Deset neobičnih supstanci sa jedinstvenim svojstvima na planeti... Neobične fizičke sposobnosti supstanci Najeksplozivnija supstanca

Ako mislite da je hemija veoma dosadna nauka, onda vam savetujem da dalje pogledate 7 veoma zanimljivih i neobičnih hemijskih reakcija koje će vas definitivno iznenaditi. Možda će vas gifovi u nastavku posta moći razuvjeriti, pa ćete prestati misliti da je hemija dosadna;) Pogledajmo dalje.

Hipnotizirajuća bromska kiselina

Prema nauci, reakcija Belousov-Žabotinski je „oscilatorna hemijska reakcija", tokom kojeg "joni prelaznih metala kataliziraju oksidaciju različitih, obično organskih, redukcijskih sredstava s bromičnom kiselinom u kiseloj vodena sredina“, što omogućava “golim okom promatrati formiranje složenih prostorno-vremenskih struktura”. Ovo naučno objašnjenje hipnotički fenomen koji se javlja kada bacite malo broma u kiseli rastvor.

Kiselina pretvara brom u hemikaliju zvanu bromid (koja poprima potpuno drugačiju boju), a bromid se brzo ponovo pretvara u brom jer su naučni vilenjaci koji žive u njoj tvrdoglavi šupci. Reakcija se ponavlja iznova i iznova, omogućavajući vam da beskonačno gledate kretanje nevjerovatnih struktura nalik valovima.

Prozirne hemikalije odmah pocrne

Pitanje: Šta se dešava ako pomešate natrijum sulfit, limunsku kiselinu i natrijum jodid?
Tačan odgovor je u nastavku:

Kada pomiješate gore navedene sastojke u određenim omjerima, krajnji rezultat je hirovita tekućina koja počinje bistre boje, a zatim odjednom pocrni. Ovaj eksperiment se zove jodni sat. jednostavno rečeno, ovu reakciju nastaje kada se određene komponente kombinuju na način da se njihova koncentracija postepeno mijenja. Ako dostigne određeni prag, tečnost postaje crna.
Ali to nije sve. Promjenom udjela sastojaka imate priliku dobiti suprotnu reakciju:

Osim toga, korištenjem razne supstance i formule (na primjer, kao opcija - Briggs-Rauscherova reakcija), možete stvoriti šizofreničnu smjesu koja će stalno mijenjati boju iz žute u plavu.

Stvaranje plazme u mikrotalasnoj

Da li želite da radite nešto zabavno sa svojim prijateljem, ali nemate pristup gomili nejasnih hemikalija ili osnovnom znanju potrebnom za njihovo bezbedno mešanje? Ne očajavajte! Sve što vam je potrebno za ovaj eksperiment su grožđe, nož, čaša i mikrovalna pećnica. Dakle, uzmite grožđe i prepolovite ga. Jedan od komada ponovo nožem podelite na dva dela tako da ove četvrtine ostanu povezane korom. Stavite ih u mikrotalasnu i pokrijte naopakom čašom, uključite rernu. Zatim se odmaknite i gledajte kako vanzemaljci kradu rezanu bobicu.

Zapravo, ono što se dešava pred vašim očima je jedan od načina da se stvori vrlo mala količina plazme. Još iz škole znate da postoje tri agregatna stanja: čvrsto, tečno i gasovito. Plazma je u suštini četvrti tip i jonizovani je gas koji se dobija pregrijavanjem običnog gasa. Pokazalo se da je sok od grožđa bogat ionima, pa je stoga jedno od najboljih i najpristupačnijih sredstava za provođenje jednostavnih znanstvenih eksperimenata.

Međutim, budite oprezni kada pokušavate stvoriti plazmu u mikrovalnoj, jer ozon koji se stvara unutar stakla velike količine može biti toksično!

Paljenje ugašene svijeće kroz trag dima

Ovaj trik možete isprobati kod kuće bez rizika da eksplodirate svoju dnevnu sobu ili cijelu kuću. Zapali svijeću. Ugasite ga i odmah donesite vatru na trag dima. Čestitam: uspjeli ste, sada ste pravi majstor vatre.

Ispostavilo se da postoji neka vrsta ljubavi između vatre i voska od svijeća. I ovaj osjećaj je mnogo jači nego što mislite. Nije važno u kakvom je stanju vosak - tečnom, čvrstom, gasovitom - vatra će ga ipak pronaći, sustići i spaliti do đavola.

Kristali koji sijaju kada se zgnječe

Evo hemikalije koja se zove europium tetrakis, koja pokazuje efekat triboluminiscencije. Ipak, bolje je jednom vidjeti nego sto puta pročitati.

Ovaj efekat se javlja kada se kristalna tela unište usled konverzije kinetičke energije direktno u svetlost.

Ako želite sve ovo vidjeti vlastitim očima, a nemate pri ruci europium tetrakis, nema veze: čak i najobičniji šećer može. Samo sjedite u mračnoj prostoriji, stavite nekoliko kockica šećera u blender i uživajte u ljepoti vatrometa.

Još u 18. veku, kada su mnogi ljudi tako mislili naučni fenomeni uzrokovane duhovima ili vješticama ili duhovima vještica, naučnici su koristili ovaj efekat da ismijavaju "obične smrtnike" žvakajući šećer u mraku i smijući se onima koji su bježali od njih poput vatre.

Pakleno čudovište koje izlazi iz vulkana

Živin(II) tiocijanat je naizgled nevin bijeli prah, ali kada ga jednom zapalite, on se odmah pretvara u mitsko čudovište, spremno da proždre vas i cijeli svijet.

Druga reakcija, na slici ispod, uzrokovana je sagorijevanjem amonijevog dihromata, što rezultira stvaranjem minijaturnog vulkana.

