec 1230 має слабкий запах, а ще він важить майже в півтора рази більше при порівнянні зі звичайною водою. Також ця речовина не є провідником для електрики через низький діелектричний рівень.

Але науковці на цьому не зупинилися. Вони пішли далі і під час досліджень з'ясували ще дещо. А точніше - вони визначили, що суха вода має здатність до абсорбування газів. Говорячи простою мовою, її молекули добре вбирають вуглекислий газ. При порівнянні зі звичайною водою, сухий аналог може вбрати в себе втричі більше цього газу. Експерти провели безліч дослідів із іншими видами газів, і результат дуже їх порадував. Тому вони висунули гіпотезу, що цю речовину цілком реально застосовувати для того, щоб добувати метан з океанського дна, а також для видобутку інших газів. Але головна їхня мета була – довести, що за допомогою сухої води можна транспортувати різні небезпечні речовини.

Треба сказати, що вчені хочуть знайти спосіб використовувати суху воду в харчовій промисловості і так далі.

Що стосується екологічних питань, то багато експертів переконані в тому, що сухій воді цілком під силу подолати глобальне потепління. Знову ж таки завдяки тому, що вона має здатність вбирати в себе різні гази. Всі знають, що парниковий ефект супроводжується виділенням в атмосферу різноманітних сполук хімічного характеру. І саме сухій воді під силу впоратися з цим негативним явищем шляхом абсорбування. Однак поки що не створили таку технологію, яка б дозволила реалізувати цю ідею.

Про зберігання

Що стосується зберігання, таку речовину, як суха вода, не можна зберігати в ємностях відкритого типу. Точніше зберігати можна, але не довше за п'ять днів. Вся справа в тому, що при контакті з довкіллям вона швидко руйнується. З цієї причини зберігати суху воду можна лише у герметичних балонах під низьким тиском. Внаслідок цього вона стає рідкою, як і будь-який газ. У процесі розпилення вона стає газоподібною.

Загальновідомо, що вода може перебувати в рідкому, твердому та газоподібному станах. А чи знаєте ви, що вода може бути сухою, як би парадоксально це не звучало.

«Суха вода» на 95% складається з води і є крихітними крапельками води, кожна з яких укладена в оболонку з діоксиду кремнію, що перешкоджає розпливанню та з'єднанню молекул води. На вигляд «суха вода» нагадує порошок. Якщо ми подивимося на хімічну формулу сухої води (CF3CF2C(O)CF(CF3)2) , то побачимо, що в ній на відміну від звичайної води відсутній водень і, як наслідок, водневі зв'язки, а це означає, що взаємодія між молекулами цієї води набагато слабші. Іншими відмінностями «сухої води» є її температура замерзання, яка дорівнює 108 ° C, температура кипіння, що становить 49 ° C, а також нездатність проводити струм. У такій воді не можна заварити чай або каву, в ній не розчиняються цукор та сіль. Серед подібностей зі звичайною водою вважаються відсутність кольору і запаху.

«Суха вода» була винайдена ще в 1968 році, проте на той час вона не знайшла практичного застосування і на довгі роки була забута.

Згадали про неї лише в 2004 році, коли корпорація ЗМ удосконалила «суху воду», видаливши з неї шкідливий для екології хладон, і зареєструвала її під торговою маркою Novec 1230. З того часу «суха вода» стала використовуватися в пожежогасінні, і швидко набула популярності, оскільки показала свої переваги перед звичайною водою. Так, навіть при оперативному гасінні пожежі звичайною водою, документи, книги, техніка, меблі та інші речі, що вціліли у вогні, можуть бути безнадійно зіпсовані цією водою. З «сухою водою» такого не станеться, тому що при гасінні вогню вона перетворюється на пару, яка, осідаючи на предметах, зникає через кілька секунд, не завдаючи їм жодної шкоди. Ведучі однієї передачі навіть проводили наочний експеримент, опускаючи в ємність із «сухою водою» мобільний телефон та аркуш паперу, при цьому телефон продовжував справно працювати, а папір навіть не намокли. Подібні властивості «сухої води» були насамперед оцінені співробітниками музеїв та бібліотек, а також власниками підприємств, де є велика кількість обладнання під високою напругою.

«Суха вода» навіть гасить вогонь інакше, втручаючись у реакцію горіння і поглинаючи тепло, звичайна вода знижує температуру в осередку займання і, випаровуючись, перекриває доступ кисню до полум'я. До того ж Novec 1230 швидко переходить у газоподібний стан навіть за невеликої температури, коли пожежа тільки почалася.

