VÌ SAO NƯỚC LẠI KHÔNG CHÁY?

 

Vì sao nước lại không cháy. Để giải đáp rõ ràng câu hỏi này, trước hết ta phải hiểu sự cháy là gì?

Thông thường thì sự cháy là phản ứng hóa học của các chất với oxy. Có những chất ngayở  nhiệt độ thường cũng bốc cháy khi gặp oxy. Photpho trắng là một ví dụ. Lại có những chất như than (thành phần chủ yếu là cacbon), hydro, lưu huỳnh, ở nhiệt độ thường khi tiếp xúc oxy không hề có phản ứng, nhưng khi tăng cao nhiệt độ thì chúng sẽ bốc cháy.

Trông bên ngoài thì rượu, xăng, dầu hỏa, nước đều là những chất lỏng trong suốt, rất giống nhau. Thế nhưng rượu là do ba nguyên tốcacbon, hydro, oxy,còn xăng, dầu hỏa là do hai nguyên tố cacbon, hydro tạo thành. Đại bộ phận các chất chứa cacbon đều có thể cháy được. Rượu, xăng, dầu hỏa còn lại 1 nguyên tử cacbon kết hợp với hai nguyên tử oxy thành phân tử cacbon dioxyt. Còn cácnguyên tử hydro lại kết hợp với oxy thành phân tử nưốc do đó các hợp chất nói trên đều cháy sạch.

Đến đây chắc các bạn đều đã rõ tại sao nước không cháy. Nước là do hai nguyên tố hydro và oxy tạo nên là do kết quả của sự cháy của nguyên tốhydro. Đã là sản phẩm của sự cháy nên đương nhiên nó không thể có khả nàng lại tiếp tục kết hợp với oxy hay nói cách khác nó không thể lại cháy một lần nữa, Cùng với lý luận tương tự cacbon dioxyt là sản phẩm cuối cùng của sự cháy nên cacbon dioxyt không thể cháy được nữa. Do cacbon dioxyt không tiếp tục dưỡng được sự cháy lại có tỷ trọng nặng hơn không khí nên ngưòi ta dùng cacbon dioxyt để dập lửa.

Đương nhiên cũng không ít loại vật chất không thể hóa hợp với oxy cho dù đưa nhiệt độ lên cao đến mấy đi nữa thì chúng cũng chỉ là “bạn tốt” của oxy. Các loại vật châ’t này là những chất không cháy được.

 

VÌ SAO NHÔM LẠI KHÓ BỊ GỈ ?

 

Nhiều người cho rằng nhôm khó bị gỉ, thực ra so với sắt thì nhôm dễ bị gỉ hơn. Có điều khác là khi nhôm bị gỉ, bề mặt nhôm không bị rỗ, sần sùi như sắt mà tạo thành một bề mặt trơn láng.

Bản chất của lớp gỉ trên bề mặt kim loại chính là lớp oxyt kim loại do tác dụng của hơi ẩm kết hợp với oxy với kim loại tạo ra. Tác dụng của không khí ẩm với kim loại cũng giống loại muỗi hút máu người. Khi sắt bị gỉ sẽ tạo nên một lớp oxyt sắt xốp, oxy có thể lọt qua lớp sắt oxyt và gây rỉtiếp tục. Nhôm thì không giống như vậy. Khi nhôm tác dụng với oxy sẽ tạo thành một lốp nhôm oxyt (Al₂0₃). Lớp nhôm oxytnày bám rất chắc vào bề mặt nhôm nên ngăn không cho oxy tác dụng trực tiếp với nhôm giống như tấm màn chống muỗi không cho muỗi bám vào da để hút máu ngưòi.

Lớp màng oxyt này rất sợ axit và cả kiềm, vì vậy đồ dùng bằng nhôm chỉ thích hợp cho việc nấu cơm, đun nước mà không thích hợp để đựng các chất dễ sinh axit hoặc kiềm.

Thường có nhiều người không thích đồ dùng bằng nhôm mất vết bóng nên lấy cỏ, rơm, hoặc cát đánh cho bóng. Dùng cát để đánh bóng có thể đánh sạch hết lớp oxyt nhôm bảo vệ bề mặt nhôm do ma sát. Còn dùng cây cỏ có thể làm thoát ra những chất có tính kiềm như kali cacbonat có thể có phản ứng hóa học hòa tan lớp oxyt nhôm. Vì vậy các biện pháp đánh sạch bề mặt đồ dùng bằng nhôm như trên là không khoa học. Khi bạn dùng cách đánh bóng bề mặt nhôm, ngay lập tức bạn có thể có một bề mặt sáng bóng, nhưng không lâu sau, trên bề mặt nhôm lại xuất hiện một lớp nhôm oxyt bảo vệ. Nếu bạn lại tiếp tục đánh bóng, nhôm lại tiếp tục bị oxyt hóa và lại tiếp tục bị phủ một bề mặt mờ xám, mò đục. Sau mỗi lần đánh bóng, bề mặt nhôm lại mòn đi một ít và cứ thế thòi hạn sử dụng có thể giảm đi.