Pa, šta se dešava ako pomešate ovo dvoje hemikalije i zapalio ih? Uvjerite se sami.

Međutim, nemojte pokušavati ove eksperimente kod kuće, jer su i živa(II) tiocijanat i amonijev dikromat vrlo toksični i mogu ozbiljno naštetiti vašem zdravlju ako se izgore. Čuvaj se!

Laminarni tok

Ako pomiješate kafu sa mlijekom, na kraju ćete dobiti tečnost koju teško da ćete ikada moći ponovo razdvojiti na njene sastavne komponente. I to se odnosi na sve supstance koje su u tečnom stanju, zar ne? U redu. Ali postoji takva stvar kao što je laminarni tok. Da vidite ovu čaroliju na djelu, samo stavite nekoliko kapi raznobojnih boja u prozirnu posudu s kukuruznim sirupom i sve pažljivo promiješajte...

... i zatim ponovo miješajte istim tempom, ali sada u suprotnom smjeru.

Laminarni tok može nastati pod bilo kojim uvjetima i korištenjem različitih vrsta tekućina, ali u ovom slučaju ova neobična pojava je zbog viskoznih svojstava kukuruznog sirupa, koji, kada se pomiješa s bojama, formira višebojne slojeve. Dakle, ako jednako pažljivo i polako izvodite radnju u suprotnom smjeru, sve će se vratiti na svoje prvobitno mjesto. To je kao da putujete u prošlost!

"najekstremnija" opcija. Naravno, svi smo čuli priče o magnetima koji su dovoljno jaki da ozlijede djecu iznutra i kiselinama koje će vam proći kroz ruke za nekoliko sekundi, ali postoje još "ekstremnije" verzije ovih.

1. Najcrnja materija poznata čovjeku

Šta će se dogoditi ako rubove karbonskih nanocijevi složite jednu na drugu i naizmjenično ih slojeve? Rezultat je materijal koji apsorbira 99,9% svjetlosti koja ga udari. Mikroskopska površina materijala je neravna i hrapava, koja lomi svjetlost i također je loša reflektirajuća površina. Nakon toga pokušajte koristiti ugljične nanocijevi kao supraprovodnici po određenom redosledu, što ih čini odličnim apsorberima svetlosti, i imate pravu crnu oluju. Naučnici su ozbiljno zbunjeni potencijalnom upotrebom ove supstance, budući da se, u stvari, svetlost ne "gubi", supstanca bi se mogla koristiti za poboljšanje optičkih uređaja kao što su teleskopi, pa čak i za solarne ćelije koje rade sa skoro 100% efikasnosti.

2. Najzapaljivija supstanca

Mnogo stvari gori zadivljujućom brzinom, kao što su stiropor, napalm, a to je samo početak. Ali šta ako postoji supstanca koja bi mogla zapaliti zemlju? S jedne strane, ovo je provokativno pitanje, ali je postavljeno kao polazna tačka. Klor trifluorid ima sumnjivu reputaciju užasno zapaljive supstance, iako su nacisti vjerovali da je supstanca previše opasna za rad. Kada ljudi koji razgovaraju o genocidu vjeruju da njihova svrha života nije da koriste nešto jer je previše smrtonosno, to podržava pažljivo rukovanje ovim supstancama. Kažu da se jednog dana prosula tona materije i izbio požar, a izgorelo je 30,5 cm betona i metar peska i šljunka dok se sve nije smirilo. Nažalost, nacisti su bili u pravu.

3. Najotrovnija supstanca

Reci mi šta bi najmanje volio da dobiješ na licu? Ovo bi mogao biti najsmrtonosniji otrov, koji bi s pravom zauzeo 3. mjesto među glavnim ekstremnim supstancama. Takav otrov se zaista razlikuje od onoga što gori kroz beton, i od najjače kiseline na svijetu (koja će uskoro biti izmišljena). Iako nije sasvim tačno, svi ste nesumnjivo čuli od medicinske zajednice za botoks, a zahvaljujući njemu, najsmrtonosniji otrov je postao poznat. Botox koristi botulinum toksin, koji proizvodi bakterija Clostridium botulinum, i vrlo je smrtonosan, sa količinom zrna soli koja je dovoljna da ubije osobu od 200 funti. Zapravo, naučnici su izračunali da je prskanje samo 4 kg ove supstance dovoljno da ubije sve ljude na zemlji. Orao bi vjerovatno mnogo humanije postupio sa zvečarkom nego što bi se ovaj otrov odnosio prema čovjeku.

4. Najtoplija supstanca

Postoji vrlo malo stvari na svijetu za koje čovjek zna da su toplije od unutrašnja površina nedavno zagrejana u mikrotalasnoj pećnici Hot Pocket, ali izgleda da će ova stvar oboriti i taj rekord. Nastala sudaranjem atoma zlata brzinom skorom svjetlosti, supstanca se naziva kvark-gluonska "supa" i dostiže ludih 4 triliona stepeni Celzijusa, što je skoro 250.000 puta toplije od tvari unutar Sunca. Količina energije oslobođena tokom sudara bila bi dovoljna da otopi protone i neutrone, što samo po sebi ima karakteristike za koje ne biste ni sumnjali. Naučnici kažu da bi nam ovaj materijal mogao dati uvid u to kako je izgledalo rođenje našeg svemira, pa je vrijedno razumjeti da male supernove nisu stvorene za zabavu. Međutim, zaista dobra vijest je da je "supa" zauzela trilionti dio centimetra i trajala trilionti trilionti dio sekunde.

5. Najkaustičnija kiselina

Kiselina je užasna supstanca, jednom od najstrašnijih čudovišta u bioskopu dali su kiselu krv da ga učini još strašnijim od mašine za ubijanje (Alien), tako da je u nama ukorenjeno da je izlaganje kiselini veoma loša stvar. Kada bi "vanzemaljci" bili napunjeni fluoridno-antimonovom kiselinom, ne samo da bi propali duboko kroz pod, već bi isparenja koja se emituju iz njihovih mrtvih tela ubila sve oko njih. Ova kiselina je 21019 puta jača od sumporna kiselina i može procuriti kroz staklo. I može eksplodirati ako dodate vodu. A tokom njegove reakcije oslobađaju se otrovna isparenja koja mogu ubiti svakoga u prostoriji.

6. Najeksplozivniji eksploziv

Zapravo, ovo mjesto trenutno dijele dvije komponente: HMX i heptanitrokuban. Heptanitrokuban uglavnom postoji u laboratorijama i sličan je HMX-u, ali ima gušću kristalnu strukturu, koja nosi veći potencijal za uništavanje. HMX, s druge strane, postoji u dovoljno velikim količinama da može ugroziti fizičko postojanje. Koristi se u čvrstom gorivu za rakete, pa čak i za detonatore nuklearnog oružja. I posljednji je najgori, jer uprkos tome kako se to lako događa u filmovima, pokretanje reakcije fisije/fuzije koja rezultira svijetlim blistavim nuklearnim oblacima koji izgledaju kao pečurke nije lak zadatak, ali HMX to savršeno radi.

7. Najradioaktivnija supstanca

Govoreći o zračenju, vrijedno je spomenuti da su užarene zelene "plutonijumske" šipke prikazane u Simpsonovima samo fikcija. Samo zato što je nešto radioaktivno ne znači da sija. Vrijedi spomenuti jer je polonijum-210 toliko radioaktivan da svijetli plavo. Bivši sovjetski špijun Aleksandar Litvinjenko doveden je u zabludu da mu je supstancu dodala u hranu i ubrzo je umro od raka. Ovo nije nešto s čime se želite šaliti; sjaj je uzrokovan zrakom oko materijala koji je pod utjecajem zračenja, a zapravo se predmeti oko njega mogu zagrijati. Kada kažemo "zračenje" mislimo na npr. nuklearni reaktor ili eksplozija u kojoj se reakcija fisije zapravo dešava. Ovo je samo oslobađanje ioniziranih čestica, a ne cijepanje atoma van kontrole.

8. Najteža supstanca

Ako ste mislili da su dijamanti najteža supstanca na Zemlji, bila je to dobra, ali netačna pretpostavka. Ovo je tehnički napravljena dijamantska nanoštapka. Ovo je zapravo kolekcija nano dijamanata, sa najnižim stepenom kompresije i najtežom supstancom, poznato čoveku. Zapravo ne postoji, ali to bi bilo prilično zgodno jer znači da bismo jednog dana mogli pokriti naše automobile ovim stvarima i jednostavno ih se riješiti kada dođe do sudara vlaka (nije realan događaj). Ova supstanca je izumljena u Njemačkoj 2005. godine i vjerovatno će se koristiti u istoj mjeri kao i industrijski dijamanti, osim što je nova supstanca otpornija na habanje od običnih dijamanata.

9. Najmagnetičnija supstanca

Da je induktor mali crni komad, onda bi to bila ista supstanca. Supstanca, razvijena 2010. godine od gvožđa i azota, ima magnetne moći koje su 18% veće od prethodnog rekordera i toliko je moćna da je primorala naučnike da preispitaju kako magnetizam funkcioniše. Osoba koja je otkrila ovu supstancu distancirala se od svojih studija kako nijedan drugi naučnik ne bi mogao da reproducira njegov rad, jer je objavljeno da je slično jedinjenje razvijeno u Japanu u prošlosti 1996. godine, ali drugi fizičari nisu mogli da ga reprodukuju, pa je ova supstanca nije zvanično prihvaćena. Nejasno je da li bi japanski fizičari trebali obećati da će napraviti Sepuku pod ovim okolnostima. Ako se ova supstanca može reproducirati, to bi moglo značiti novo doba efikasna elektronika i magnetni motori, moguće povećane snage za red veličine.

10. Najjača superfluidnost

Superfluidnost je stanje materije (bilo čvrsto ili gasovito) koje se javlja na ekstremno niskim temperaturama, ima visoku toplotnu provodljivost (svaka unca te supstance mora biti na potpuno istoj temperaturi) i nema viskoznost. Helijum-2 je najtipičniji predstavnik. Čaša za helijum-2 spontano će se podići i izliti iz posude. Helij-2 će također curiti kroz druge čvrste materijale, jer mu potpuni nedostatak trenja omogućava da teče kroz druge nevidljive rupe kroz koje običan helijum (ili voda, na primjer) ne bi propuštao. ovaj slučaj). Helijum-2 ne dolazi u svoje pravo stanje na broju 1, kao da ima sposobnost da deluje samostalno, iako je i najefikasniji toplotni provodnik na Zemlji, nekoliko stotina puta bolji od bakra. Toplota se kreće tako brzo kroz helijum-2 da putuje u talasima, poput zvuka (poznatog kao "drugi zvuk"), umesto da se raspršuje, gde se jednostavno kreće od jednog molekula do drugog. Inače, sile koje kontrolišu sposobnost helijuma-2 da puzi po zidu nazivaju se "treći zvuk". Malo je vjerovatno da ćete dobiti nešto ekstremnije od supstance koja zahtijeva definiciju 2 nove vrste zvuka.

