تفاعلات كيميائية من شأنها أن تشعل شغفك بالعلوم

التفاعلات الكيميائية لا تفشل أبدًا في إدهاشنا، وهذه الاختيارات الثمانية عشر هي بعض من أكثرها إثارة للدهشة.

الكيمياء من أكثر العلوم روعة (وخطورة في بعض الأحيان). في حين أن بعض التفاعلات الكيميائية هي جزء من حياتنا اليومية – مثل خلط السكر بالقهوة – فإن البعض الآخر أكثر تعقيدًا ويتطلب ظروفًا خاضعة للرقابة لتصور التأثيرات. هذا ينطبق بشكل خاص على المواقف التي قد يؤدي فيها التفاعل إلى نشوب حريق أو أبخرة خطيرة أو انفجار أو تساقط شرارات.

الطريقة الأكثر أمانًا لتجربة هذه الأنواع من ردود الفعل هي المشاهدة من بعيد – مثل شاشة الكمبيوتر. يوجد أدناه 18 مقطع فيديو مذهل من شأنه أن يشعل شغفك بالتفاعلات الكيميائية.

ديثيلزينك و الهواء

ثنائي إيثيلزينك مركب غير مستقر للغاية. سوف يتفاعل بعنف ويشتعل عندما يتلامس مع الماء والهواء وأي شيء يمكنه إما قبول زوج من الإلكترونات أو التبرع ببروتون.

يتم شحنها في أنابيب مختومة مع ثاني أكسيد الكربون ويمكن استخدامها كوقود للطائرات.

في هذا الفيديو، عندما تلامس الأكسجين، فإنها تحترق لتكوين أكسيد الزنك وثاني أكسيد الكربون والماء.

مقالة ذات صلة: أول تجربة للتعديل الجيني في أمريكا فعالة بنسبة 100٪ تقريبًا

السيزيوم والماء

السيزيوم هو أحد المعادن القلوية الأكثر تفاعلًا. عندما يتلامس مع الماء، فإنه يتفاعل ليشكل هيدروكسيد السيزيوم وغاز الهيدروجين. يحدث هذا التفاعل بسرعة كبيرة بحيث تتشكل فقاعة هيدروجين حول السيزيوم، وترتفع إلى السطح، مما يؤدي بعد ذلك إلى تعريض السيزيوم للماء مما يؤدي إلى مزيد من التفاعل الطارد للحرارة وبالتالي اشتعال غاز الهيدروجين. تتكرر هذه الدورة حتى يتم استنفاد كل السيزيوم.

يستخدم السيزيوم بشكل شائع كسائل حفر. كما أنه مفيد في صنع زجاج بصري خاص ، ومعدات مراقبة للإشعاع، وفي الساعات الذرية.

مقالة ذات صلة: الصواريخ الفرط صوتية تمثل السباق العسكري الأحدث، فما هي وكيف تعمل

غلوكونات الكالسيوم والحرارة

يستخدم غلوكونات الكالسيوم عادة لعلاج نقص الكالسيوم. ومع ذلك، عندما يتم تسخينه، يتفكك غلوكونات الكالسيوم ويتأكسد، مكونًا بخار الماء وثاني أكسيد الكربون.

نواتج التفكك، أكسيد الكالسيوم والكربون، لها حجم أكبر من المادة الأولية، وبالتالي يتشكل “ثعبان”.

مقالة ذات صلة: إختراعات طبية غيرت العالم

ثلاثي يوديد النيتروجين واللمس

يمكنك صنع هذا المركب غير العضوي في المنزل، لكن اعلم أنه خطير للغاية.

يتكون المركب من خلال التفاعل الدقيق لليود والأمونيا، عن طريق تفاعل اليود مع محلول أمونيا مائي.

والنتيجة هي متفجر تلامس شديد الحساسية. سوف تنفجر الكميات الصغيرة بصوت عالٍ وحاد عند لمسها ولو برفق بالريشة، مطلقة سحابة أرجوانية من بخار اليود.

مقالة ذات صلة: أكبر السفن في العالم التي تم بناؤها على الإطلاق

ثنائي كرومات الأمونيوم والحرارة

في درجة حرارة الغرفة، يوجد ثنائي كرومات الأمونيوم – المعروف أيضًا باسم “النار فيزوف” – في شكل بلورات برتقالية. عند اشتعاله، يتحلل طاردًا للحرارة، وينتج عنه شرر وبخار وغاز نيتروجين، مثل انفجار بركاني صغير.

كما ينتج أكسيد الكروم الأخضر “الرماد”. تم استخدام ثنائي كرومات الأمونيوم في الألعاب النارية والتصوير الفوتوغرافي والطباعة الحجرية. يمكن استخدامه أيضًا كعنصر لاذع لصبغ الأصباغ.

مقالة ذات صلة: أفضل البنادق العسكرية حول العالم

بيروكسيد الهيدروجين ويوديد البوتاسيوم

عندما يتم خلط بيروكسيد الهيدروجين ويوديد البوتاسيوم بنسب مناسبة، يتحلل بيروكسيد الهيدروجين بسرعة كبيرة.

غالبًا ما يضاف الصابون إلى هذا التفاعل لإنتاج مادة رغوية ، تسمى أحيانًا “معجون أسنان الفيل” كنتيجة لذلك.

يحبس الماء والصابون الأكسجين، وهو أحد منتجات التفاعل، وهذا يخلق العديد من الفقاعات.

بينما يستخدم بيروكسيد الهيدروجين غالبًا كمطهر، يمكن استخدام يوديد البوتاسيوم كدواء – فهو يستخدم لعلاج فرط نشاط الغدة الدرقية.

مقالة ذات صلة: الأشجار اليوم أكبر مما كانت عليه قبل 30 عامًا بسبب ثاني أكسيد الكربون

كلورات البوتاسيوم والسكر

https://www.youtube.com/watch?v=7Xu2YZzufTM

الدببة الصمغية هي في الأساس مجرد سكروز ويستخدم كلورات البوتاسيوم في المتفجرات والألعاب النارية والمباريات.

ومع ذلك، عندما يتم إسقاط الدببة المطاطية في كلورات البوتاسيوم ، وإضافة قطرة من حمض الكبريتيك كمحفز ، تتفاعل المادتان الكيميائيتان بعنف مع بعضهما البعض، مما يطلق كميات كبيرة من الطاقة الحرارية ، ولهب أرجواني مذهل ، وكمية كبيرة من الدخان في تفاعل احتراق شديد الحرارة.

مقالة ذات صلة: اختراعات غيرت مجرى التاريخ فما هي؟

رد فعل بيلوسوف-زابوتينسكي

تفاعل “B-Z” هو عائلة من التفاعلات الكيميائية المتذبذبة التي تتكون من مزيج من البروم والحمض. التفاعل هو مثال رئيسي للديناميكا الحرارية غير المتوازنة وينتج عنه التذبذبات الكيميائية الملونة التي تراها في هذا الفيديو.

مقالة ذات صلة: أكبر حاملات الطائرات في العالم

أول أكسيد النيتروجين وثاني كبريتيد الكربون

غالبًا ما يشار إليه باسم تفاعل “الكلب النباح”، وهو تفاعل كيميائي ينتج عن اشتعال ثاني كبريتيد الكربون وأول أكسيد النيتروجين أو أكسيد النيتروز في أنبوب طويل. ينتج عن التفاعل وميض أزرق لامع وصوت نباح أو نباح.

عندما يشتعل الخليط، تنتقل موجة الاحتراق إلى أسفل الأنبوب. يتم ضغط الغاز الموجود أمام واجهة الموجة وينفجر على مسافة تعتمد على طول الأنبوب.

يشكل تفاعل التحلل الطارد للحرارة بين أول أكسيد النيتروجين (مؤكسد) وثاني كبريتيد الكربون (الوقود) النيتروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والكبريت.

في أبريل 1853، أجرى جسطس فون ليبيغ، الذي يُعتبر أحد المؤسسين الرئيسيين للكيمياء العضوية الحديثة، رد فعل الكلب الذي ينبح أمام العائلة المالكة البافارية. لسوء الحظ، تحطمت الحاوية الزجاجية، مما أدى إلى إصابة الأسرة وليبيج نفسه.