Lớp nhôm oxyt trên bề mặt rất mỏng, chỉ vào khoảng 0,0001mm hoặc dày hơn một chút. Trong công nghiệp, để tăng cưòng độ bền của các đồ dùng bằng nhôm người ta thường xử lý bề mặt nhôm bằng dung dịch natri sunfat 20% và dung dịch axit nitric 10% để tăng độ dày lớp oxyt nhôm. Chính vì vậy mà trên đồ dùng bằng nhôm mới thưòng có màu trắng xám đục hoặc màu vàng.

 

VÌ SAO LOẠI SƠN ĐÁY THUYỀN, TÀU LẠI PHẢI KHÁC SƠN THƯỜNG?

 

Ngày xưa, một chiếc thuyền mới sơn, sau khi hạ thủy được ba tháng, tốc độ của thuyền sẽ giảm đi 10% so với lúc mới hạ thủy. Tàu thuyền lưu hành sau nửa năm tốc độ chỉ còn khoảng một nửa so với lúc mới hạ thủy.

Nguyên nhân của hiện tượng trên liệu có phải do động cơ tàu thuyền bị hư hỏng hay do vỏ thuyền, tàu bị mục nát gây nên chăng? cả hai yếu tố vừa nêu trên đều không phải.

Khi kéo tàu thuyền vào âu thuyền để sửa chữa, toàn bộ đáy thuyền lộ ra khỏi mặt nước. Bấy giờngười ta mới rõ nguyên nhân: phần đáy thuyền chìm dưới nước xuất hiện chi chít các“chùm gai góc”, và chính các “chùm gai góc” này đã ngăn cản tàu thuyền lướt tới.

Chúng ta biết rằng trong nước đại dương có nhiều loại sinh vật sống trôi nổi như: rong, sò, hà, trùng đục lỗ, khi còn ở dạng ấu trùngchúng thường trôi nổi trên mặt biển. Khi gặp tàu thuyền chúng lập tức bám vào đáy thuyền, lấy đáy thuyền làm “đất sống” hết ngày này qua ngày khác. Đặc biệt ở các vùng biển nhiệt đới các loại sinh vật này càng nhiều và phát triển càng nhanh.

Từ khi vỏ đáy thuyền bị các “cư dân” này bám vào và phát triển, tốc độ chuyển động của thuyền sẽ ngày càng chậm dần. Theo như tính toán chỉ cần 46% diện tích đáy tàu thuyền có một lớp sinh vật dày 4mm thì phải tăng động lực của tàu thuyền lên 5% thì mới duy trì được tốc độ chuyển động như cũ.

Chính vì vậy người ta đã phải chọn cách sơn đáy tàu thuyền bằng loại sơn đặc biệt. Trong loại sơn này có chứa một số” chất độc như: oxyt đồng (I), hợp chất có chứa thủy ngân, hợp chất hữu cơ có chứa thiếc v.v… Vì lớp sơn có chứa các chất độc như vậy nên khi các sinh vật có hại bám vào đáy thuyền, lập tức chúng bị chết ngay và không thể bám vào đáy thuyền và phát triển, gây hại được.

Bây giờchắc các bạn đã rõ sơn đáy thuyền có một số tác dụng đặc thù để ngăn chặn các sinh vật có hại sống bám vào đáy thuyền.

 

VÌ SAO LẠI NUNG LUYỆN ĐƯỢC CÁC ĐỔ GỐM SỨ CÓ NHIỀU MÀU RỰC RỠ?

 

Trên bát, đĩa, chén ta thường thấy ở ngoài mặt có một lớp bóng như thủy tinh, đó là men gốm sứ. Trên lớp men sứ thường có các họa tiết, hoa văn rất đẹp, làm mọi người ưa thích. Đó là do trong men có các kim loại, sau khi nung sẽ có các màu khác nhau, đó là các men màu.

Trên các đồ gốm sứ thường có các hình vẽ có màu đỏ, màu xanh, màu tím, màu vàng, màu đen v.v… rất ưa nhìn. Trong men người ta đã khéo léo sử dụng các kim loại hoặc oxyt kim loại phối hợp chế thành. Men màu đã xuất hiệntrên thế giới từ mấy nghìn năm trước, là kết quả sáng tạo của nhân dân lao động nhiều nước, trong đó có Trung Quốc. Sử dụng men màu có thể chế tạo được các đồ gốm sứ màu sắc đẹp mắt. Đồ hàng gốm sứ Trung Quốc rất nổi tiếng trên thế giới. Trong tiếng Anh từ “gốm sứ” và ‘Trung Quốc” đều diễn tả bằng từ “China”.