Kako funkcionira “brainmail” - prenošenje poruka od mozga do mozga putem interneta

10 misterija svijeta koje je nauka konačno otkrila

10 glavnih pitanja o svemiru na koja naučnici trenutno traže odgovore

8 stvari koje nauka ne može objasniti

2.500 godina stara naučna misterija: Zašto zevamo

3 od najglupljih argumenata koje protivnici Teorije evolucije koriste da opravdaju svoje neznanje

Da li je moguće ostvariti sposobnosti superheroja uz pomoć moderne tehnologije?

Atom, sjaj, nuktemeron i još sedam jedinica vremena za koje niste čuli

Možemo se smijati našim precima, koji su barut smatrali magijom i nisu razumjeli šta su magneti, međutim, čak i u našem prosvijećenom dobu postoje materijali koje je stvorila nauka, ali slični rezultatu pravog vještičarenja. Ove materijale je često teško nabaviti, ali se isplati.

1. Metal koji se topi u vašim rukama

Dobro je poznato postojanje tečnih metala kao što je živa i sposobnost metala da postanu tečni na određenoj temperaturi. Ali čvrsti metal koji se topi u vašim rukama poput sladoleda je neobična pojava. Ovaj metal se zove galijum. Topi se na sobnoj temperaturi i praktična upotreba neprikladan. Ako stavite predmet od galija u čašu vruće tečnosti, on će se rastvoriti pred vašim očima. Osim toga, galijum može učiniti aluminij vrlo krhkim - dovoljno je jednostavno stavljanje kapi galijuma na površinu aluminija.

2. Plin koji može držati čvrste predmete

Ovaj plin je teži od zraka i ako njime napunite zatvorenu posudu, taložit će se na dno. Kao i voda, sumpor heksafluorid može izdržati manje gusti objekti, na primjer, čamac od folije. Bezbojni plin će zadržati predmet na svojoj površini i činit će se da čamac pluta. Sumpor heksafluorid se može izvaditi iz posude običnim staklom - tada će čamac glatko potonuti na dno.

Osim toga, zbog svoje gravitacije, plin smanjuje frekvenciju svakog zvuka koji prolazi kroz njega, a ako udahnete malo sumpor heksafluorida, vaš glas će zvučati kao zlokobni bariton Dr. Evil.

3. Hidrofobni premazi

Zelena pločica na fotografiji uopće nije žele, već obojena voda. Nalazi se na ravnoj ploči, uz rubove obrađene hidrofobnim premazom. Premaz odbija vodu i kapljice poprimaju konveksan oblik. U sredini bijele površine nalazi se savršeni sirovi kvadrat i tu se skuplja voda. Kap stavljena na tretirano područje odmah će poteći do netretiranog područja i stopiti se s ostatkom vode. Ako prst tretiran hidrofobnim premazom umočite u čašu vode, ostat će potpuno suh, a oko njega će se formirati "mjehur" - voda će očajnički pokušati pobjeći iz vas. Na osnovu takvih supstanci planira se kreiranje vodoodbojne odjeće i stakla za automobile.

4. Spontano eksplodirajući prah

Trijod nitrid izgleda kao kugla prljavštine, ali izgled može zavarati: materijal je toliko nestabilan da je i najmanji dodir olovke dovoljan da izazove eksploziju. Materijal se koristi isključivo za eksperimente - opasno je čak i premještati ga s mjesta na mjesto. Kada materijal eksplodira, proizvodi prekrasan ljubičasti dim. Slična tvar je srebrni fulminat - također se nigdje ne koristi i pogodan je samo za izradu bombi.

Vrući led, poznat i kao natrijum acetat, je tečnost koja se stvrdne pri najmanjem kontaktu. Jednostavnim dodirom, trenutno se pretvara iz tekućeg stanja u kristal tvrd kao led. Uzorci se formiraju na cijeloj površini, kao na prozorima u mraznom vremenu; proces se nastavlja nekoliko sekundi dok se cijela tvar ne "zamrzne". Kada se pritisne, formira se centar kristalizacije iz kojeg se informacija o novom stanju prenosi na molekule duž lanca. Naravno, krajnji rezultat uopće nije led - kao što ime govori, supstanca je prilično topla na dodir, vrlo sporo se hladi i koristi se za pravljenje hemijskih jastučića za grijanje.

6. Metal sa memorijom

Nitinol, legura nikla i titanijuma, ima impresivnu sposobnost da "pamti" svoj izvorni oblik i da mu se vrati nakon deformacije. Sve što je potrebno je malo topline. Na primjer, možete ispustiti toplu vodu na leguru i ona će se vratiti u prvobitni oblik, bez obzira koliko je prethodno bila izobličena. Trenutno se razvijaju metode za praktična primjena. Na primjer, bilo bi razumno napraviti čaše od takvog materijala - ako se slučajno saviju, samo ih trebate staviti pod mlaz tople vode. Naravno, nije poznato da li će se od nitinola ikada praviti automobili ili bilo šta drugo ozbiljno, ali svojstva legure su impresivna.

Većina ljudi može lako imenovati tri klasična stanja materije: tečno, čvrsto i gasovito. Oni koji poznaju malo nauke dodaće plazmu ovoj trojici. Ali tokom vremena, naučnici su proširili listu mogućih stanja materije izvan ova četiri. U tom procesu naučili smo mnogo o Velikom prasku, svjetlosnim mačevima i tajnom stanju materije skrivenom u skromnoj kokoši.

Amorfne čvrste materije su prilično zanimljiv podskup dobro poznatog čvrstog stanja. U normalnom čvrstom objektu, molekuli su dobro organizirani i nemaju mnogo prostora za kretanje. To daje čvrsti materijal visok viskozitet, što je mjera otpora protoku. S druge strane, tekućine imaju neorganiziranu molekularnu strukturu koja im omogućava da teku, šire se, mijenjaju oblik i poprimaju oblik posude u kojoj se nalaze. Amorfne čvrste materije su negdje između ova dva stanja. Tokom procesa vitrifikacije, tečnosti se hlade i njihov viskozitet se povećava sve dok supstanca više ne teče kao tečnost, ali njeni molekuli ostaju neuređeni i ne poprimaju kristalnu strukturu kao normalne čvrste materije.

