OxyGen488

OxyGen488

пикабушник
9651 рейтинг 18 подписчиков 574 комментария 18 постов 10 в "горячем"
1 награда
5 лет на Пикабу
28

Планета смерти

Планета смерти Elite Dangerous, Космос, Космосимы, Гифка, Длиннопост
Планета смерти Elite Dangerous, Космос, Космосимы, Гифка, Длиннопост
Планета смерти Elite Dangerous, Космос, Космосимы, Гифка, Длиннопост
Планета смерти Elite Dangerous, Космос, Космосимы, Гифка, Длиннопост

Система SPOIHAAE XE-X D2-9, планета А 1, так называемая Планета Смерти (World of Death) - небольшая богатая металлом планета, вращающаяся по эллиптической орбите вокруг белого карлика с перигеем в 0.06 световой секунды. Период обращения - 88 минут, гравитация 1.16 G, по пути пересекает оба джета.

Показать полностью 2
632

Теория "запрещенной" химии

Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост

Слева - NaCl, справа - NaCl7.

Я хочу поздравить всех двоечников, которые лили слезы на уроках химии, и разочаровать отличников, свято верующих в ее законы.

Я задам вам один очень простой химический вопрос: какова формула хлорида натрия, то есть поваренной соли?

Прям лес рук. Немного знающие химию люди ответят NaCl и будут абсолютно правы. Но есть одна теория, согласно которой могут существовать соединения типа Na2Cl, NaCl3, NaCl5, NaCl7 и многие другие. В декабре 2013 года вышла статья под руководством Артема Оганова, в которой дано не только теоретическое предсказание существования таких соединений, но и экспериментальное их подтверждение и получение.

Вы можете задать очень точный, многогранный и животрепещущий вопрос: "Че?". Именно на него я и собираюсь дать развернутый ответ.

Ну а также расскажу вам немного о запрещенной химии, о том, как работает эволюционный алгоритм, что с помощью него удалось найти, как меняются свойства атомов под давлением, какой элемент самый инертный (гелий? пффф), как объяснить нарушение химических правил и про практическую пользу этих соединений.

Начнем с азов химии

Не переживайте, все будет наглядно и просто.

Представления о валентности позволяют из простых соображений предсказать, сколько связей атом будет образовывать. Ну или иными словами, сколькими руками он сможет вцепиться в другие атомы. Не всегда это точно работает, но более или менее мы знаем, сколько электронов каждый атом использует для образования химической связи. Благодаря этому мы можем предсказать во многих случаях химические формулы вещества. Например, почему оксид кремния - SiO2, а не SiO4.

Рассмотрим два элемента — натрий и хлор. Натрий содержит на внешней электронной оболочке всего 1 электрон. Хлору же не хватает именно 1 электрона, чтобы заполнить эту электронную оболочку, тем самым принять устойчивую форму. Поэтому хлор пытается этот электрон откуда-то раздобыть. Когда натрий и хлор встречаются, самое естественное, если натрий отдаст свой электрон хлору.

Они вдвоем как любовная парочка - идеально подходят друг для друга. Один обладает тем, чего не хватает другому. Всем бы таких отношений!

Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост

Натрий приобретет заряд +1, хлор приобретет заряд -1, и единственный способ, единственная пропорция, в которой эти два элемента могут сочетаться, — это один к одному, иначе электрической нейтральности не будет.

Но при давлениях, начиная с 20 гигапаскалей (ГПа), это 200 тысяч атмосфер, начнут образовываться соединения, которые полностью противоречат тому, что я только что сказал, и устойчивыми станут соединения Na3Cl, Na2Cl, Na3Cl2, NaCl3 и NaCl7 — такой вот букет соединений.

Почему так происходит? Дело в том, что правила химии, которые мы знаем по учебникам, были сформулированы на основе анализа огромного массива экспериментальных данных при нормальных условиях. При нормальных условиях наиболее устойчивой формой вещества является та форма, у которой наименьшая энергия.

Тут как и в жизни: мы хотим прилагать как можно меньше усилий, то есть тратить как можно меньше энергии, чтобы добиться какого-то положения. Ходить пешком слишком лениво, поэтому мы пользуемся машиной или же лежим дома в постели, ни с кем не контактируя.