Men màu được chế tạo từ nhiều nguyên liệu khác nhau: coban oxyt cho men có màu xanh; crom oxyt cho men có màu xanh; oxyt sắt (III) cho men có màu nâu; mangan dioxyt cho men có màu đen; oxyt đồng (I) cho men có màu đỏ; thiếc oxyt cho men có màu trắng, antimon cho men có màu vàng và hợp chất của vàng cho men có màu đỏ ánh vàng, hợp chất của bạc cho men có màu vàng, hợp chất niken cho men có màu tím v.v… Dùng hỗn hợp nhiều oxyt kim loại, chúng sẽ phối hợp nhau cho nhiều màu sắc đẹp mắt bất ngờ.

Muốn chế tạo được đồ vật bằng sứ, trước hết phải dùng đất sét tạo hình, đem nung ta có sứ thô. Sứ thô có nhiều lỗ nhỏ, nước có thể thấm qua được. Người ta phủ lên sứ thô một lớp men, lại đem nung, men sẽ nóng chảy tạo thành lớp men bóng màu trắng. Nếu ta vẽ trên lớp men màu trắng các hình vẽ bằng các men màu, sau khi nung chảy sẽ có được các hình vẽ sinh động, đẹp mắt.

 

VÌ SAO KIM CƯƠNG LẠI ĐẶC BIỆT CỨNG NHƯ VẬY ?

 

Chắc các bạn không hề nghĩ rằng giữa kim cương sáng lấp lánh và than chì đen thui thủi lại là anh em họ hàng, đểu là cacbon tinh khiết, tồn tại trong tự nhiên, chỉ có diện mạo và tính chất của chúng khác nhau.

Than chì rất mềm, chỉ cần dùng mảnh nhỏ than chì vạchnhẹ trên giấy là có thể để lại vết đen trên giấy. Ruột bút chì được chế tạo bằng than chì. Còn kim cương là khoáng vật có độ cứng cao nhất trong gia đình các khoáng vật, là “quán quân” về độ cứng: các cửa hàng bán kính, các nhân viên phục vụ dùng kim cương làm lưỡidao để cắt kính, ở các máy khoan sâu, người ta dùng mũi khoan có lắp mũi kim cương làm tăng vận tốc xuyên sâu của mũi khoan lên nhiều. Dao kim cương còn dùng để gia công các kim loại, hợp kim cứng nhất.

Than chì và kim cương đều thuộc họ hàng nhà cacbon vì sao chúng lại có đặc tính khác nhau nhiều như vậy?

Nguyên do là ở than chì, cácnguyên tử cacbon được xếp thành lớp, lực kết hợp giữa các nguyên tử giữa các lớp rất nhỏ, giống như các lá bài xếp trong cỗ bài, rất dễ tách ra khỏi nhau. Còn trong kim cương các nguyên tử cacbon được xếp thành tinh thể đều đặn, mỗi nguyên tử cacbon nối chặt chẽ với 4 nguyên tử chung quanh, tạo nên một tinh thể có cấu trúc rất bền chắc nên có độ cứng rất cao.

Sản lượng kim cương trong thiên nhiên rất ít, nói chung thường bị vùi lấp ở những lớp sâu trong vỏ Trái Đất. Với điều kiện nhiệt độ và áp suất rất cao của các lớp dung nham sâu trong lòng đất, cacbon mới có khả năng kết tinh để thành các tinh thể kim cương quý giá. Do sản lượng kim cương thiên nhiên rất ít, giá trị rất lớn, rất quý nên người ta đã tìm cách dùng nhiệt độ cao và áp suất cao để chế tạo kim cương nhân tạo.

Người ta chứng minh rằngRinhiệt độ cao đến 2000°c và dưới áp suất 5,065.10⁷pascal (tức 50.000 atm) trở lên mớiđạt trạng thái ổn định. Gần đây ngưòi ta đã áp dụng điều kiện tương tự để biến than chì thành kim cương.

 

VÌ SAO MẶT NẠ PHÒNG ĐỘC LẠI CHỐNG ĐƯỢC KHÍ ĐỘC?

 

Tháng 4 năm 1915, vào một ngày trời râm mát, binh sĩ liên quân Anh – Pháp đang đồn trú dưới chiến hào, chiến trường hoàn toàn yên tĩnh. Đột nhiên từ phía quân Đức, một vùng chất khí màu xanh vàng như một màng yêu khí tràn tói theo gió bay về phía liên quân Anh Pháp. Vì không hề có phòng bị, liên quân Anh Pháp hoàn toàn hỗn loạn. Trong chiến hào vang lên tiếng ho, tiếng gào thét. Quân Đức đã xả khí clo về phía liên quân Anh Pháp. Đó là lần đầu tiên khí độc được sử dụng trong chiến tranh hiện đại. Từ đó mở màn cho cuộc chiến tranh hóa học.

Người ta đã sử dụng rất nhiều loại chất độc hóa học. Ngoài khí clo, người ta còn dùng khí độc gây tổn tại thần kinh như sarin, soman (C₇H₁₆0₂PF), có chất độc làm bỏng da, có chất độc gây ngạt (như phosgen cocụ v.v…

Để đổỉ phó với các loại vũ khí hóa học, các nhà khoa học đã phải tiến hành nghiên cứu trong một thời gian dài. Rõ ràng là việc tìm một sốchất để tiêu trừ một số chất độc nào đó chưa đủ. Cần phải tìm được một loại biện pháp chung có thể đối phó (chí ít với phần lớn) với chất độc.

Qua quá trình nghiên cứu người ta tìm thấy phần lớn các chất độc trong điều kiện nhiệt độ thường ở dạng chất lỏng hoặc chất rắn có nhiệt độ sôi khá cao. Trong khi đó thì oxy cần cho quá trình hô hấp lại có nhiệt độ sôi rất thấp (- 183°C). Oxy có nhiệt độ sôi thấp nên lực hấp dẫn giữa cácphân tử của chúng rất bé, còn các chất có nhiệt độ sôi cao thì lực hấp dẫn giữa các phân tử của chúng sẽ lớn.

Các nhà hóa học đã tìm được cách tách biệt hữu hiệu giữa oxy và các chất độc đó, là dùng than hoạt tính. Than hoạt tính được chế tạo bằng cách dùng các vật liệu chứa nhiều cacbon như gỗ hoặc tốt hơn là vỏ hạt hồ đào, vỏ dừa đem đốt ở nhiệt độ cao trong điều kiện thiếu không khí để biến thành than gỗ. Sau đó cho than gỗ xử lý bằng hơi nước quá nhiệt để loại bỏ lớp dầu trong các lỗ trong than gỗ, làm cho các lỗ trong than gỗ trở thành các lỗ trống liên thông với nhau và diện tích bề mặt của than gỗ sẽ trở nên rất lớn. Than gỗ qua quá trình xử lý như trên sẽ trở thành than hoạt tính.

Than hoạt tính thường có dạng những hạt nhỏ hoặc bột có màu đen. Diện tích bề mặt của than hoạt tính rất lớn. Trung bình 1g lượngthan hoạt tính có diện tích bề mặt hơn l000m². Khi than hoạt tính tiếp xúc với các chất khí hoặc chất lỏng, do có diện tích bề mặt rất lớn nên than hoạt tính có thể hấp “thụ lên bề mặt nhiều loại phân tử. đặc biệt với các phân tử có lực hấp dẫn giữa chúng lớn. Nhờ đó một loại biện pháp có thể đối phó với đại đa số các chất độc đã được tìm ra, đó chính là các mặt nạ chống độc.

Hiện nay, người ta thưòng sử dụng các mặt nạ phòng độc chủ yếu dựa vào khả năng lọc của mặt nạ. Mặt nạ được tạo ra do một công cụ chế tạo bằng chất liệu lọc sắp xếp thành nhiều lớp. Trong các lớp lọc có các lớp lọc khói độc là những chất độc ở dạng các hạt rắn hoặc các giọt nhỏ chất độc ở dạng chất lỏng. Trong các tầng chất liệu lọc có thanhoạt tính dùng để hấp thụ các chất độc ở dạng hơi hoặc khí trong không khí. Để tăng cường hiệu quả phòng độc của than hoạt tính, trước hết người ta cho ngâm than hoạt tính vào các dung dịch có chứa các oxyt đồng, bạc, crom với lượng rất nhỏ để cho bề mặt than hoạt tính có chứa một lượng rất nhỏ các oxyt đó. Khi các chất độc bị hấp thụ lên bề mặt của than hoạt tính, do tác dụng xúc tác của các oxyt bạc, đồng, crom, các chất độc bị phân giải thành các chất không độc. Khi các chất độc bị lọc qua các lớp lọc, bị hấp thụ và tiêu độc đồng thòi cũng không ngừng cung cấp oxy cho sự hô hấp của người.

 

Tổng hợp