Najčešći primjer amorfne čvrste supstance je staklo. Hiljadama godina ljudi su pravili staklo od silicijum dioksida. Kada proizvođači stakla ohlade silicijum dioksid iz njegovog tečnog stanja, on se zapravo ne stvrdnjava kada padne ispod tačke topljenja. Kako temperatura pada, viskoznost se povećava i tvar se čini tvrđom. Međutim, njegovi molekuli i dalje ostaju neuređeni. I tada staklo postaje amorfno i tvrdo u isto vrijeme. Ovaj prijelazni proces omogućio je zanatlijama da stvore prekrasne i nadrealne staklene strukture.

Koja je funkcionalna razlika između amorfnih čvrstih materija i normalnog čvrstog stanja? IN Svakodnevni život nije posebno primetno. Staklo izgleda potpuno čvrsto dok ga ne proučite na molekularnom nivou. A mit da staklo s vremenom kaplje ne vrijedi ni peni. Ovaj mit se najčešće potkrepljuje argumentom da staro staklo u crkvama izgleda deblje pri dnu, ali to je zbog nesavršenosti procesa puhanja stakla u vrijeme nastanka stakla. Međutim, proučavanje amorfnih čvrstih materija poput stakla je zanimljivo sa naučnog stanovišta za proučavanje faznih prelaza i molekularne strukture.

Superkritični fluidi (tečnosti)

Većina faznih prelaza se dešava na određenoj temperaturi i pritisku. Opšte je poznato da povećanje temperature na kraju pretvara tečnost u gas. Međutim, kada pritisak raste zajedno sa temperaturom, tečnost pravi skok u oblast superkritičnih fluida, koji imaju svojstva i gasa i tečnosti. Na primjer, superkritični fluidi mogu proći kroz čvrste tvari poput plina, ali također mogu djelovati kao rastvarači poput tekućine. Zanimljivo je da se superkritični fluid može učiniti više poput plina ili više poput tekućine, ovisno o kombinaciji tlaka i temperature. Ovo je omogućilo naučnicima da pronađu mnoge primjene za superkritične fluide.

Iako superkritični fluidi nisu tako česti kao amorfne čvrste materije, verovatno ste u interakciji sa njima jednako često kao i sa staklom. Pivarske kompanije vole superkritični ugljični dioksid zbog njegove sposobnosti da djeluje kao rastvarač u reakciji sa hmeljem, a kompanije za kafu ga koriste za pravljenje najbolje kafe bez kofeina. Superkritični fluidi su takođe korišćeni da bi hidrolizu učinili efikasnijom i omogućili elektranama da rade na višim temperaturama. visoke temperature. Općenito, vjerojatno koristite superkritične nusproizvode tekućine svaki dan.

Degenerisani gas

Dok se amorfne čvrste tvari barem nalaze na planeti Zemlji, degenerirana materija se nalazi samo u određenim vrstama zvijezda. Degenerisani plin postoji kada vanjski pritisak tvari nije određen temperaturom, kao na Zemlji, već složenim kvantnim principima, posebno Paulijevim principom. Zbog toga će se vanjski pritisak degenerirane tvari održavati čak i ako temperatura tvari padne na apsolutna nula. Poznata su dva glavna tipa degenerisane materije: elektron-degenerisana i neutronsko-degenerisana materija.

Elektronski degenerirana materija postoji uglavnom u bijelim patuljcima. Formira se u jezgru zvezde kada masa materije oko jezgra pokušava da komprimuje elektrone jezgra u niže energetsko stanje. Međutim, prema Paulijevom principu, dvije identične čestice ne mogu biti u istom energetskom stanju. Tako čestice "guraju" materiju oko jezgra, stvarajući pritisak. Ovo je moguće samo ako je masa zvijezde manja od 1,44 solarne mase. Kada zvijezda prijeđe ovu granicu (poznatu kao Chandrasekharova granica), ona jednostavno kolabira u neutronsku zvijezdu ili crnu rupu.

Kada se zvijezda sruši i postane neutronska zvijezda, više nema materiju degenerisanu elektronima, sastoji se od materije degenerisane neutronom. Budući da je neutronska zvijezda teška, elektroni se spajaju s protonima u njenom jezgru i formiraju neutrone. Slobodni neutroni (neutroni nisu vezani atomsko jezgro) imaju poluživot od 10,3 minuta. Ali u jezgru neutronske zvijezde, masa zvijezde omogućava neutronima da postoje izvan jezgra, formirajući neutronsko degeneriranu materiju.

Mogu postojati i drugi egzotični oblici degenerisane materije, uključujući čudnu materiju, koja može postojati u rijetkom zvjezdanom obliku kvark zvijezda. Kvarkove zvijezde su faza između neutronske zvijezde i crne rupe, gdje su kvarkovi u jezgru odvojeni i formiraju juhu slobodnih kvarkova. Još nismo uočili ovu vrstu zvijezda, ali fizičari priznaju njihovo postojanje.

Superfluidnost

Vratimo se na Zemlju da razgovaramo o superfluidima. Superfluidnost je stanje materije koje postoji u određenim izotopima helijuma, rubidijuma i litijuma ohlađenim na skoro apsolutnu nulu. Ovo stanje je slično Bose-Einstein kondenzatu (Bose-Einstein condensate, BEC), s nekoliko razlika. Neki BEC su superfluidi, a neki superfluidi su BEC, ali nisu svi identični.