مقالة ذات صلة: خط المرآة، مشروع سعودي طموح لناطحة سحاب تمتد لمسافة 75 ميلاً

سبائك الصوديوم والبوتاسيوم والماء

سبيكة الصوديوم والبوتاسيوم عبارة عن سبيكة معدنية تتكون عن طريق خلط الصوديوم والبوتاسيوم في غياب الهواء – عادةً تحت الكيروسين.

سوف تتفاعل هذه السبيكة شديدة التفاعل مع الهواء، ولكن يحدث تفاعل أكثر عنفًا عندما تتلامس مع الماء.

الحرارة المنبعثة من هذا التفاعل تذوب بسرعة الصوديوم والبوتاسيوم وغالبًا ما تكون كافية لإشعال غاز الهيدروجين الناتج.

في حين أن رد الفعل قد يبدو واضحًا، لا يزال العلماء في حيرة من أمرهم بشأن سبب حدوث العملية بهذه السرعة.

مقالة ذات صلة: بطاريات الجاذبية: كيف يتم تحويل ناطحات السحاب إلى بطاريات كهربائية

الثيرمايت والجليد

هل فكرت يومًا في أن خلط النار والجليد معًا قد يؤدي إلى حدوث طفرة؟

هذا ما يحدث عندما تحصل على القليل من المساعدة من الثرمايت، وهو خليط من مسحوق الألمنيوم وأكسيد معدن مثل الحديد. عندما يتم إشعال هذا الخليط ، هناك تفاعل طارد للحرارة من الأكسدة والاختزال ، أي تفاعل كيميائي تنتقل فيه الإلكترونات بين المادتين. ينتج التفاعل كميات كبيرة من الحرارة على شكل لهب وشرارات ، وتيار مصهور من الحديد وأكسيد الألومنيوم.

عندما يتم وضع الثرمايت فوق الجليد وإشعاله بمساعدة اللهب، يتم إشعال النار على الفور ويتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة على شكل انفجار. لا يوجد إجماع علمي على سبب تسبب الثرمايت في حدوث انفجار عندما يقترن بالجليد. لكن هناك شيء واحد واضح جدًا من مقطع الفيديو التوضيحي – لا تحاول ذلك في المنزل!

مقالة ذات صلة: نصل سكين من الفضاء

ساعة بريجز راوشر المتأرجحة

تفاعل بريجز راوشر هو أحد التفاعلات الكيميائية المتذبذبة القليلة جدًا. الحلول الثلاثة المطلوبة لهذه الملاحظة هي خليط مخفف من حامض الكبريتيك (H2SO4) ويودات البوتاسيوم (KIO3) ، خليط مخفف من حمض المالونيك (HOOOCCH2COOH) ، كبريتات المنغنيز مونوهيدرات (MnSO4. H2O) ونشا فيتكس ، وأخيراً ، مخفف بيروكسيد الهيدروجين (H2O2).

ينتج عن التفاعل تأثيرات مذهلة بصريًا حيث يتغير لون المحلول ذهابًا وإيابًا. لبدء التفاعل ، يتم خلط المحاليل الثلاثة عديمة اللون معًا.

سوف يتحول الحل الناتج أثناء تغيير اللون من الشفاف إلى الكهرماني إلى الأزرق الداكن بشكل متكرر لمدة 3 إلى 5 دقائق قبل أن ينتهي به الأمر بلون أزرق داكن.

مقالة ذات صلة: مشروع بخار نووي صيني لتحويل مياه البحر إلى طاقة نظيفة

مياه تبريد فائقة

في هذه التجربة، يتم تبريد الماء النقي تحت درجة التجمد ثم يتبلور إلى ثلج بضغطة واحدة. يمكن القيام بذلك في المنزل بزجاجة من الماء المقطر. ما عليك سوى السماح لها بالتبريد في الفريزر دون أي إزعاج لمدة ساعتين تقريبًا. ثم أخرجها ورجها أو اضغط عليها.

بما أن الماء لا يحتوي على شوائب، فإن جزيئات الماء ليس لها نواة لتشكيل بلورات صلبة حولها. ستؤدي الطاقة الخارجية التي يتم توفيرها على شكل صنبور إلى تكوين جزيئات الماء فائقة البرودة بلورات صلبة من خلال التنوي وستبدأ تفاعلًا متسلسلًا يبلور الماء بسرعة في جميع أنحاء الزجاجة بأكملها.

مقالة ذات صلة: بطاريات الألماس المشع هل هي الحل للنفايات النووية؟

الموائع الممغنطة والمجالات المغناطيسية

يتكون المائع الممغنط من جسيمات مغناطيسية حديدية نانوية الحجم معلقة في سائل ناقل مثل المذيب العضوي أو الزيت. يتم أيضًا تغليف الجسيمات المغناطيسية بمادة خافضة للتوتر السطحي لمنع التكتل. تم اكتشافها في الأصل من قبل مركز أبحاث ناسا في الستينيات، كجزء من تحقيق لإيجاد طرق للتحكم في السوائل في الفضاء.

عند تعرضها لمجالات مغناطيسية قوية، تنتج السوائل الممغنطة أشكالًا وأنماطًا مذهلة. يمكن تحضير هذه السوائل عن طريق الجمع بين نسب ملح الحديد (II) وأملاح الحديد (III) في محلول أساسي لتكوين Fe3O4.

فقاعة الجليد الجاف العملاقة

إذا تمكنت من العثور على بعض الثلج الجاف (ثاني أكسيد الكربون المجمد)، فجرّب هذه التجربة لإنتاج فقاعة عملاقة في المنزل – تأكد من اتخاذ الاحتياطات المناسبة مع الثلج الجاف!

خذ وعاء واملأه نصفه بالماء. رش الصابون السائل في الماء وقلبه. اصنع حواف الوعاء المبلل بأصابعك وأضف الثلج الجاف إلى المحلول. اغمس قطعة قماش دائرية في الماء والصابون واسحبها عبر حافة الوعاء بالكامل. انتظر لحظة حيث يصبح غاز الثلج الجاف محاصرًا داخل فقاعة الصابون، والتي ستبدأ في التمدد تدريجيًا مع تمدد غاز ثاني أكسيد الكربون.

ثيوسيانات الزئبق والحرارة

عندما يتم إشعال ثيوسيانات الزئبق (II)، فإنه ينتج عنه تفاعل سريع طارد للحرارة ينتج عنه عمود يشبه الثعبان ولهبًا ملونًا، وهو تأثير يُعرف أيضًا باسم ثعبان الفرعون.

كان الزئبق ثيوسيانات يستخدم سابقًا في الألعاب النارية. جميع مركبات الزئبق سامة، والطريقة الأكثر أمانًا لإجراء هذه التجربة هي استخدام غطاء الدخان.

تأثير مايسنر

سيؤدي تبريد الموصل الفائق تحت درجة حرارته الانتقالية إلى جعله غير مغناطيسي – مما يجعله يطفو فوق المغناطيس.

أدى هذا التأثير إلى مفهوم النقل غير الاحتكاك، حيث يمكن رفع الجسم على طول مسار بدلاً من ربطه بالعجلات. ومع ذلك، يمكن أيضًا تكرار هذا التأثير بسهولة في المختبر، حيث ستحتاج إلى موصل فائق ومغناطيس نيوديميوم، إلى جانب النيتروجين السائل.

قم بتبريد الموصل الفائق بالنيتروجين السائل وضع المغناطيس في الأعلى لمراقبة الارتفاع.

الهيليوم السائل الفائق

المائع الفائق هو حالة من المادة تتصرف فيها المادة مثل سائل بلا لزوجة. النقطة التي ينتقل عندها السائل إلى سائل فائق تسمى نقطة لامدا. إن تبريد الهيليوم إلى نقطة لامدا (-271 درجة مئوية) سيجعله سائلًا فائقًا يعرف باسم الهيليوم 2.

تسمح قدرة الهيليوم على البقاء سائلاً عند درجات حرارة منخفضة جدًا بتكوين مكثف بوز-آينشتاين، وتتداخل الجسيمات الفردية حتى تتصرف مثل جسيم واحد كبير.

في هذه الحالة الخالية من الاحتكاك، يقوم الهيليوم بأشياء لا تستطيع السوائل الأخرى القيام بها، مثل التحرك من خلال الشقوق الرقيقة الجزيئية، وتحدي الجاذبية من خلال تسلق جوانب الطبق، والبقاء بلا حراك داخل وعاء متحرك.