Supertvrdé sklo ze suchého ledu  
Je až zázračné, co dokáže obyčejný atom uhlíku ve spojení se dvěmi atomy kyslíku - oxid uhličitý. Tatáž molekula může být jednou skleníkovým plynem, sněhem, ledem či dokonce supertvrdým sklem.

Co je to suchý led?

Zvětšit obrázek
Zjednodušený model molekuly oxidu uhličitého (GNU FDL)

Je to pevná forma oxidu uhličitého. Při ochlazení pod asi -80 °C plynný CO2 zmrzne v krystalky pevné látky. Ty se pak lisují do kostek suchého ledu, který se poté běžně používá pro chlazení potravin, spolu s vodou ke kouřovým efektům a nebo k různým průmyslovým účelům jako je chlazení (O kterém jste se na Oslu již mohli dočíst) nebo čištění povrchů.

Oxid uhličitý je v mnoha aspektech podobný vodě, skládá se ze tří atomů, i když jejich velikostní poměry jsou odlišné a poblíž 0 °C se vyskytují všechna jeho skupenství. Navíc v superkritickém stavu (stav mezi kapapalinou a plynem) je podobně jako voda, velmi dobré rozpouštědlo a proto se mimo jiné používá pro odstranění kofeinu z "bezkofeinové" kávy.



Supertvrdé sklo z uhlíku a kyslíku

Zvětšit obrázek
Využití suchého ledu při experimentu v laboratořích NASA (Credit: NASA)

Suchý led tvoří "zmrzlé" molekuly CO2. Vědci však chtěli vytvořit látku, která by byla tvořena neuspořádanou sítí atomů kyslíku a uhlíku v poměru odpovídajícím jejich zastoupení v oxidu uhličitém - tzv. amorfní sklo. Za tímto účelem stlačili CO2 ve formě suchého ledu na 500 tisíc atmosfér (asi 50 GPa). Ramanovou spektroskopií spolu s využitím difrakce rentgenových paprsků zjistili, že skutečně stlačené atomy netvoří molekuly a neuspořádanou síťovou strukturu - sklo. Toto sklo je velmi tvrdé, ale je to dáno podmínkami ve kterých se vytvoří a tím pádem velkou blízkostí atomu. Za normálních teplot a tlaků existovat nemůže.

Vědci si myslí, že zkoumání tohoto materiálu může pomoci k porozumění dějům v jádrech obřích planet. Jupiter obsahuje poblíž svého jádra velké množství CO2 pod tlakem 40 GPa i vyšším. Tento objev by mohl mařit naděje snílků, kteří věří, že jádra obřích planet tvoří čisté diamanty. Může to být pouhé sklo.

Další možností využití by mohlo být smíchání skla ze suchého ledu a běžného křemičitého skla za obřích tlaků. Vytvořit by se tak mohla velmi tvrdá amorfní látka stabilní i za pokojové teploty. Při dalších výzkumech se vědci zaměří na zkoumání látek za ještě vyšších tlaků okolo 80 GPa o budou zjišťovat, jak se za těchto podmínek atomy ve směsi organizují.

Další informace
Dry ice forms ultrahard glass (14. 6. 2006) - Populární článek informující o tomto objevu
A new form of CO2 - Článek v časopise Nature
Oxid uhličitý - Popis této látky v encyklopedii Wikipedia

Autor píše weblog o vědě a technice Techblog.

Datum: 30.06.2006 21:10
Tisk článku

100 vynálezů, které změnily svět -
 
 
cena původní: 399 Kč
cena: 339 Kč
100 vynálezů, které změnily svět


Diskuze:

KDe ho sezenu

hannibal,2006-08-24 11:04:43

Kde sezenu suchy led??

Odpovědět


Usušte si mokrý :-)

Jirka,2008-06-08 10:07:51

Usušte si mokrý :-)

Odpovědět

Kde sehnat?

Radek,2006-07-08 11:46:18

V soucasnych vedrech bych rad nekde sehnal suchy led (staci pri beznem tlaku :). Nevite, kde se prodava?