Tečni helijum je poznat po svojoj superfluidnosti. Kada se helijum ohladi na "lambda tačku" od -270 stepeni Celzijusa, dio tečnosti postaje supertečan. Ako većinu supstanci ohladite do određene točke, privlačenje između atoma nadvladava toplinske vibracije u tvari, omogućavajući im da formiraju čvrstu strukturu. Ali atomi helija međusobno djeluju tako slabo da mogu ostati tekući na temperaturi od gotovo apsolutne nule. Ispostavilo se da se na ovoj temperaturi karakteristike pojedinačnih atoma preklapaju, što dovodi do čudnih svojstava superfluidnosti.

Superfluidi nemaju unutrašnji viskozitet. Superfluidi stavljeni u epruvetu počinju da puze uz ivice epruvete, naizgled prkoseći zakonima gravitacije i površinski napon. Tečni helijum lako curi jer može kliziti čak i kroz mikroskopske rupe. Superfluidnost takođe ima čudna termodinamička svojstva. U ovom stanju, supstance imaju nultu termodinamičku entropiju i beskonačnu toplotnu provodljivost. To znači da dva superfluida ne mogu biti termički različita. Ako superfluidnoj tvari dodate toplinu, ona će je provesti tako brzo da se formiraju toplinski valovi koji nisu karakteristični za obične tekućine.

Bose-Einstein kondenzat

Bose-Einstein kondenzat je vjerovatno jedan od najpoznatijih opskurnih oblika materije. Prvo moramo razumjeti šta su bozoni i fermioni. Fermion je čestica sa polucijelim spinom (poput elektrona) ili kompozitna čestica (poput protona). Ove čestice se pokoravaju Paulijevom principu isključenja, koji omogućava postojanje materije degenerisane elektronima. Bozon, međutim, ima pun cjelobrojni spin, a nekoliko bozona može zauzeti isto kvantno stanje. Bozoni uključuju sve čestice koje nose silu (kao što su fotoni), kao i neke atome, uključujući helijum-4 i druge gasove. Elementi u ovoj kategoriji poznati su kao bozonski atomi.

Tokom 1920-ih, Albert Ajnštajn se oslanjao na rad indijskog fizičara Satyendra Nath Bosea da predloži nova uniforma stvar. Ajnštajnova originalna teorija je bila da ako ohladite određene elementarne gasove na temperaturu djelić stepena iznad apsolutne nule, njihove talasne funkcije bi se spojile, stvarajući jedan "superatom". Takva supstanca će pokazati kvantne efekte na makroskopskom nivou. Ali tek 1990-ih pojavile su se tehnologije potrebne za hlađenje elemenata na takve temperature. 1995. godine naučnici Eric Cornell i Carl Wieman uspjeli su spojiti 2.000 atoma u Bose-Einstein kondenzat koji je bio dovoljno velik da se može vidjeti mikroskopom.

Bose-Einstein kondenzati su usko povezani sa superfluidima, ali imaju i svoj skup jedinstvenih svojstava. Također je smiješno da BEC može usporiti normalnu brzinu svjetlosti. Godine 1998. naučnica sa Harvarda Lene Howe uspjela je usporiti svjetlost na 60 kilometara na sat sijanjem lasera kroz BEC uzorak u obliku cigare. U kasnijim eksperimentima, Howeova grupa je uspjela potpuno zaustaviti svjetlost u BEC-u isključivanjem lasera dok je svjetlost prolazila kroz uzorak. Ovo je otvorilo novo polje komunikacija zasnovano na svjetlosti i kvantnom računarstvu.

Jahn–Teller metali

Jahn-Teller metali su najnovija beba u svijetu stanja materije, jer su ih naučnici uspjeli uspješno stvoriti tek 2015. godine. Ako eksperimente potvrde druge laboratorije, ovi metali bi mogli promijeniti svijet, budući da imaju svojstva i izolatora i supravodiča.

Naučnici predvođeni hemičarem Cosmasom Prassidesom eksperimentirali su uvođenjem rubidija u strukturu molekula ugljika-60 (poznatih kao fulereni), što je dovelo do toga da fulereni poprime novi oblik. Ovaj metal je dobio ime po Jahn-Teller efektu, koji opisuje kako se pritisak može promijeniti geometrijski oblik molekule u novim elektronskim konfiguracijama. U hemiji, pritisak se postiže ne samo kompresijom nečega, već i dodavanjem novih atoma ili molekula u već postojeću strukturu, mijenjajući njena osnovna svojstva.

Kada je Prassidesova istraživačka grupa počela da dodaje rubidijum u molekule ugljenika-60, molekule ugljenika su se promenile iz izolatora u poluprovodnike. Međutim, zbog Jahn-Teller efekta, molekuli su pokušali ostati u staroj konfiguraciji, stvarajući supstancu koja je pokušala biti izolator, ali je imala električna svojstva supravodnika. Prijelaz između izolatora i supravodiča nikada nije razmatran sve dok ovi eksperimenti nisu počeli.

Zanimljiva stvar u vezi sa Jahn-Teller metalima je da oni postaju supravodnici na visokim temperaturama (-135 stepeni Celzijusa, umjesto uobičajenih 243,2 stepena). Ovo ih približava prihvatljivim nivoima za masovnu proizvodnju i eksperimentisanje. Ako se to potvrdi, možda ćemo biti korak bliže stvaranju supravodiča koji rade na sobnoj temperaturi, što će zauzvrat revolucionirati mnoga područja naših života.