Крім цього, ще одним плюсом сухої води при гасінні вогню є той факт, що при її використанні не знижується концентрація кисню в приміщенні, тим самим збільшуючи час евакуації людей.

Потрапляючи в атмосферу, Novec 1230 під впливом ультрафіолету розпадається за 3-5 днів, не завдаючи шкоди озоновому шару Землі. Для людини «суха вода» також безпечна, але пити її все ж таки не варто.

Однак «суха вода» може застосовуватися не лише у пожежогасінні. У 2006 році вивчаючи властивості цієї речовини, фахівці Ліверпульського Університету виявили, що «суха вода» може надати велику послугу нашій планеті. Справа в тому, що вона здатна активно поглинати вуглекислий газ, який відноситься до парникових газів, що сприяють руйнуванню озонового шару і, як наслідок, глобальному потеплінню. Експерименти показали, що за той самий проміжок часу «суха вода» поглинає втричі більше вуглекислого газу, ніж звичайна вода. Усе це дозволяє значно знизити концентрацію парникових газів у атмосфері.

Є припущення про те, що завдяки своїй здатності абсорбувати гази, «суха вода» також може допомогти у видобутку замерзлого метану, що знаходиться на дні океанів, а також інших важкодоступних газів.

Також ведуться пошуки способу, який міг би убезпечити зберігання палива для автомобілів, що працюють на водні.

Крім того, один із фахівців Ліверпульського Університету доктор Бен Картер на 240-х національних зборах американської хімічної спільноти в Бостоні розповів про те, що, крім іншого, «суха вода» є каталізатором, який прискорює реакцію між воднем і малеїновою кислотою, в результаті якої утворюється бурштинова кислота. , що широко використовується у виробництві споживчих товарів. При цьому відпадає необхідність помішувати водень та бурштинову кислоту, таким чином, процес стає більш енергоефективним та безпечним для навколишнього середовища.

До того ж, дана технологія може використовуватися для створення «сухих» порошкових емульсій, що складаються з декількох рідин, які не змішуються між собою, наприклад, води та олії. Ці емульсії допоможуть зробити безпечнішими зберігання та транспортування потенційно небезпечних рідин.

Довідка:
Фторкетони – це синтетичні органічні речовини, у молекулі якого всі атоми водню замінені на міцно пов'язані з вуглецевою решіткою атоми фтору. Такі властивості роблять речовину інертною у взаємодії з іншими молекулами та інгібітором теплових реакцій. Численні лабораторні дослідження та випробування показали, що фторкетони є ефективними вогнегасними речовинами з позитивним екологічним та токсикологічним профілем. Це безбарвна прозора рідина зі слабовираженим запахом, яка важча за воду в 1,6 разів. Це ефективний діелектрик з електричною проникністю 2,3, тому занурені навіть у суху воду електронні пристрої продовжують працювати. Оскільки температура кипіння цієї речовини при тиску 1 атм. складає 49,2 ° С, він миттєво випаровується, не залишаючи нальоту на стінках обладнання.

Ось що повідомляє компанія ЗМ:

Відомо, що наслідки гасіння пожежі найчастіше бувають настільки ж тяжкими, як і вплив самого вогню. Вода, порошок псують обладнання, документацію, витвори мистецтва та все цінне, що знаходиться у приміщенні; гази - інерген, хладон, вуглекислота впливають на матеріальні цінності не так сильно, але вони смертельно небезпечні для людей, що знаходяться в приміщенні, що захищається, тому вимагають їх негайної евакуації.

У пошуку поєднання параметрів ефективності та безпеки пожежогасних речовин за останні десятиліття змінилося кілька поколінь від вуглекислоти та інертних газів – до хладонів. Проте здебільшого вони мають серйозні обмеження щодо застосування. Як я згадувала раніше, системи на вуглекислоті смертельно небезпечні для людини, а холоди першого покоління заборонені в усьому світі у зв'язку з колосальним негативним впливом на атмосферу. А це важливий фактор, адже глобальне потепління йде рекордними темпами. Наприклад, льодовик на горі Кіліманджаро, який за підрахунками вчених мав розтанути до 2015 року, розтанув уже 2005 року.