Влияние давления

Так вот, давление является дополнительным членом энергии, который в учет при нормальных условиях не брали - значение давления на нашей земле по сравнению с энергией связи слишком мало. И те правила, которые были рассчитаны только лишь на энергию, уже не действуют: надо учитывать плотность упаковки и многое-многое другое.

Конечно же, речь идет не только о хлоридах натрия - практически в любой химической системе будут образовываться новые соединения, которые не поддаются традиционным правилам химии. Под очень высоким давлением образуются такие соединения как Mg3O2, K5Cl4, K3Cl5. Уверен, они вызовут когнитивный диссонанс у каждого учителя химии, а может и сердечный приступ.

Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост
Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост

Так, под давлением в 1 млн. атмосфер кислород становится сверхпроводником, а натрий при 2 млн. атмосфер перестает быть щелочным металлом, становясь прозрачным диэлектриком.

Ладно еще кислород - о его слабых магнитных свойствах и так было известно, поэтому представить его сверхпроводником не так уж и сложно, но вот за натрий обидно вообще.

При десятках миллионов атмосфер периодический закон совсем перестает действовать.

Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост

Что происходит при таком большом давлении? Сейчас попробую объяснить.

Учителя химии в школе и университете говорят, что остовные (внутренние) электроны не важны, важны только валентные (внешние). Теперь разберем, о чем я. За пару минут придумал интересную аналогию электронной конфигурации атома. Секите:

Представьте, что атом - это футбольное поле. Болельщики (внутренние, остовные электроны) участия в самой игре не принимают: они просто сидят, существуют, при этом не оказывая никакого влияния на игру футболистов (внешних, валентных электронов). Так вот, при нормальных условиях все именно так. Но под давлением атомы настолько сильно наезжают друг на друга, что остовы (болельщики) начинают перекрываться, выталкивают валентные электроны (футболистов) пинками. Когда остовы перекрываются, валентному электрону ничего не остается, как убежать в пустое пространство и закрыться там наглухо (себе в раздевалку). И вот эти жестко локализованные валентные электроны уже не могут двигаться, не могут прыгать. Они закрыты в узком пространстве и только там могут жить.

Именно поэтому натрий перестает быть металлом, так как электроны в нем не передают электрический ток

Но стоит заметить, что запрещенная химия возникает не только при высоких давлениях, но и при любых других экстремальных условиях.

Структура соединений

В зависимости от способа расположения атомов свойства веществ будут разные. Например, углерод имеет 2 аллотропные модификации: графит - черный, сверхмягкий полуметалл, и алмаз - прозрачный, сверхтвердый полупроводник.

Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост

Без понимания и прогнозирования структуры мы не поймем свойства соединений.

Кристаллическую структуру веществ определяют с помощью рентгеновских лучей, длина которых сопоставима с размерами атомов. Лучи, взаимодействуя со структурой кристалла, отражаются и отклоняются на строго определенные позиции. Благодаря этому с помощью интересной математики можно определить, где в пространстве находятся атомы.

Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост

Определение структуры кристаллов с помощью дифракции

Израильский физик и химик Дан Шехтман опубликовал статью, в которой написал про то, что есть вещества без периодической повторяемости структуры. Его уволили, сказав, что нужно лучше знать кристаллографию. Как оказалось, он открыл новое состояние вещества - квазикристаллическое. Через 30 лет, как его уволили, он получил Нобелевскую премию. Сплав алюминия, кобальта и никеля как раз является квазикристаллическим.

Теория "запрещенной" химии Химия, Химем, Длиннопост

Сплав алюминия, кобальта и никеля

Мы можем научиться предсказывать структуры веществ. Когда вы ищите наиболее устойчивую структуру, вам нужно перебрать всевозможные способы расположения атомов в пространстве, и найти тот, который обладает наименьшей энергией, т.е. наибольшей стабильностью. Этих способов - астрономически много. Число способов увеличивается экспоненциально с увеличением числа атомов.