Fotonska materija

Dugi niz decenija verovalo se da su fotoni čestice bez mase koje nisu međusobno delovale. Međutim, tokom proteklih nekoliko godina, naučnici sa MIT-a i Harvarda otkrili su nove načine da "daju" svetlosnu masu - pa čak i da stvore "" koji se odbijaju jedan od drugog i vezuju zajedno. Neki su smatrali da je ovo prvi korak ka stvaranju svjetlosnog mača.

Nauka o fotonskoj materiji je malo složenija, ali je sasvim moguće shvatiti. Naučnici su počeli da stvaraju fotonsku materiju eksperimentišući sa superohlađenim gasom rubidijuma. Kada foton probije kroz plin, on se reflektira i stupa u interakciju s molekulima rubidijuma, gubi energiju i usporava. Na kraju krajeva, foton napušta oblak vrlo sporo.

Čudne stvari počinju da se dešavaju kada prođete dva fotona kroz gas, stvarajući fenomen poznat kao Rydbergov blok. Kada je atom pobuđen fotonom, obližnji atomi ne mogu biti uzbuđeni u istom stepenu. Pobuđeni atom se nalazi na putu fotona. Da bi atom u blizini bio pobuđen drugim fotonom, prvi foton mora proći kroz gas. Fotoni inače ne stupaju u interakciju jedni s drugima, ali kada naiđu na Rydbergov blok, guraju jedni druge kroz plin, razmjenjujući energiju i interakciju jedni s drugima. Izvana, čini se da fotoni imaju masu i djeluju kao jedan molekul, iako su zapravo bez mase. Kada fotoni izađu iz plina, izgleda da se spajaju, poput molekula svjetlosti.

Praktična primjena fotonske materije je još uvijek upitna, ali će se sigurno naći. Možda čak i svjetlosne mačeve.

Poremećena superuniformnost

Kada pokušavaju da utvrde da li je supstanca u novom stanju, naučnici posmatraju strukturu supstance kao i njena svojstva. Godine 2003. Salvatore Torquato i Frank Stillinger sa Univerziteta Princeton predložili su novo stanje materije poznato kao neuređena superuniformnost. Iako ova fraza izgleda kao oksimoron, u svojoj srži ona sugerira novi tip supstanca koja izgleda neuređena kada se gleda izbliza, ali je hiperhomogena i strukturirana izdaleka. Takva supstanca mora imati svojstva kristala i tečnosti. Na prvi pogled, ovo već postoji u plazmi i tečnom vodoniku, ali su nedavno naučnici otkrili prirodni primjer gde niko nije očekivao: u kokošjem oku.

Pilići imaju pet čunjeva u mrežnjači. Četiri detektuju boju, a jedan je odgovoran za nivoe svetlosti. Međutim, za razliku od ljudskog oka ili heksagonalnih očiju insekata, ovi čunjevi su nasumično raspoređeni, bez pravog reda. To se dešava zato što čunjevi u pilećem oku imaju zone isključenja oko sebe, a one ne dozvoljavaju da se dva čunjeva istog tipa nalaze u blizini. Zbog zone isključenja i oblika čunjeva, oni ne mogu formirati uređene kristalne strukture (kao kod čvrstih tijela), ali kada se svi čunjevi posmatraju kao jedan, čini se da imaju visoko uređen uzorak, kao što se vidi na slikama s Princetona ispod. Dakle, ove čunjeve u mrežnjači pilećeg oka možemo opisati kao tečnost kada se gleda izbliza i kao čvrstu supstancu kada se gleda iz daljine. Ovo se razlikuje od amorfnih čvrstih materija o kojima smo gore govorili, jer će ovaj superhomogeni materijal delovati kao tečnost, a amorfni solidan- Ne.

Naučnici još uvijek istražuju ovo novo stanje materije jer bi moglo biti i češće nego što se prvobitno mislilo. Sada naučnici sa Univerziteta Princeton pokušavaju prilagoditi takve superhomogene materijale kako bi stvorili samoorganizirajuće strukture i svjetlosne detektore koji reagiraju na svjetlost određene talasne dužine.

String mreže

Koje je stanje materije vakuum svemira? Većina ljudi ne razmišlja o tome, ali u posljednjih deset godina, Xiao Gang-Wen iz Massachusettsa Institut za tehnologiju i Michael Levine sa Harvarda predložili su novo stanje materije koje bi nas moglo dovesti do otkrića fundamentalnih čestica nakon elektrona.

Put ka razvoju modela struna i mreže započeo je sredinom 90-ih, kada je grupa naučnika predložila takozvane kvazičestice, koje su se činile pojavljivale u eksperimentu kada su elektroni prolazili između dva poluprovodnika. Nastao je komešanje jer su se kvazičestice ponašale kao da imaju delimični naboj, što se činilo nemogućim za tadašnju fiziku. Naučnici su analizirali podatke i sugerirali da elektron nije fundamentalna čestica Univerzuma i da postoje fundamentalne čestice koje još nismo otkrili. Ovaj posao ih je doveo nobelova nagrada, ali se kasnije ispostavilo da se greška u eksperimentu uvukla u rezultate njihovog rada. Kvazičestice su zgodno zaboravljene.

Ali ne sve. Wen i Levin su uzeli ideju kvazičestica kao osnovu i predložili novo stanje materije, stanje mreže. Glavno svojstvo takvog stanja je kvantna zapetljanost. Kao i kod neuređene superuniformnosti, ako izbliza pogledate materiju strunaste mreže, ona izgleda kao neuređena kolekcija elektrona. Ali ako je pogledate kao cijelu strukturu, vidjet ćete visoki red zbog kvantno isprepletenih svojstava elektrona. Wen i Lewin su zatim proširili svoj rad kako bi pokrili druge čestice i svojstva isprepletenosti.

