Крім трьох загальновідомих станів звичайної води, існує ще один – це «суха вода». Дана суміш є мікроскопічні краплі вологи в оболонці, як основна речовина якої виступає кремнію діоксид. Саме завдяки йому молекули води не поєднуються одна з одною і вона не розтікається. Зовні «суха вода» схожа на порошок.

Особливості складу та якості "сухої води"

Якщо розкласти Novec 1230 на молекули, можна помітити, що у її складі немає водню, що зумовлює ослаблення зв'язків між молекулами. Novec 1230 відрізняє більше низька температуразамерзання - вона становить -108 ° C і низька температура закипання - всього 49 ° C. «Суха вода» не проводить струму і не розчиняє такі звичні речовини, як цукор і сіль. При цьому вона так само, як і звичайна вода, немає ні запаху, ні кольору.

Основні напрямки застосування Novec 1230

на Наразі«суху воду» застосовують для гасіння пожеж, і в цьому напрямку вона набагато ефективніша за звичайну воду завдяки своїм особливостям. Novec 1230 не зіпсує документи, книги та речі, включаючи техніку, тому що в процесі гасіння пожежі вона перетворюється на пару, яка далі осідає на навколишніх поверхнях і поступово випаровується, на що йде всього кілька секунд. Такою водою неможливо «намочити» навіть найтонший папір, і подібні якості можна назвати безцінними для гасіння спалахів в установах, призначених для зберігання історичних цінностей, а також на тих підприємствах, робота яких пов'язана з дорогим обладнанням та високою напругою.

Безпосередньо процес гасіння спалахів за допомогою «сухої води» здійснюється не так, як у традиційному варіанті. Novec 1230 вступаючи в реакцію горіння сприяє активному поглинанню, тоді як звичайна вода тільки знижує температуру і в процесі випаровування перешкоджає взаємодії вогню та кисню – таким чином, полум'я гаситься швидко та ефективно, при цьому необхідна для цієї мети концентрація складу не становить небезпеки для здоров'я людини .

Ще одна перевага даного складу – це відсутність зниження концентрації кисню у замкнутому просторі, що суттєво збільшує час, необхідний для порятунку людей. Наприклад, співробітники тих же музеїв можуть спокійно евакуюватися з приміщень, не побоюючись за те, що їхнім органам дихання або зору буде завдано будь-якої шкоди, і не дбаючи про необхідність рятувати від псування майно, що становить історичну цінність.
У разі атмосфери розпад «сухої води» здійснюється у терміни від 3 до 5 днів за умови на неї ультрафіолетових променів. При цьому продукти розпаду не надають негативного впливуна озоновий шар. Не становить вона небезпеки і для людей, однак, вживати її всередину все ж таки не рекомендується.

Пожежа - не єдиний напрямок, в якому може використовуватися Novec 1230. Десять років тому вчені з'ясували, що такий склад здатний дуже активно поглинати вуглекислий газ. Останній входить до парникових газів, а значить, сприяє руйнуванню озонового шару. За допомогою експериментів вдалося визначити, що протягом однакового часу «суха вода» здатна поглинути набагато більше вуглекислого газу, ніж вода, що дозволяє в тій же мірі зменшити концентрацію в атмосфері парникових газів.

Перспективи використання

Подібна технологія може застосовуватися для виготовлення порошкових емульсій, до складу яких входить одночасно декілька рідин, які не змішуються між собою. За допомогою таких емульсій можна забезпечити безпеку транспортування рідин, що становлять певну небезпеку.

На сьогоднішній день фахівці також розглядають гіпотезу про те, що здатність до абсорбції газів може надати істотну допомогу у видобутку замерзлого метану, що знаходиться в глибинах океанів.
Крім цього, вчені намагаються знайти найбільш підходящий спосіб для того, щоб за допомогою Novec 1230 зробити безпечнішим зберігання палива. транспортних засобів, що функціонують на водні.

Статтю надіслав: Kazachok

Якщо ви захоплюєтеся технологіями і любите дивитися освітні телепередачі, то, напевно, чули про таку речовину, як суха вода. Однак цим терміном називають абсолютно різні за хімічним складом речовини. Перше – це рідина Novec 1230, винайдена компанією 3M. А друге – білий порошок, який є молекулою води в кремнієвій оболонці. Ми опишемо ці речовини та пояснимо їх способи застосування.

