Δεν κρατούν όλα τα διαμάντια για πάντα!

Ερευνητές από το πανεπιστήμιο Rice μελετούν τη δημιουργία νανοδιαμαντιών από την επεξεργασία του άνθρακα και βρίσκουν ότι τα νανοδιαμάντια "ζουν" για λίγα δευτερόλεπτα μέχρι να μετατραπούν σε λιγότερο αυστηρά δομημένες μορφές άνθρακα, ύπο την επίδραση μιας δέσμης ηλεκτρονίων. 

Το φαινόμενο παρατηρήθηκε από τους Billups και Yanqiu Sun, πρώην μετα-διδακτορικούς ερευνητές, καθώς προσπαθούσαν να ανάγουν με χημικά μέσα τον άνθρακα από ανθρακίτη και να τον καταστήσουν διαλυτό.

Περισσότερα εδώ

Η σταγόνα του Πρίγκηπα Ρούπερτ (βίντεο)

Τι συμβαίνει όταν ρίξουμε απότομα λιωμένο γυαλί σε κρύο νερό;

Σχηματίζεται ένα κομμάτι γυαλί με ενδιαφέρουσες ιδιότητες: ένα κεφάλι άθραυστο σε δυνατά κτυπήματα ενωμένο με μια ουρά τόσο εύθραυστη, ώστε, με τον παραμικρό κραδασμό, ολόκληρο το κομμάτι του γυαλιού να διαλυθεί ακαριαία σε χιλιάδες μικρά κομματάκια.

Ο λόγος για τον οποίο συμβαίνει αυτό, είναι το μοριακό πλέγμα που δημιουργείται κατά την απότομη ψύξη του γυαλιού με αυτό τον τρόπο. Το νερό ψύχει πολύ γρήγορα το εξωτερικό της σταγόνας, ενώ το εσωτερικό παραμένει σημαντικά θερμότερο. Όταν το γυαλί στο εσωτερικό κρυώσει σταδιακά, ασκεί πίεση στο ήδη στερεοποιημένο εξωτερικό. Το εξωτερικό, όμως, είναι ήδη στερεοποιημένο, οπότε το εσωτερικό θερμό γυαλί συμπιέζεται προς τον εαυτό του, και έτσι γίνεται πιο δυνατό.

Καθαρίστε χάλκινα νομίσματα με ξύδι και αλάτι!

Θα χρειαστείτε:

Λίγα παλιά (όχι γυαλιστερά) χάλκινα κέρματα

Περίπου 50 mL άσπρο ξύδι

1 κουταλάκι του γλυκού αλάτι

1 μη μεταλλικό δοχείο (π.χ. ένα γυάλινο μπολ)

Χαρτοπετσέτες

Πώς θα το κάνετε:

Ρίξτε το ξύδι και το αλάτι στο μπολ. Ανακατέψτε καλά. Προσθέστε τα χάλκινα νομίσματα και αφήστε τα μεσα στο διάλυμα για 15-20 δευτερόλεπτα. Αφαιρέστε τα νομίσματα και καθαρίστε τα με μια χαρτοπετσέτα.

Η χημεία πίσω από το πείραμα

Τα χάλκινα νομίσματα σκουραίνουν επειδή ο χαλκός αντιδρά με το οξυγόνο του αέρα και μετατρέπεται σε οξείδιο του χαλκού (CuO). Για να αντιστραφεί η οξείδωση του χαλκού, χρησιμοποιούμε ξύδι, που είναι υδατικό διάλυμα οξικού (αιθανικού) οξέος CH₃COOH. H αντίδρασή του με το CuO έχει ως εξής:

2 CH₃COOH + CuO --> (CH3COO)₂Cu + H₂O

Το αλάτι που προστίθεται μετατοπίζει τη διάσταση του οξικού οξέος προς τα δεξιά.