Radeći kroz kompjuterske modele novog stanja materije, Wen i Levin su otkrili da krajevi mreže struna mogu proizvesti razne subatomske čestice, uključujući legendarne "kvazičestice". Još veće iznenađenje bilo je da kada materijal strunaste mreže vibrira, to čini u skladu s Maxwellovim jednačinama za svjetlost. Wen i Levin su predložili da je kosmos ispunjen mrežama niza isprepletenih subatomskih čestica, a da krajevi tih mreža predstavljaju subatomske čestice koje mi promatramo. Oni su takođe sugerisali da bi tečnost u obliku žice mogla da obezbedi postojanje svetlosti. Ako je vakuum prostora ispunjen tekućinom iz mreže, to bi nam moglo omogućiti da spojimo svjetlost i materiju.

Sve ovo može izgledati veoma nategnuto, ali 1972. godine (decenijama prije prijedloga o mreži sa žicama) geolozi su otkrili čudan materijal u Čileu - herbertsmithite. U ovom mineralu, elektroni formiraju trokutaste strukture koje su kontradiktorne svemu što znamo o tome kako elektroni međusobno djeluju. Pored toga, ova trokutasta struktura je bila predviđena modelom mreže struna, a naučnici su radili sa veštačkim herbertsmitom kako bi precizno potvrdili model.

Kvark-gluonska plazma

Govoreći o posljednjem stanju materije na ovoj listi, uzmite u obzir stanje koje je sve započelo: kvark-gluonsku plazmu. IN rani univerzum stanje materije se značajno razlikovalo od klasičnog. Prvo, malo pozadine.

Kvarkovi su elementarne čestice, koje nalazimo unutar hadrona (kao što su protoni i neutroni). Hadroni se sastoje od tri kvarka ili od jednog kvarka i jednog antikvarka. Kvarkovi imaju frakcioni naboj i zajedno ih drže gluoni, koji su razmjenjivačke čestice jake nuklearne sile.

Ne vidimo slobodne kvarkove u prirodi, već odmah nakon toga Veliki prasak u roku od jedne milisekunde postojali su slobodni kvarkovi i gluoni. Za to vrijeme, temperatura Univerzuma je bila toliko visoka da su se kvarkovi i gluoni kretali skoro brzinom svjetlosti. Tokom ovog perioda, Univerzum se u potpunosti sastojao od ove vruće kvark-gluonske plazme. Nakon još jednog djelića sekunde, Univerzum se dovoljno ohladio da se formiraju teške čestice poput hadrona, a kvarkovi su počeli da stupaju u interakciju jedni s drugima i gluonima. Od tog trenutka počelo je formiranje Univerzuma koji poznajemo, a hadroni su počeli da se vežu za elektrone, stvarajući primitivne atome.

Već u modernog univerzuma Naučnici su pokušali da rekreiraju kvark-gluonsku plazmu u velikim akceleratorima čestica. Tokom ovih eksperimenata, teške čestice poput hadrona sudarale su se jedna s drugom, stvarajući temperaturu na kojoj su se kvarkovi nakratko razdvojili. U toku ovih eksperimenata naučili smo mnogo o svojstvima kvark-gluonske plazme, koja je bila potpuno bez trenja i sličnija tekućoj od obične plazme. Eksperimenti sa egzotičnim stanjima materije omogućavaju nam da naučimo mnogo o tome kako i zašto je nastao naš Univerzum kakav poznajemo.

Na osnovu materijala sa listverse.com

Neverovatne supstance sa zanimljivim hemikalijama i fizička svojstva koje je stvorila nauka.

Metal koji se topi u vašim rukama.

Dobro je poznato postojanje tečnih metala kao što je živa i sposobnost metala da postanu tečni na određenoj temperaturi. Ali čvrsti metal koji se topi u vašim rukama poput sladoleda je neobična pojava. Ovaj metal se zove galijum. Topi se na sobnoj temperaturi i nije pogodan za praktičnu upotrebu. Ako stavite predmet od galija u čašu vruće tečnosti, on će se rastvoriti pred vašim očima. Osim toga, galijum može učiniti aluminij vrlo krhkim - dovoljno je jednostavno stavljanje kapi galijuma na površinu aluminija.

Gas koji može držati čvrste predmete.

Ovaj plin je teži od zraka i ako njime napunite zatvorenu posudu, taložit će se na dno. Baš kao i voda, sumpor heksafluorid može izdržati manje guste predmete, kao što je čamac od limene folije. Bezbojni plin će zadržati predmet na svojoj površini i činit će se da čamac pluta. Sumpor heksafluorid se može izvaditi iz posude običnim staklom - tada će čamac glatko potonuti na dno.

Osim toga, zbog svoje gravitacije, plin smanjuje frekvenciju svakog zvuka koji prolazi kroz njega, a ako udahnete malo sumpor heksafluorida, vaš glas će zvučati kao zlokobni bariton Dr. Evil.

Hidrofobni premazi.

Spontano eksplodirajući prah.

Hot Ice.

Metal sa memorijom.

Nitinol, legura nikla i titanijuma, ima impresivnu sposobnost da "pamti" svoj izvorni oblik i da mu se vrati nakon deformacije. Sve što je potrebno je malo topline. Na primjer, možete ispustiti toplu vodu na leguru i ona će se vratiti u prvobitni oblik, bez obzira koliko je prethodno bila izobličena. Trenutno se razvijaju metode za njegovu praktičnu primjenu. Na primjer, bilo bi razumno napraviti čaše od takvog materijala - ako se slučajno saviju, samo ih trebate staviti pod mlaz tople vode. Naravno, nije poznato da li će se od nitinola ikada praviti automobili ili bilo šta drugo ozbiljno, ali svojstva legure su impresivna.