Обновить

Взболтать, но не смешивать

Научно-популярноеФизикаХимия

Все знают, что вода с маслом не смешивается.


Кто помнит школьную физику, легко назовёт третью жидкость, не смешивающуюся с этими двумя: ртуть.


Вопрос: а сколько всего известно взаимно нерастворимых жидкостей при условиях, близких к нормальным?


Авторы этой работы собрали семь. Правда, повторять их опыт дома решительно не хочется, ибо в списке ингредиентов присутствуют анилин, ртуть, и такая "прелесть", как расплавленный (!) белый фосфор. Чертовски горючий, ядовитый, заслуженно полагаемый за это сочетание оружием, заставляющий вновь помянуть урановые ломы в ртути...


Тогда вопрос №2: а сколько можно найти взаимно несмешиваемых жидкостей, которые не страшно принести домой, чтобы показать демку детям?


Мне удалось собрать пять. Собственно, их сливанием вот в эту пробирку мы в статье и займёмся.



Поехали?


1. Рафинированное растительное масло:




В данном случае из виноградных косточек. Состоит оно главным образом из эфиров линолевой и олеиновой кислот. Слово "кислота" пусть не введёт никого в заблуждение. Обе молекулы — это главным образом длинные углеводородные "хвосты" вида *-(CH2)n-CH3. Они и отвечают за гидрофобность. По какой причине вместо масла вполне годится любой жидкий углеводород (пентан, гексан) или их смесь (бензин, керосин). Однако масло менее огнеопасно и покупается в обычном продуктовом магазине.


2. Подкрашенная голубой краской вода H2O:




3. Силиконовое масло:




Силиконовое масло — это смесь низкомолекулярных полимеров с общей формулой вида (C2H6OSi)n. Добытая на Амазоне разновидность используется как загуститель красок и оказалась вязка, как хороший мёд. Если повторять опыт, стоит поискать более текучие разновидности.


Эта жидкость "устаканилась" между водой и маслом, в соответствии с промежуточным значением своей плотности.


4. Расплавленный галлий Ga:




Галлий плавится при +29.8 C. Поэтому пробирка на время помещена в банку с тёплой водой.


Коллекционные количества галлия легко приобретаются в интернете, хотя бы на Амазоне. Металл этот достаточно безопасен, чтобы брать его в руки, и не образует ядовитых испарений. Однако, соприкасаясь с твёрдыми поверхностями и кожей, сильно пачкает их тёмным слоем оксида галлия. Этот оксид растворим в пищевых кислотах, а растворимые соли галлия могут быть и токсичными. Поэтому после работы всё, что с галлием соприкасалось, надо отмывать от его оксида. Обыкновенная тёплая мыльная вода прекрасно справляется с этой задачей.


5. И последнее вещество — перфтородекалин (perfluorodecalyn) C10F18:




Эта жидкость заметно тяжелее воды, поэтому собралась над галлием. Состоит она исключительно из фтора и углерода:




В Штатах производители продают это вещество только бизнесам, имеющим легитимную потребность в работе с ним. К счастью, незначительные его количества (5-10 грамм) вполне законно приобретаются у частных лиц на eBay.


Ядовитым в строгом смысле этого слова перфтородекалин не является. Его даже добавляют в некоторые виды косметики, а близкородественные ему соединения используют в качестве основного компонента искусственной крови. Однако пары более лёгких его "родственников" вызывают отключку сознания и используются для наркоза, и мне не хотелось проверять, обладает ли конкретно эта жидкость теми же свойствами. Кроме того, в вопросе о воздействии его на глаза найденные статьи демонстрировали странное разногласие. Так что работал я с ним в очках, перчатках, на открытом воздухе, и не подпускал зрителей к пробирке слишком близко. На всякий случай.


6. Конечное состояние


Качественно перемешав все жидкости стеклянной палочкой, я дал им денёк отстояться, и получил в итоге вот такую картину:




Любопытно, что между некоторыми компонентами возникли тонкие слои дополнительных фаз, вероятно, из-за небольшой взаимной растворимости.


Написал конструктор, напиши и деструктор


Что со всей этой смесью потом делать?


Воду и масло спокойно выливаем. Силиконовое масло — в мусор. Конечные продукты его разложения — вода, углекислый газ и песок, хотя процесс этот небыстрый.


Галлий можно собрать пипеткой, слить в спичечный коробок, заморозить и держать дома для будущих опытов. Только не замораживайте его в стеклянной посуде. Этот металл здорово расширяется при застывании и рвёт её в клочья:




Если всё-таки не хочется держать галлий дома, везите его на свалку для тяжёлых металлов и/или токсичных отходов. Или подарите знакомым химикам, пусть найдут ему применение.


Сложнее всего избавиться от перфтородекалина. Вещество это химически настолько стойкое, что разрушить его в домашних условиях до безопасных компонент практически невозможно. Из-за той же стойкости разлагаться в природе оно будет тысячелетиями, путями не вполне понятными, и с неясным пока воздействием на биосферу за всё это время. Так что, по-хорошему, я бы рекомендовал связаться с организациями, перерабатывающими отходы от настоящих химических лабораторий, и сдать перфтородекалин им. Можно через знакомых химиков, что я и сделал.


Спасибо за чтение, хорошего всем дня! Кому надо, вот PDF.

Теги:гидростатикафизикажидкостигаллийперфтородекалингидрофобность
Хабы: Научно-популярное Физика Химия
Рейтинг +79
Количество просмотров 14,8k Добавить в закладки 47
Комментарии
Комментарии 55

Похожие публикации

Product Analyst (Growth team)
от 200 000 до 300 000 ₽New.HRМожно удаленно
3D developer
от 200 000 ₽New.HRМосква
Junior full-stack, (интерактивные карты)
от 60 000 до 80 000 ₽MapSVGМожно удаленно
HR-менеджер / IT-рекрутер
от 100 000 ₽Российский квантовый центрМожно удаленно

Лучшие публикации за сутки