Итак, нужно изобрести способ, который не перебирал бы каждый из возможных способов, а напрямую шел к правильному решению. Такой способ нашли, используя эволюционный алгоритм (ниже я объясню, что это) и квантовомеханические расчеты (а это не объясню, ха-ха) и называется он USPEX - Universal structure prediction: evolutionary Xtallography. С помощью решения уравнения Шредингера и эволюционного метода мы можем найти ту самую злосчастную иголку в стоге сена, то есть найти самое лучшее решение из триллионов и триллионов возможных вариантов.

Эволюционные алгоритмы

Эволюционный алгоритм - это своего рода искусственный интеллект, сила которого в том, что он учится на своей собственной истории.

Что эволюционный алгоритм делает? Он не пытается постучаться во все двери, отметиться во всех точках. Он ощупывает всю область, прикидывает, где наиболее перспективные решения и максимум внимания посвящает именно им, тем самым шаг за шагом сужая область поиска и приходя к оптимальному решению. Не надо миллиардов решений - достаточно сотен. Благодаря этому алгоритму можно определить структуру соединений. А это вам не хухры-мухры.

Алгоритм расширили. Задали в него имена химических элементов: марганец и бор. Провели расчет - получили Mn2B, MnB, MnB4. Все эти соединения давно известны. Их структуры были правильно предсказаны одним расчетом. Но еще было предсказано соединение MnB3, который никто экспериментально никогда не видел. Теория предсказала что-то лишнее или экспериментаторы почему-то не заметили это соединение? Чтобы проверить, кто прав, посоветовали одному экспериментатору смешать 1 долю марганца и 3 доли бора, расплавить, охладить, и о чудо - получили MnB3 со структурой, которую предсказали. Таким же образом получили соединения Ca2C3 и Mg2C3. Но вот под давлением возникает масса новых соединений с крайне странными составами, например Ca5C2.

Необычные полученные данные

Большинство элементов становятся металлами под давлением. Могут возникать такие соединения как AlO2, Al4O7. Mg3O2, MgO2 и другие. Никель ведет себя как благородный газ, превращаясь в неметалл. Железо и кобальт становятся акцепторами электронов, то есть получают возможность принимать электроны. Должно появиться соединение MgFe, что может послужить началу нового типа соединений - ферридов. Натрий становится самым реакционно-способным элементом, даже сильнее цезия. Что самое удивительное: натрий - единственный элемент, который может прореагировать с гелием. Под давлением он образует устойчивое соединение Na2He. Это соединение является прозрачным диэлектриком, что было подтверждено экспериментально. Ну а самым инертным соединением станет неон, для тех, кто интересовался.

Польза запрещенной химии

Имхо, запрещенная химия - это наше будущее. Химия вступила в цифровую эпоху - новые вещества и их свойства теперь открывают не в пробирке, а с помощью искусственного интеллекта. Это не только оказалось быстрей и дешевле, но и привело к революционным открытиям.

В наше время уже получили соединение бора, которое является одним из самых прочных веществ, известных человечеству. При снятии давления - оно остается, не распадается и его можно использовать.

Проблема хранения фтора до сих пор не решена. Перевозить фтор в контейнерах - очень опасно, так как он крайне токсичен и разъедает большинство контейнеров. Благодаря запрещенной химии появляются соединения типа CsF2, CsF3, CsF5, которые содержат больше фтора и которые можно спокойно отправить из точки А в точку Б.

Эти и многие другие соединения находят широкое применение в производстве и в научных сферах деятельности человека. Интерес к запрещенной химии не только фундаментальный, но и вполне прикладной.

Заключение

Хочется сказать вот о чем - экспериментируйте. Как только человек выходит из зоны комфорта, из зоны, в которой все хорошо известно, из зоны привычных условий в непривычно экстремальные условия, то традиционные правила и устои рушатся. Человек всегда стремится к изучению нового, доселе неизведанного. Это и есть развитие, рост, прогресс. Не важно, кем вы являетесь: офисным работником, артистом или ученым, - важно лишь то, как вы расширяете для себя границы познания нашего с вами прекрасного и таинственного мира.