CH₃COOH  <-->  CH₃COO^- + H⁺

Συνεπώς, οι συγκεντρώσεις των CH₃COO^- και  H⁺  αυξάνονται. Το NaCl αντιδρά με το CH₃COOH παράγοντας ΗCl. Το CuO, ως βάση, αντιδρά με τα δύο οξέα του διαλύματος και σχηματίζει άλατα. Με το ΗCl αντιδρά γρήγορα αφού είναι ισχυρό οξύ ενώ με το CH₃COOH πιο αργά επειδή είναι ασθενές οξύ. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται το ευδιάλυτο άλας CuCl₂, και ο μεταλλικός χαλκός του κέρματος αποκαλύπτεται σιγά-σιγά δίνοντας μια κόκκινη μεταλλική λάμψη. 

Κυκλοεξάνιο, ένα μόριο με πολλά πρόσωπα

Το κυκλοεξάνιο μπορεί να χαρακτηριστεί ως ένα πολύ αρμονικό μόριο, τόσο ως προς τη μορφή και τη δομή του, όσο και ως προς την ενεργειακή του σταθερότητα. 

Δεν εμφανίζει καθόλου γωνιακή τάση και τάση στρέψης, οπότε καθίσταται ένα πολύ σταθερό μόριο από ενεργειακής άποψης, με πιο απλά λόγια οι απώσεις των ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων αλληλοεξουδετερώνονται και οι γωνίες των δεσμών δεν προκαλούν συσσώρευση "ενεργειακού αποθέματος" στο μόριο.

Αυτό εξηγήθηκε για πρώτη φορά από τον Hermann Sachse το 1890. Συμφωνα με την ερμηνεία του, το κυκλοεξάνιο δεν είναι ένα επίπεδο μόριο, αλλά παίρνει μια ειδική διαμόρφωση στο χώρο για να εξουδετερώνονται όλες οι τάσεις. Η διαμόρφωση αυτή ονομάζεται διαμόρφωση ανάκλιντρου (chair conformation για τους αγγλόφωνους και τη διεθνή κοινότητα γενικότερα) και μοιάζει με αναπαυτικό κάθισμα. Αντίστοιχα υπάρχει και η διαμόρφωση λουτήρα (boat conformation), η οποία όμως δεν είναι τόσο σταθερή όσο αυτή του ανάκλιντρου.

Ισημερινά και αξονικά υδρογόνα

Το κυκλοεξάνιο δεν παύει να μας εκπλήσσει γιατί η σταθερή δομή του κρύβει και άλλα μυστικά: Τα άτομα υδρογόνου στον κυκλοεξανικό δακτύλιο μπορεί να είναι είτε αξονικά (κάθετα στο δακτύλιο) είτε ισημερινά (γύρω από το "ισημερινό" επίπεδο του μορίου). Έτσι, κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται με δύο υδρογόνα, το κάθε ένα εκ των οποίων είναι είτε αξονικό είτε ισημερινό. 

Όταν υποκαθίσταται ένα αξονικό άτομο υδρογόνου στο μόριο του κυκλοεξανίου από κάποιον υποκαταστάτη, αναπτύσσονται οι λεγόμενες διαξονικές αλληλεπιδράσεις, γιατί πλέον το μέγεθος του υποκαταστάτη επηρεάζει τη δομή και τη σταθερότητα του υποκατεστημένου μορίου. Η τάση της διαξονικής αλληλεπίδρασης είναι πολύ πιο χαμηλή π.χ. όταν ο υποκαταστάτης είναι μια κυανοομάδα (-CN) παρά όταν είναι μια διακλαδισμένη ομάδα όπως η ισοπρόπυλο-ομάδα [-CH(CH₂)₃].

Περισσότερα για το κυκλοεξάνιο εδώ.