Рідина під назвою Novec 1230 була винайдена американською компанією 3М у 2004 році. Речовина не має ні кольору, ні запаху, тому дуже схожа на воду, тільки відрізняється від неї цікавими властивостями:

• є діелектриком, тобто проводить електричний струм;
• плавиться за температури 108 °C, а закипає – при 49 °C;
• дуже слабо змочує поверхні;
• не є розчинником.

Такі властивості пояснюються хімічним складомречовини. Формула сухої води: CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Як бачимо, у ній відсутні атоми водню та водневі зв'язки.

Під час презентації винаходу в рідину помістили аркуші паперу, які не намокли, а чорнило на них не розмазалося. Також у воду опустили смартфон, що ніяк не позначилося на його працездатності. Цікаво, що у Novec 1230 практично нічого не розчиняється, тому навіть не спробуйте заварити чай у цій речовині.

Застосування Novec 1230

Багато, дізнавшись про властивості чудо-води, захотіли придбати цю речовину для демонстрації друзям різних фокусів. Проте Novec 1230 винайшли для серйознішої мети – гасіння пожеж. Чому ж не можна обійтися звичайною водою?

Уявіть собі, що спалах відбувається в офісі, де багато комп'ютерів і важливих документів. Якщо гасити пожежу водою чи піною, документи перетворяться на купу мокрого паперу, а техніка просто перестане працювати. До того ж меблі будуть зіпсовані. Якщо ж використовувати суху воду, вогонь буде згашено, а документація залишиться в цілості та безпеці (якщо не встигне згоріти).

Novec 1230 має комплекс властивостей, корисних при гасінні вогню:

• поглинання тепла та ефект охолодження;
• здатність інгібувати полум'я;
• не змінює концентрацію кисню у приміщенні. Це допомагає збільшити час евакуації людей.

Найчастіше системи пожежогасіння із сухою водою застосовуються у музеях, архівах та бібліотеках. Також системи з Novec 1230 встановлюють на телестанціях, великих виробництвах та інших місцях, де знаходиться багато дорогої апаратури. Цікаво, що суха вода не тільки не шкодить електроніці, а й застосовується для безпечного методу її охолодження. Для цього прилади, що перегрілися, повністю занурюють у речовину.

Чи можна зробити суху воду в домашніх умовах

Багато хто цікавиться, як зробити суху воду в домашніх умовах. Відповідь – ніяк! Синтез чудо-речовини вимагає підготовки та спеціальної апаратури. Проте Novec 1230 можна придбати у спеціальних магазинах, де торгують системами проти пожежної безпеки. Задоволення це не з дешевих, тому дозволити собі може далеко не кожен.

Вода у кремнієвій оболонці

Також сухою водою називають цікавий винахід хіміків у 1968 році – дрібнодисперсна сипуча речовина, схожа на пісок. Кожен кристалик цього піску є краплею води, обгорнуту в кремнієву оболонку. Завдяки кремнію молекули не взаємодіють між собою і не злипаються, тому вода не переходить у рідкий стан і залишається сухою.

Дивно, що процес виробництва такого матеріалу дуже простий і нетривалий. Силицій із водою змішують протягом 90 секунд на дуже великій швидкості – і суха вода готова. Однак вдома такий експеримент повторити неможливо, тому що, швидше за все, у вас не знайдеться приладу, здатного змішувати речовини з достатньою швидкістю.

Галузь застосування

На початку суху воду використовували в косметичній промисловості. Сьогодні ця речовина застосовується у багатьох сферах життя. Вчені помітили, що суха вода здатна захоплювати та утримувати велика кількістьВуглекислий газ. А як відомо, цей газ відноситься до парникових і є однією з причин глобального потепління. Тому суху воду почали використовувати для запобігання парниковому ефекту та захисту навколишнього середовища.

Також вода у кремнієвій оболонці здатна взаємодіяти з газами, утворюючи гідрати. У стані гідратів токсичні речовини перестають бути небезпечними для людини. Таку властивість сухої води почали застосовувати для зберігання та перевезення небезпечних газів, таких як метан, етилен та інші.

Звісно, ​​це жарт. Суху воду не їдять. Точніше, не п'ють. Ця речовина була розроблена в США у 2004 році з суто практичними цілями. І якби не його незвичайні властивостіу поєднанні з подібністю до звичайної води, напевно, ніхто, крім фахівців, і не дізнався б про нього.
У нашій країні інтерес до нього виник після появи сюжету про суху воду у програмі Галілео.

Загадкова рідина без кольору та запаху, так схожа на воду, зацікавила багатьох.
Адже суха вода:

• не проводить електрики;
• кипить за температури 49°C;
• не змочує поверхні.