Odpovědět

Tak prave vas citovali v radiu (CRn, n=nevim :)

zub,2006-07-04 09:57:26

Tak prave vas uvedli jako zdroj v nejakych tech "velkych malych zpravach", nebo jak tomu rikaji. Odkazovali se na vas jako na "server open source e-learning", ale o osel.cz nepadlo ani slovo. :-(

Odpovědět


V rádiu

Martin Šrubař,2006-07-05 00:18:20

Ono Radiožurnál cituje články z Osla velmi často. Když občas slyším svůj, jsem překvapen, že v podstatě jen vynechají složitější věci a zbytek přečtou. Zdroj jsem je ani v tomto případě uvádět neslyšel, ale kdysi dávno jsem jsem větičku "podle serveru Osel.cz" zaslechnul.

Odpovědět

Pavle,

Z.Rohlík,2006-07-01 10:26:51

měl jsem na mysli tento link:/>
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/5083222.stm
a konkrétně osmý odstavec zdola.

Odpovědět


aha

pavel,2006-07-01 21:15:59

Ale nevim kde předtím se tu tenhle link objevil.

Odpovědět


Pardon,

Z.Rohlík,2006-07-01 23:46:10

není zrovna po ruce - uvedl jsem ho v diskuzi pod linky z 18.6. Příště nebudu líný...

Odpovědět

tlaky

saya,2006-06-30 23:52:50

muze mi nekdo vysvetlit, jakym zpusobem se dosahuje uvedenych tlaku 50GPa ci 80GPa?

Odpovědět


Bude to diamantová komora

Martin Šrubar,2006-07-01 00:30:52

Mám dojem, že se to provádí v diamantové komoře. Nějaké informace o ní jsou v češtině k nalezení v prostředku následujícího článku:/>
http://www.aldebaran.cz/bulletin/2004_45_pre.html

Odpovědět


wikipedie

hugo,2006-07-01 21:47:12

Něco málo je i tady
<a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Diamond_anvil_cell">http://en.wikipedia.org/wiki/Diamond_anvil_cell</a>

Odpovědět


wikipedie podruhé

hugo,2006-07-01 21:48:23

Tak tato diskuze nebere html, takže ještě jednou.
/>
http://en.wikipedia.org/wiki/Diamond_anvil_cell

Odpovědět

A ještě dodatek -

Z.Rohlík,2006-06-30 22:59:17

v tom prvním odkazu, který uvádíte, vyslovují autoři záměr pokusit se zvýšit koordinační číslo uhlíku nad čtyři, což je velmi ambiciózní projekt: uhlík se v takovém koordinačním okolí vyskytuje opravdu výjimečně (zpravidla vazebným podvodem za použití vícestředových vazeb, nebo je zalezlý mezi pěti až osmi atomy kovu v nějakém klastru), prostě na to "nemá orbitaly". Tak jim držme palce ;o)

Odpovědět

Pane Šrubaři!

Z.Rohlík,2006-06-30 22:48:36

Druhý odstavec popořadě:
1) opatrně s tou podobností k vodě bych prosil, já jako chemik shledávám víc rozdílů než podobností (namátkou acidobazické vlastnosti, vazebné poměry, vodíkové vazby (!), dipólový moment (!), spektroskopické vlastnosti)
2) trojný bod nemá s kritickým stavem co dělat. Zde jde o bod kritický (konec křivky kapalina/pára), kde mizí rozdíl mezi kapalnou a plynnou fází. Navíc se extrakce neprovádějí kritickým CO2, ale SUPERkritickým CO2 (super = nad).
3) z bezkofeinové kávy kofein těžko odstraníte :o)