Γραφένιο: Ένα υλικό από το μέλλον

Είναι γεγονός ότι το γραφένιο, ένα πολλά υποσχόμενο υλικό, έχει κερδίσει το ενδιαφέρον των επιστημόνων λόγω των εντυπωσιακών ιδιοτήτων του: Εξαιρετικά λεπτό, αλλά ταυτόχρονα πολύ σκληρό, 100 φορές περισσότερο και από το ατσάλι. Άριστος αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, αφού τα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται λίγο πολύ σαν "σχετικιστικά σωματίδια" όπως αναφέρεται συχνά. Έρευνες είναι σε εξέλιξη αυτή τη στιγμή με σκοπό την ανακάλυψη νέων ιδιοτήτων και εύρεση πιθανών εφαρμογών του σε ευρεία κλίμακα.

Γιατί είναι όμως το γραφένιο τόσο διαφορετικό από τα άλλα υλικά;

Η απάντηση κρύβεται στο κρυσταλλικό του πλέγμα. Το γραφένιο είναι ουσιαστικά ένα από τα αλλεπάλληλα στρώματα γραφίτη. Ο γραφίτης αποτελείται από άτομα άνθρακα σε εξαγωνική διάταξη, τα οποία αναπτύσσουν ισχυρούς δεσμούς μεταξύ τους μέσω sp² υβριδισμού. Τα πολλαπλά, όμως, στρώματα του γραφίτη κάνουν τη συνολική δομή του γραφίτη να φαίνεται πιο "μαλακή", αφού οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των στρωμάτων είναι ασθενείς. Σε αντίθεση με το γραφίτη, το γραφένιο παρουσιάζει μεγάλη σκληρότητα επειδή απουσιάζουν οι αλληλεπιδράσεις με τα άλλα στρώματα και υπερισχύουν οι δεσμοί μεταξύ των ατόμων άνθρακα σε ένα μόνο στρώμα. 

Τελευταία, ανακαλύφθηκε ότι και το γραφένιο έχει κι αυτό ένα αδύνατο σημείο: Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Rice και το Τεχνολογικό Ινστιτούτο στη Τζόρτζια, πειραματίστηκαν με μικρά κομμάτια της "διπλής" στιβάδας γραφενίου, δηλαδή δύο μονά φύλλα άνθρακα τοποθετημένα το ένα πάνω στο άλλο, κάνοντας μικροσκοπικές ρωγμές σε αυτά με εστιασμένες δέσμες ιόντων. Στη συνέχεια τέντωσαν το γραφένιο για να δουν πόσο γρήγορα θα επεκταθούν οι ρωγμές μέχρι να σπάσει. Τελικά διαπιστώθηκε ότι το γραφένιο είναι 10 φορές πιο εύκολο να σπάσει από το ατσάλι, σε περίπτωση που δημιουργηθεί ρωγμή στο εξαγωνικό κρυσταλλικό πλέγμα του.

Πηγή: Το ισχυρότερο υλικό στον κόσμο έχει Αχίλλειο πτέρνα: Τι μπορεί να «σπάσει» το γραφένιο; | Ειδήσεις και νέα με άποψη http://www.iefimerida.gr/node/153242#ixzz32A70JWb4

Καλωσήρθατε στο GreekChemArchive!

Γεια σας!

Το GreekChemArchive είναι το πρώτο ελληνικό blog που επιτρέπει σε έλληνες "καμμένους" χημικούς να παρακολουθούν τα νέα της επιστήμης τους, να βρίσκουν ενδιαφέροντα γεγονότα σχετικά με Χημεία, εντυπωσιακά πειράματα (για μικρούς και μεγάλους)... Ειδικά για εσάς που είστε φοιτητές Χημείας θα βρείτε πολύ ωραία θέματα σχετικά με την Επιστήμη που επιλέξατε να σπουδάσετε!

Και αυτό δεν περιορίζεται μόνο στα χωράφια της Χημείας! Παρακολουθήστε ενδιαφέροντα νέα από όλες τις Φυσικές Επιστήμες! Φυσική, Βιολογία, Μαθηματικά και πολλά άλλα!

Καλή περιήγηση στο blog!