آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا هواپیماها با وجود قرار گرفتن مداوم در معرض باران، برف و برف هرگز زنگ نمی زنند؟
- نویسنده : به نقل از : Mark Shwartz Stanford
پاسخ سریع این است که اکثر هواپیماها از آلومینیوم ساخته شده اند -- یک عنصر شیمیایی که به نظر می رسد در برابر خوردگی حتی در معرض هوا و آب مقاومت می کند.
اما واقعیت این است که آلومینیوم خالص به قدری با آب واکنش نشان می دهد که طبق قوانین شیمی، پوسته آلومینیومی هواپیما باید در باران حل شود.
خوشبختانه برای صنعت هواپیمایی، وقتی فلز آلومینیوم در جو قرار می گیرد، یک لایه نازک به نام اکسید آلومینیوم روی سطح فلز تشکیل می شود و مانند یک سپر محافظ و مقاوم در برابر زنگ زدگی عمل می کند.
دانشمندان مدتهاست که میدانند اکسید آلومینیوم به سرعت در آب خورده نمیشود، اما نتوانستهاند دلیل آن را به طور کامل توضیح دهند.
اکنون، برای اولین بار، محققان نشان دادهاند که H2O مایع در تماس با سطح یک اکسید فلز، اثر شگفتآوری قوی دارد، یافتهای که پیامدهای صنعتی و زیستمحیطی دارد.
گوردون براون جونیور، پروفسور دورل ویلیام کربی از علوم زمین می گوید: «آب در واقع ساختار سطح جامد را تغییر می دهد.
براون، دانشجوی فارغ التحصیل، توماس پی ترینور و همکارانش از دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، در شماره 12 مه ژورنال Science، اولین مدل سطح اتمی را از آنچه هنگام برخورد آب و اکسید آلومینیوم روی می دهد، ارائه کردند.
جابجایی اتم ها
اکسید آلومینیوم از اتم های آلومینیوم و اکسیژن تشکیل شده است که با هم پیوند دارند.
اما براون و ترینور کشف کردند که وقتی مولکولهای آب با اکسید آلومینیوم تماس پیدا میکنند، اتمهای آلومینیوم و اکسیژن روی سطح از هم جدا میشوند - در برخی موارد بیش از 50 درصد در مقایسه با موقعیتهای مولکولی طبیعی خود از هم جدا میشوند.
در نتیجه، زمانی که لایه بیرونی اکسید آلومینیوم هیدراته یا خیس میشود، آن را تشکیل میدهند
ساختار به اندازه ای تغییر می کند که از نظر شیمیایی بی اثر شود و بنابراین قادر به واکنش سریع با مولکول های آب اضافی یا اکسیژن اتمسفر نیست. این تغییر در ساختار مولکولی دلیل مقاومت فلز اکسید آلومینیوم در برابر خوردگی است.
براون خاطرنشان می کند که این یافته ها کاربردهای گسترده ای برای صنایع کاتالیزوری و نیمه هادی چند میلیارد دلاری دارد که به تأثیرات آب اتمسفر بر روی اکسیدهای فلزی مورد استفاده در کاتالیزورهای شیمیایی و تراشه های سیلیکونی مربوط می شود.
با این حال، او می افزاید، نیروی محرکه واقعی این تحقیق نقش مهمی است که سطوح اکسید فلزی هیدراته در خاک و رسوبات در حذف فلزات سمی مانند سرب، جیوه، کروم، آرسنیک و سلنیوم از آب های زیرزمینی آلوده ایفا می کند.
درک ساختار مولکولی سطوح ذراتی که این فلزات با آنها واکنش نشان میدهند برای تعیین چگونگی حذف موثر آنها از محیط، و بنابراین میزان در دسترس بودن آنها برای موجودات زنده از جمله انسان ضروری است.
براون در پایان میگوید: «اکنون برای اولین بار تصویری از ساختار مولکولی یکی از این سطوح و ایده بهتری از آنچه واکنش آن را با آلایندههای محیطی کنترل میکند، داریم.
برای انجام تجزیه و تحلیل سطح اکسید آلومینیوم هیدراته، محققان از قدرتمندترین منبع اشعه ایکس سنکروترون در ایالات متحده استفاده کردند - منبع فوتون پیشرفته واقع در آزمایشگاه ملی آرگون در ایلینوی.
براون می گوید: «تحقیق ما به روشن ترین منبع اشعه ایکس سنکروترون موجود نیاز داشت. "بزرگترین شگفتی این است که ما اصلاً می توانیم این کار را انجام دهیم."
شبکه های اجتماعی شیمیایی پیام
برای ما پیام بفرستید
لطفا راه ارتباط ما با خودتان را در پیامتان مشخص کنید