На практиці це означає, що якщо опустити до неї мобільний телефон (планшет, включений до розетки монітор), він буде спокійно працювати. Аркуш паперу, поміщений у цю воду, не намокне, а чорнило – не розпливеться. Цукор та сіль у цій «воді» не розчиняються. Зробити чай чи каву на ній теж не вдасться. У киплячу суху воду можна спокійно опустити руку це ще один ефектний фокус.

Суха вода: застосування

Може здатися, що суха вода - це просто інгредієнт для фокусів та приколів, і ніякої практичної користі від неї немає. Але все якраз навпаки. Ця речовина розроблялася на вирішення дуже серйозних завдань. І, якщо ще раз подивитися на його властивості, можна навіть здогадатися, з якими саме.
Для тих, хто не здогадався, розказуємо. Суха вода була створена для систем автоматичного пожежогасіння. Ті, хто хоч раз стикався з наслідками гасіння навіть невеликого займання, обов'язково оцінять переваги сухої води.
Уявіть, що в офісі спрацювала система пожежогасіння. Осередок займання згашений, але якою ціною! Важлива документація безнадійно зіпсована, офісна техніка, залита водою та піною, не працює, а меблі простіше замінити, ніж упорядковувати.

Але якщо під час гасіння пожежі використовувалася суха вода, всіх цих проблем не виникне. З вогнем ця речовина бореться не гірше, а можливо, і краще за звичайну воду. При цьому папір, меблі та техніка залишаються непошкодженими.

Та що там офіс! Адже пожежа може статися будь-де, наприклад, у бібліотеці чи музеї, великому дата-центрі або на телестанції, або в будь-якому іншому місці, де багато дорогої апаратури, важливих документів, безцінних витворів мистецтва. Уявляєте, які втрати допомагає запобігти сухій воді!

Подобаються різні експерименти, а ще добре, коли хоча б частково, вдається зрозуміти те, що відбувається в досвіді. Речовина про яку йдеться в ролику була розроблена компанією 3M в ході експериментів з пошуку замінника забороненого до застосування 1993 року хладону. Називається речовина Novek 1230. Вона отримала і другу назву - суха вода. Сюжет програми Галілео про суху воду.

Власне за підсумками досвіду: суха вода до простої води має таке саме відношення як крейда до борошна. Загальними властивостямиє тільки те, що це прозорі рідини без смаку та запаху. А ось далі всі подібності закінчуються. Формула речовини CF 3 CF 2 C(O)CF(CF 3) 2 на хімічну формулу води не дуже схожа, окислювачем у цьому випадку є фтор (у воді - кисень).
Температура кипіння сухої води 49 градусів, висока щільність, не проводить струму, що дозволяє застосовувати в електронебезпечних приміщеннях. Розпадається під дією ультрафіолету, термін зберігання у відкритій тарі 5 днів. Застосовується у пожежогасінні, особливо у випадках із приміщеннями забитими будь-якою дорогою електронікою або обладнанням під високою напругою – серверні, генераторні, трансформатори та електростанції. Вогнегасний ефект досягається за рахунок охолодження та ефективного поглинання тепла. Суха вода не руйнує папір, тому для захисту архівів та музеїв від пожеж намагаються встановлювати системи пожежогасіння саме з речовиною Novek 1230. Нешкідливий для людей, але пити його напевно не варто — чай і каву в ньому не завариш через низьку температуру кипіння. і не підсолодити - цукор не розчиняється. Вогнегасники на основі сухої води:

Система пожежогасіння із застосуванням сухої води встановлена ​​в Ермітажі та захищатиме запасники музею.

На мініатюрі Пушної на старості, Галілео 2050.

Друга частина експериментів із сухою водою – гасіння пожеж:

Пов'язаних постів немає

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 1968 року, проте на той час вона не знайшла практичного застосуванняі на довгі рокибула 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 телефоні аркуш паперу, при цьому телефон продовжував працювати, а папір навіть не намокла. 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 технологіяможе 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 пристроїпродовжують 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 покриттівна скло, метали та пластик, а також охолодження електронних пристроїв.
10-річний період дослідницької роботиувінчався 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 цього вогнегасної речовинипояснюються будовою його шестивуглецевої молекули, що має слабкі зв'язки. Вони дозволяють Novec 1230 швидко переходити з рідкого стану в газоподібний та активно поглинати. теплову енергіювогню. 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. Від'ємне значенняцього 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 для них вирішальним факторомБезпекою 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.