Розуміючи недоліки існуючих агентів для газового пожежогасіння, група вчених 3М не стала модифікувати хладони, а спрямувала свої зусилля у нове русло. Вирішили використовувати одну з базових технологічних платформ 3М – хімію перфторованих органічних сполук. До речі, ця технологія дозволяє компанії досягати успіху в області надтонкого очищення різних деталей, нанесення захисних покриттів на скло, метали та пластик, а також охолодження електронних пристроїв.
10-річний період дослідницької роботи увінчався справжнім успіхом – було створено та введено у міжнародну практику новий клас газових вогнегасних речовин – фторовані кетони. Численні тестові випробування, проведені провідними світовими організаціями, що спеціалізуються в галузі пожежної безпеки, викликали здивування у експертів: фторкетони виявилися не тільки відмінними вогнегасними речовинами (з ефективністю аналогічною хладонам), але при цьому показали позитивний екологічний та токсикологічний профіль.

Трохи нудної хімії

Отже, фторкетони. Це синтетичні органічні речовини, у молекулі яких атоми водню замінені на міцно пов'язані з вуглецевим скелетом атоми фтору. Такі зміни роблять речовину інертною з погляду взаємодії з іншими молекулами. Чому "суха" вода?
Novec 1230 (ФК-5-1-12) (флуорокетон С-6) є безбарвною прозорою рідиною зі слабовираженим запахом, яка важча за воду в 1,6 разів і, що особливо важливо - не проводить електрику. Його діелектрична проникність - 2,3 (за одиницю як зразок прийнятий осушений азот).

Інноваційні властивості цієї вогнегасної речовини пояснюються будовою його шестивуглецевої молекули, що має слабкі зв'язки. Вони дозволяють Novec 1230 швидко переходити з рідкого стану в газоподібний та активно поглинати теплову енергію вогню. Пригнічення пожежі здійснюється за рахунок ефекту охолодження (70%). Також відбувається хімічна реакція пригнічення полум'я (30%). При цьому не знижується концентрація кисню в приміщенні (що важливо для збільшення часу евакуації людей із приміщення). Речовина миттєво випаровується, не вступаючи в хімічні реакції, що дозволяє не завдавати шкоди матеріалам та дорогому обладнанню, а діелектричні властивості запобігають короткому замиканню.

Як це працює?

Інша важлива властивість фторкетонів - вкрай низька розчинність у воді, яка дозволяє речовині пройти через клітинні мембрани в організм, тобто. забезпечує їх низьку токсичність і високу теплоємність парів, що призводить до активного охолодження полум'я та його гасіння. А це означає, що люди, що знаходяться в приміщенні в момент спрацьовування системи, не наражаються на небезпеку. Системою пожежогасіння на основі Novec 1230 обладнані Центри управління польотами аеропортів Внуково та Кольцово, диспетчери можуть виконувати свою роботу при спрацьовуванні системи, не наражаючи свого життя на ризик.

Як це впливає на людину?

Окремо зупинюся на такому показнику як рівень безпеки пожежогасного агента для людей. Вона визначається різницею між робочою концентрацією та гранично допустимою концентрацією. У світовій практиці застосовується параметр, який називають NOAEL (No Observed Adverse Effect Level - концентрація, що не викликає шкідливого впливу). Він встановлює порогову концентрацію речовин по кардіосенсибілізуючому та кардіотоксичному впливу на організм. Іноді цю різницю називають запасом безпеки, який компенсує неточності розрахунку кількості газового агента в системі, нерівномірність розподілу за обсягом приміщення, використання підвищувальних коефіцієнтів для розрахункової концентрації та інші фактори. Негативне значення цього параметра свідчить про небезпеку агента робочої концентрації після спрацьовування системи.

Так, системи, що використовують «інертні» гази (що не підтримують горіння), використовують принцип гасіння вогню шляхом розведення кисню повітря до значень, значно нижчий за рівень у нормальному повітряному середовищі (12-13% проти 21% у звичайному повітрі). Це призводить до ризику виникнення задухи у людей, що знаходяться в приміщенні, хоча токсичною дією такі гази не мають. Окремо слід сказати про вуглекислий газ, для якого робочі концентрації завжди є смертельними для людини. Це з його фізіологічним впливом на організм при концентраціях вище 5% (порівнювати нормативна вогнегасна концентрація для СО2 становить 35%).

Хімічні агенти не знижують концентрацію кисню у приміщенні. Тому їм вирішальним чинником безпеки для персоналу є коефіцієнт запасу, розглянутий раніше. Для приміщень, де за виробничою потребою можуть бути люди, навіть короткочасно, слід вибирати агенти з максимальним запасом безпеки.