Источник: http://[домен telegraph у нас запрещен:(]/Teoriya-zapreshchennoj-himii-12-10

Показать полностью 7

Как оставить квартиру (или дачу) на время отъезда – и не беспокоиться. Гайд по современным системам безопасности

Как оставить квартиру (или дачу) на время отъезда – и не беспокоиться. Гайд по современным системам безопасности Гифка, Длиннопост

Лето — сезон отпусков для тех, кто весь год хорошо работал, и горячий период для домушников (так называют «квартирных грабителей»). Столько квартир остается без присмотра! Добавьте сюда риск протечек и пожаров – и уезжать будто бы уже не хочется. Чтобы во время отдыха не вспоминать все сюжеты из криминальных фильмов, вместе с Ростелекомом советуем, как защитить свой дом.


Итак, вы уезжаете на несколько дней или на месяц, а квартира остается пустовать. Самые спокойные (завидуем вам!) просто соберут чемоданы и хлопнут дверью, не думая о возможных пожарах/потопах. Тот, кто часто тревожится по поводу и без, — может попросить друзей или знакомых периодически заглядывать к вам и проверять, все ли в порядке. Это работающая схема с одним нюансом: проверять квартиру каждый день хлопотно, особенно если она находится не в двух шагах. Соответственно, оперативно отреагировать на проблему у друзей не получится. Проще попросить соседей, но для этого надо быть с ними в отличных дружеских отношениях.


А что, если дом способен сам о себе позаботиться? Если он достаточно умный, конечно. Рассмотрим несколько ситуаций, которые могут произойти, пока вы в отъезде, и разберемся, какие устройства обезопасят вашу квартиру.


Переживаю, что в квартиру залезут воры


Для начала помните об азбучных истинах: не слишком распространяйтесь, когда, куда и на какой срок вы собираетесь уехать. Попросите кого-то забирать почту из ящика, чтобы торчащие из него объявления не показывали, что вы давно не появлялись. Здесь как раз лучше обратиться к соседям. Но это не все.

Как оставить квартиру (или дачу) на время отъезда – и не беспокоиться. Гайд по современным системам безопасности Гифка, Длиннопост

Есть способ отпугнуть грабителей, описанный в классике, — в фильме «Один дома». Если вечерами в окнах будет гореть свет, это введет злоумышленников в заблуждение. Как это сделать? Для этого придумали умную лампочку. Включайте и выключайте ее дистанционно или запрограммируйте, чтобы она это делала самостоятельно.


Не лишним установить датчики открытия окон и дверей. Сверлить ничего не нужно, монтаж простой: две детали устройства крепятся к раме. Если датчик сработает, вам придет уведомление. Например, сервис Умный дом от Ростелекома отправляет push, но при проблемах с интернетом вы получите SMS. В общем, точно узнаете, что дверь или окно открылись. Важно, что датчик фиксирует изменение температуры и уровня освещенности, так что даже если окно разобьют, а не откроют, он отреагирует.


Для тревоги уведомления достаточно. Если вы уверены, что в квартиру точно вломился вор, уже можно обращаться в правоохранительные органы. В некоторых регионах в приложении Умный дом от Ростелекома можно подключить кнопку SOS и оперативно вызвать группу быстрого реагирования.


А если свои? Тут бы помогло Видеонаблюдение, чтобы посмотреть, кто пришел. Сделать это можно из любой точки мира: не важно, едете ли вы на дачу за город или на остров в океане. Но важно, чтобы остров не был необитаемым, – нужен интернет. Сервис видеонаблюдения от Ростелекома умеет записывать происходящее и днем, и ночью. Видео в HD или Full HD качестве хранится в облаке до 14 дней, так что доказательства взлома сохранятся, даже если вор сломает камеру.


Дал ключи знакомым и переживаю, что они будут делать в квартире


Как говорится, доверяй, но проверяй. Вы оставили кому-то ключи, чтобы он поливал цветы, проверял, все ли в порядке. Но немного волнуетесь: вдруг он закатит вечеринку или начнет примерять вашу одежду — ну мало ли!