Třetí odstavec:
1) Co jste chtěl řící tou "...směsí podchlazených atomů kyslíku a vodíku ..."? (A nejde mi o ten vodík, ale o tu podchlazenou směs. To není popularizace ale, odpusťte, blábol.)
2) Nebylo jednodušší napsat, že v materiálu dojde ke změně "molekulové struktury tvořené samostatnými částicemi O=C=O" na "síť, v níž je každý atom uhlíku propojen se čtyřmi dalšími uhlíky přes kyslíkové můstky C-O-C" (alespoň tak to troufám je)?
3) Zvýšená tvrdost není podle mého názoru dána "podmínkami vzniku" nebo "blízkostí atomů" (jednoduchá vazba je delší než dvojná), ale právně trojrozměrnou strukturou, která drží pohromadě nikoli slabými mezimolekulovými interakcemi (jako suchý led), ale solidními chemickými vazbami.
4) V článku na BBC (viz odkaz níže v diskuzi k linkům) se píše, že a-carbonia byla stálá za normální teploty pod patřičným tlakem.

Mám pocit, že od publikace zmíněného objevu (a že je to zatraceně zajímavý objev!) se o oxidu uhličitém napsalo tolik blábolů, že by to vydalo na humoristický spisek (a to proboha neberte osobně).

Odpovědět


Děkuji za doplnění

Martin Šrubař,2006-07-01 00:11:09

Velmi Vám děkuji za odborné doplnění, upřesnění a opravení mých chyb.

Druhý odstavec:
1) Odlišnosti, které uvádíte, jsou jistě podstatné. Chtěl jsem jen upozornit na vnější chování obou sloučenin, které je v některých ohledech podobné.
2) Děkuji za upozornění, opravím to.
3) Formulace nešťastná, ale rozumět tomu snad lze.

Třetí odstavec:
1) Vodík samozřejmě opravím na kyslík, ale blábolu musím oponovat. Máte pravdu, že použití výrazu "směs" je nevhodné, pokud jej chápete v jeho exaktním chemickém významu a potom je věta skutečně blábol. Bylo to míněno v obecném významu něco jako "směsice" nebo "změť". Ale máte pravdu, měly by se používat adekvátní a nematoucí výrazy, zkusím to opravit na přijatelnější termín. Jestli to stále není to, na co narážíte, tak potom jsem já tvrdě narazil na hranici svých znalostí. ;-)
2) Pro mě by to jednodušší nebylo a nejsem si jist, zda by to bylo přínosné pro srozumitelnost článku.
3) Váš názor, má jistě větší hodnotu než můj názor.
4) Ano, také píši: "za normálních teplot a tlaků."

Ještě jednou Vám děkuji za opravy spousty mých chyb. Jistě by každému mému článku velmi prospělo, kdybych jej před publikací prokonzultoval s odborníkem na dané téma. Často je to však nerealizovatelné. Pokud byste byl ochoten občas věnovat pár minut přečtení a okomentování článků týkajících se Vašeho oboru ještě před jejich vydáním, byl bych Vám velice zavázán.

Odpovědět


ale

pavel,2006-07-01 01:38:07

Vy ale píšete, že za normlních teplot existovat NEMŮŽE.

Odpovědět


chyba

pavel,2006-07-01 01:41:23

tak v tom článku je psáno že BY MOHLO být možné vyrobi materiál stabilní za normálních teplot.

Odpovědět


Ještě k té podchlazené směsi

Z.Rohlík,2006-07-01 11:00:29

jednak mi vadila ta směs (což je možná skutečně profesionální přecitlivělost), ale taky trochu zmínka o "teplotě" na atomarni urovni. Teplota je makroskopický projev atomárních pohybů, takže mluvit o podchlazených atomech nemá valného smyslu. Kdyby ta věta zněla "Vědci však chtěli vytvořit látku, která by byla tvořena neuspořádanou sítí atomů kyslíku a uhlíku v poměru odpovídajícím jejich zastoupení v oxidu uhličitém - tzv. amorfní sklo", přestal bych remcat.

Odpovědět


Díky za korekci

Martin Šrubař,2006-07-01 11:26:25

Děkuji za korekci, použil jsem tedy tuto přesnější formulaci.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace