Benzin, Víz, Alkohol és Hipó: Közös és Egyedi Tulajdonságok
A mindennapi életünkben számos folyékony anyaggal találkozunk, melyek eltérő kémiai és fizikai tulajdonságaik révén különböző szerepet töltenek be. Ilyen anyagok például a benzin, a víz, az alkohol és a hipó. Bár első pillantásra sok különbséget vélünk felfedezni közöttük, alaposabb vizsgálat során kiderül, hogy számos közös vonásuk is van, különösen oldhatóság, tisztító hatás vagy akár biztonsági szempontok terén.
Fizikai és kémiai tulajdonságok - Oldhatóság és Keverhetőség
Az anyagok apró részecskékből épülnek fel. A kísérlet jól szemlélteti a „hasonló a hasonlóban oldódik” elvet. Az oldószer és az oldandó anyag részecskéinek a szerkezete hasonló vagy eltérő lehet, és ez befolyásolja az oldhatóságot. A víz dipólusmolekulákból áll, ezért az ionkristályos sók, így a nátrium-klorid is oldódik benne. Az etil-alkohol (etanol) molekulája kevésbé poláris, mint a vízmolekula, a benzint alkotó szénhidrogének pedig apoláris molekulákból állnak, ezért bennük az ionrácsos vegyületek rosszul oldódnak. A jód apoláris molekulákból álló elem, ezért csak nagyon kevéssé oldódik a poláris molekulájú vízben, viszont jól oldódik az apoláris benzinben és a kevéssé poláris alkoholban.
Oldhatósági kísérletek
Egy kísérlet során, ahol konyhasót és jódkristályokat oldottak különböző folyadékokban, jól megfigyelhetőek voltak ezek a különbségek.
A kísérlet végrehajtása:
- Számozzunk meg kétszer három kémcsövet 1-től 3-ig.
- Állítsuk azokat a kémcsőállványba úgy, hogy egy kis köz legyen a kémcsövek között.
- Az első háromba szórjunk kiskanálnyi konyhasót (nátrium-kloridot). A másik háromba pedig 2-3 szemnyi jódkristályt.
- Öntsünk mindkét sorozat 1. számú kémcsövébe két ujjnyi vizet, a 2. számúakba két ujjnyi etil-alkoholt, a 3. számúakba pedig ugyanannyi benzint.
Tapasztalat:
Toyota Auris hibrid részletes adatok
- Az 1. számú kémcsőben a konyhasó „eltűnt”, vagyis a vízben feloldódott, a 2. és 3. számú kémcsövek alján kis fehér kupacban ott van a só.
- A második sorozatban az 1. kémcsőben a víz alján látjuk a jódkristályokat, a folyadék színe nem változott (vagy csak egészen halványsárga lett).
- A 2. kémcsőben a folyadék színe barna lett, a 3. kémcsőben pedig a jódgőzben is észlelhető ibolyaszín látható.
A benzines és az alkoholos oldat eltérő színét az okozza, hogy az etanol molekulája tartalmaz oxigénatomot, ami kölcsönhatásba lép a jódmolekula elektronjaival, ezért nem a benzinben látható eredeti, a jódgőzben is észlelhető ibolyaszínt látjuk. A kísérlet után megkérdezhetjük a tanulóktól, hogy hogyan bizonyítanák, hogy a só nem tűnt el.
Fázisok és komponensek
Kémiailag tiszta anyag a jeget is tartalmazó desztillált víz, mégsem teljesen "egységes". A jégkocka többé-kevésbé jól látható felülettel határolódik el a víztől. A jég és a víz egymástól való elkülönülése akkor is megfigyelhető, ha a jeget előzőleg ledaráljuk, és így szórjuk a vízbe. Ekkor azonban már nagyítóra vagy mikroszkópra van szükség ahhoz, hogy a sok apró jégszemcse (jégkristály) felületét láthassuk. A jeges víz tehát két, egymástól jól elkülönülő határfelülettel rendelkező anyagféleségből áll. A jeges víz tehát kétfázisú rendszer. Kémiailag azonban a jég és a víz nem tér el egymástól, a két fázist ugyanaz az anyag alkotja: azt mondjuk, hogy a jeges vizet egyetlen komponens (összetevő) építi fel. A jeges víz tehát egykomponensű, kétfázisú rendszert képez.
Tegyünk vízbe kevés konyhasót! Esetleg kevergessük a rendszert! A sókristályok lassanként eltűnnek, és víztiszta folyadékot kapunk. A szilárd anyag feloldódik a vízben. A szilárd anyag feloldódását követően a keletkező oldatban nem látunk határfelületeket, vagyis az oldatot egyetlen fázis alkotja. A sóoldat azonban két különböző kémiai összetételű anyagból, sóból és vízből készült, így egyfázisú, de kétkomponensű rendszer.
Az olyan rendszert, amelyben még mikroszkóppal sem látható határfelület, egynemű azaz homogén rendszernek nevezzük. Az olyan rendszert, amelyben határfelület figyelhető meg, különnemű, azaz heterogén rendszernek nevezzük.
Az adott mennyiségű víz adott körülmények között már nem képes több sót feloldani. Azt mondjuk, hogy az oldat telítődött, azaz telített oldat keletkezett. A fenti kísérlet végén a főzőpohárban kétfázisú, kétkomponensű rendszer van. Ha a rendszer két fázisát külön-külön megvizsgáljuk, akkor a szilárd fázis (a feloldatlan só) egykomponensű, a folyékony fázis (a telített oldat) önmagában is kétkomponensű.
| Oldandó anyag | Víz (Poláris) | Etil-alkohol (Kevéssé poláris) | Benzin (Apoláris) |
|---|---|---|---|
| Konyhasó | Jól oldódik | Rosszul oldódik | Rosszul oldódik |
| Jódkristály | Kevéssé oldódik | Jól oldódik | Jól oldódik |
Próbáljuk meg egy-egy ujjnyi benzin, víz, illetve tiszta (ún. abszolút) alkohol páronkénti összeöntését egy-egy kémcsőben! (Az alkohol is kémiailag tiszta anyag.) A kísérletben meglepetéssel tapasztalhatjuk, hogy az alkohol mind a vízzel, mind a benzinnel összekeveredik (azt is mondhatjuk, elegyedett), a benzin és a víz viszont nem elegyedik egymással.
Tisztító- és Fertőtlenítőszerek: Hatás és Veszélyek
A felületek 70 százalékos alkohollal vagy hypo-val való tisztítása pár percen belül elpusztítja a koronavírust, derül ki az Európai Betegségmegelőzési és Járványvédelmi Központ (ECDC) tájékoztatásából - olvasható a PharmaOnline oldalán. A kísérletek arra mutatnak rá, hogy a 70 százalékos etanol, csakúgy, mint a 0,05-0,1 százalékos nátrium-hipoklorit (NaClO, hypo) néhány percen (1-5) belül elpusztítja a különböző felületeken magtapadt vírusokat. Az új koronavírus, SARS-CoV-2 még számos szempontból szürke foltokat rejt a kutatók előtt. Azonban az ismert, hogy melyek azok a fertőtlenítő- és tisztítószerek, amik az élettelen felületeken található koronavírusokat elpusztítják. Az ECDC tájékoztatása szerint a leghatásosabb felületfertőtlenítőszer az alkohol.
Tisztítószerek típusai és összetevőik
A korszerű háztartási tisztítószerek csodákra képesek (legalábbis a reklámokban). Azonban fontos, hogy típusuk és kémiai összetételük alapján különböztessük meg őket.
Savanyú tisztítószerek
Vannak savas kémhatású tisztítószerek is, mint például a Cillit, melyek a vízkő, azaz a kalcium- illetve magnézium-karbonátot oldják.
Oxidáló tisztítószerek
A klórtartalmú tisztító-, fertőtlenítőszerek is idetartoznak. Ilyenek például a klór tartalmú Domestos, vagy a hypo nevű fehérítőszer is. Mindegyik "hatóanyaga" nátrium-hipokloritot (NaOCl) tartalmaz. Ezeknél is alkalmaznak néha felületaktív anyagokat a megfelelő kezelhetőség biztosítására. Léteznek oxigén alapú oxidáló szerek is, melyeknél nascensi oxigén keletkezik. Ennek igen erős az oxidáló hatása.
C-Max benzin szivattyú relé problémák
Semleges tisztítószerek
Ide tartoznak a mosogató szerek, általános tisztítószerek, súrolószerek. Ezek felületaktív anyagot tartalmaznak, esetleg némi egyéb adalékot, pl. fertőtlenítő anyaggal együtt. Ilyen súrolók pl. a Cif különböző változatai.
A tisztítószerek keverésének veszélyei
Azt általában feltüntetik a tisztítószereken, hogy ne használjuk együtt más tisztítószerekkel. A valóságban a vegyítéssel csak veszélybe sodorjuk magunkat. Ugyanis, olyan kémiai reakciók jöhetnek létre, amelyek nagyon károsak az egészségre. Ha makacs szennyeződéssel találkozunk, nem az a megoldás, hogy nekiesünk 5 különféle agresszív tisztítószerrel és ezek keverékével.
A fertőtlenítő szerek közül a klórtartalmú szerek lehetnek a legveszélyesebbek az egészségre, ezek többnyire nátrium-hipokloritot tartalmaznak (pl. a klasszikus Hipo). A kellemetlen tüneteken túlmenően (mint a köhögés, égő érzés a nyálkahártyákon) pedig akár halált is okozhat a dózis mennyiségétől függően. A klórgáz nem csak ipari környezetben keletkezhet, hanem a háztartásban is a klórtartalmú tisztítószerek (mint pl. Hypo, Domestos) vagy uszodai vegyszerek (klórtabletta) és a savas tisztítószerek (mint pl. Cillit) együttes használata során. A klór az élő szervezet és az ember számára is mérgező.
Az ammónia az egyik legerősebb háztartási tisztítószer. Ha a fehérítő és az ammónia tartalmú szereket vegyítjük klóramin gáz keletkezik. Ez a gáz egyrészt irritálhatja a szemet és az orrot, továbbá légzési nehézségeket okozhat. Fontos tudni, hogy nagyon sok tisztítószer tartalmaz ammóniát (pl. ablaktisztítók).
A hidrogén-peroxid sokrétű felhasználhatósága miatt, igen népszerű anyag. Azonban fontos, hogy a két anyagot egyszerre soha ne használjuk.
Biztonsági tanácsok
Első a biztonság! Vegyszereket sose használj zárt térben! A benzin gyúlékony, gőzei a levegővel robbanóelegyet képeznek, ezért a közelben nyílt láng ne legyen.
Léteznek speciális tisztítási technológiák is, melyeknél nincs szükség vízre, így alkalmasak olyan felületek tisztítására, ahol a vizes felmosás nem alkalmazható (pl. bizonyos elektronikai eszközök vagy érzékeny bútorok).
Az Etil-alkohol (Etanol) és égése
Az etanol jellemzői
Az etil-alkohol, vagy etanol, az ember számára töményen a központi idegrendszert bénítja, mérgező hatású, és bódulatot, lerészegedést okoz. Előállítható természetes fermentációval, valamint szintetikus úton is. Kétféle elsődleges spiritusz szerezhető be: elsődleges spiritusz (96% alkoholtartalomtól) és másodlagos spiritusz (94,4% alkoholtartalomtól). A denaturált-szesz megnevezések is használatosak az etil-alkoholra. A denaturált-szesz általában 90% etil-alkohol tartalommal bír, és szándékosan hozzáadott szennyeződés tartalmával teszik ihatatlanná. Rendszeres alkotóeleme a fagyálló tisztítófolyadékoknak. Az etanol kiváló oldószer, nagyon sokféle zsírt és sót képes oldani. Tárolása műanyag vagy üveg edényben, lezárva történhet. Fontos megjegyezni, hogy mérgező és igen gyúlékony anyagról van szó! A korszerű háztartási vegyszerek esetén az etil-alkohol rendkívül biztonságos, mivel a gyakorta használt szerkezeti anyagokat nem korrodálja, még magas hőmérsékleten sem károsítja.
Az égés alapjai
Az égés alapvető kémiai folyamat, amely három összetevő szükségeltetik: üzemanyag, oxigén és gyulladási hőmérséklet. Az égés során tehát oxigénre van szükség, melyet a levegőből von el. Az oxigén mértéke az etil-alkohol égéstermékeinek ismeretében határozható meg. Optimális esetben az égés teljes és tökéletes, az összes szén széndioxiddá, az összes hidrogén pedig vízzé ég el. Az égés során füstgázok (gőzök) keletkeznek. A levegő körülbelül 79%-a nitrogén, ami színtelen, íztelen, szagtalan gáz és nem vesz részt az égésben. A benzin gyúlékony, gőzei a levegővel robbanóelegyet képeznek, ezért a közelben nyílt láng ne legyen.
Az égés folyamata és hatékonysága
Az üzemanyag elégetése során láng képződik, melyben különféle folyamatok zajlanak le. Ezek az állapotfázisok egymástól eltérnek és az égés szempontjából más-más jellemzőkkel bírnak. Az égési folyamatban megkülönböztethetők zónák: a láng gyökérzetében végbe a párolgás, valamint megtörténik az üzemanyag részleges bomlása is, gyakorlatilag nincs égés. A másodlagos égési zónában égnek el az anyagok. A fényes, világító láng részben a szilárd koromszemcsék felizzanak és a láng világít.
A tökéletlen égés következtében a láng koromszemcséket vagy egyéb anyagokat nem éget el teljesen. Ez a lángból való elégés nélküli távozás okozza. Az égés hatékonyságát befolyásolja az üzemanyag víztartalma is, mivel a víz nem éghető, és elpárologtatásához szükséges hő veszteségként jelentkezik, csökkentve az üzemanyag fűtőértékét. Minél inkább a tökéleteshez közelít az égés, annál nagyobb a felszabaduló hőenergia mennyisége. A hatékony égéshez szükséges levegőmennyiség meghatározható.