Как оставить квартиру (или дачу) на время отъезда – и не беспокоиться. Гайд по современным системам безопасности Гифка, Длиннопост

На помощь также придут камеры. А еще датчики движения, если хотите знать, заходит ли человек в конкретную комнату или приближается к комоду с фамильными драгоценностями. Встроенный в камеру датчик движения можно настроить так, что вам на смартфон придет уведомление, когда кто-то вторгнется в запретную зону.


Не забудьте сообщить гостю о видеонаблюдении (вы же не хотите нарушать закон?). Скорее всего, этой меры будет достаточно, чтобы исключить возможные неприятности.


Не помню, выключил и я утюг


Пожалуй, каждому знакомо чувство паники, когда вышел из дома и на полдороги поймал себя на мысли, что не можешь вспомнить, выключил ли утюг, плойку, утюжок для волос, электрический обогреватель или так далее. Многие современные приборы умеют отключаться сами, если их долго не трогают. Так что ничего страшного может не произойти. Не будем зря нагонять тревогу! Ну максимум придет счет за электричество с огромными цифрами.

Как оставить квартиру (или дачу) на время отъезда – и не беспокоиться. Гайд по современным системам безопасности Гифка, Длиннопост

Самое простое решение — перед выходом из дома проверять все розетки. Вот только от тревоги это все равно не спасает, можно проглядеть. А если у вас еще и плохая память… Здесь выручит умная розетка. Ее можно включать и выключать на расстоянии. Скажем, переживаете, что не выдернули вилку утюга — заходите в приложение и видите, что все в порядке. А если забыли – тут же выключаете розетку.


Кстати, о пожарах. Есть устройство, которое не будет лишним, даже если вы в отпуск отправляетесь только на диван. Датчик дыма — крайне нужная вещь. Он отправит сообщение на телефон и подаст звуковой сигнал в квартире. Если вы спите в другой комнате – будет время затушить возгорание или эвакуироваться. Если вообще не дома – вызвать пожарных.


Боюсь, что прорвет батарею


Поток воды способен здорово преобразить вашу квартиру и потребовать масштабного ремонта. Добавьте к этому компенсацию ущерба соседям, если потоп произошел по вашей вине, — допустим, из-за незакрытого крана. Чтобы избежать хотя бы последнего, перекрывайте воду.

Как оставить квартиру (или дачу) на время отъезда – и не беспокоиться. Гайд по современным системам безопасности Гифка, Длиннопост

А лучше всего зафиксировать протечку в самом ее начале, чтобы минимизировать ущерб. На этот случай есть датчики протечки. Устройство работает от батарейки, легко крепится и реагирует не только непосредственно на воду, но и на изменение влажности и температуры. Это позволяет заметить потоп на ранней стадии и быстро среагировать – вызвать соседей или попросить управляющую компанию срочно перекрыть воду. В общем, любыми способами спасти квартиру!


Всего так много, а как понять, что нужно именно мне?


Зависит от того, какие угрозы вы считаете самыми реальными. Например, по статистике МВД России за первые полгода 2019 года, каждое 44-е зарегистрированное преступление – это квартирная кража. Тут бы пригодился датчик открытия окон и дверей или камера.


Важна площадь квартиры, количество окон, батарей. В студии можно обойтись одним датчиком дыма и датчиками протечки в ванной и в комнате между раковиной и батареей. А одна камера охватит все пространство. Если живете в частном доме или оставляете машину на парковке, есть смысл установить внешнее видеонаблюдение – допустим, над входной дверью.

Как оставить квартиру (или дачу) на время отъезда – и не беспокоиться. Гайд по современным системам безопасности Гифка, Длиннопост

В общем, просто оцените риски и возможный ущерб, который они могут нанести. Если точно не знаете, Ростелеком собрал три комплекта — датчиков и устройств для Умного дома.


Все это пригодится не только для отпускного сезона. Камеры наблюдения в комплекте с датчиками заменят видеоняню, помогут приглядывать за щенком, пока вы на работе, и проконтролировать строителей. Все примеры – из личных историй пикабушников.

Показать полностью 5
Отличная работа, все прочитано!