Почему спирт 96 а не 100

Как разбавить спирт/самогон

Где N – изначальная крепость спирта;
M – процент конечного (требуемого раствора);
P — коэффициент (объем изначального раствора в миллилитрах разделить на 100);
Х — количество мл воды, которые следует добавить к изначальному раствору.Например, имеем 1л 96%-ного спирта, а нужно получить 70%-ный раствор для приготовления Бехеровки. Расчёты следующие:100*96*10/70 — 1000 = 371 млИтак, чтобы получить 70%-й раствор из 1л 96%-ого спирта надо добавить к нему (вернее, наоборот) 371 мл воды.

Внимание! Нужно воду разбавлять спиртом, а не наоборот. При этом воду лучше использовать охлаждённую – тогда спирт точно не помутнеет.

Чтобы из 0,75л 65%-ного самогона получить 43%-ный (например, для Аквавит ) , потребуется:

100*65*7,5/43-750=384 мл воды.

После всех манипуляций полученной смеси нужно дать отстояться . Оптимальный срок – неделя. Именно это время необходимо, чтобы завершились химические реакции, а получившийся продукт удивлял необыкновенным вкусом и удивительной крепостью.

Важно помнить о качестве воды: вода должна быть «живая» (родниковая, отфильтрованная или талая). Нельзя употреблять кипяченную или дистиллированную, поскольку она «свободна» от микроорганизмов.

Получение спирта крепостью 100%

Этиловый спирт применяется в нашей жизни практически во всех сферах, начиная от получения антисептиков и дезинфицирующих средств, и заканчивая применением в быту в повседневной жизни в качестве вещества, которое поможет растянуть тесную обувь. И для таких целей недостаточно иметь простую водку с содержанием спирта 40%. Для них необходимо использовать максимально чистый спирт. И тут возникает вопрос: Почему же мы получаем спирт с максимальной крепостью 96,6% об. и как добиться большего результата?

Для ответа на эти вопросы необходимо погрузиться в физ.химию процесса.

Физ. химия процесса

Появление и развитие перегонки связано с производством спирта и крепких алкогольных напитков. Исходная смесь (сырье) загружается в перегонный куб и нагревается до температуры начала кипения. Образующиеся пары поступают в конденсатор-холодильник, где переходят в жидкое состояние, а затем охлаждаются. Для квалифицированного управления процессом в куб вмонтирован термометр, с помощью которого можно контролировать отбор фракций с заданными температурами выкипания. После завершения процесса в кубе остается продукт, который называют кубовым остатком или кубовой жидкостью.

Дистилляция

В целях упрощения рассмотрим разделение двухкомпонентной (бинарной) смеси. Из двух компонентов один будет иметь меньшую температуру кипения – спирт. Его мы назовеем низкокипящим компонентом (НКК) и присвоим ему номер 1. Второй компонент, температура кипения которого выше – вода, назовем высококипящим компонентом (ВКК) и присвоим ему номер 2.

Состав бинарной смеси будем выражать в мольных долях НКК и обозначать через Х его концентрацию в жидкой фазе, а через Y – концентрацию в паровой фазе. Понятно, что концентрация второго компонента, ВКК, в жидкой фазе будет (1-х), а в паровой – (1- у).

Итак, взятая исходная смесь в количестве F и с концентрацией НКК ХF нагревается до температуры кипения tнк. При кипении образуется пар состава УD, который после конденсации превращается в жидкий дистиллят с концентрацией НКК ХD. По мере проведения процесса перегонки исходный раствор будет обедняться НКК, так как тот переходит в дистиллят. Поэтому точка М на линии кипения начнет перемещаться вверх и влево, температура кипения будет расти. Вслед за точкой состава кипящей жидкости М будет перемещаться точка состава пара. Концентрация НКК в нем будет уменьшаться.

Рис.1 – Процесс простой перегонки на графике парожидкостного равновесия

Данный рисунок описывает процесс перегонки в режиме Pot still (без возврата сконденсированных паров в куб аппарата). Т.е. простыми словами, при кипении исходной смеси концентрация спирта будет увеличиваться, поскольку максимальная концентрация спирта в паровой фазе будет выше, чем в жидкой, при одинаковой температуре и давлении. Таким способом просто переводя исходную смесь в газовую фазу и конденсируя, превращая вновь в жидкую, мы концентрируем наш спирт.

Стоит отметить, что данный способ перегонки не позволит получить концентрацию спирта в дистилляте больше точки, соответствующей составу YD = XD. Это связано с прямой кипения и линией конденсации, поскольку концентрацию получаемого спирта мы будем определять на пересечении этой линии и прямой. Но это не значит, что вы всегда будете в режиме Pot still получать одинаковую крепость продукта на выходе, она будет зависеть от начального содержания спирта в исходной смеси (чем меньше содержание спирта в исходной смеси, тем меньше мы сможем получить концентрацию спирта в конечном продукте, и наоборот).

Рис.2 – Сравнение процессов простой перегонки на графике парожидкостного равновесия при различных начальных концентрациях спирта в исходной смеси.

Разберем этот случай на примере: Возьмем исходную смесь XF1, в которой выше концентрация спирта, чем в первом случае XF, следовательно, температура кипения такой смеси будет ниже (Температура кипения – величина интенсивая, поэтому при увеличении концентрации высококипящего компонента она становится выше, а при увеличении концентрации низкокипящего компонента, как в нашем случае, она становится ниже) и при достижении точки кипения К, линия кипения находится ниже линии кипения первого случая, и следовательно, пересечение с линией конденсации произойдет в другом месте. При конденсации паров мы увидим, что концентрация спирта в конечном счете будет выше, чем в первом случае.

Все эти закономерности относятся к простой перегонки без возврата флегмы в куб. Для получения концентрации спирта выше, чем это предписывается равновесием между жидкостью и паром, необходимо применять дефлегмацию и орошение колонны для контактирования флегмы с поднимающимся паром по колонне и «забором» легколетучего компонента вверх колонны. Этот процесс получил название – ректификация.

Ректификация

Рис.3 – принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия. 1 – подогреватель сырья; 2 – ректификационная колонна; 3 – конденсатор; 4 – кипятильник.

Главным отличием процесса ректификации от дистилляции является контролируемый возврат флегмы в колонну. На принципиальной схеме видно, что пары низкокипящего компонента (спирта) на выходе из верхней части колонны попадают в конденсатор 3, где конденсируются и делятся на два потока: Поток флегмы Ф и поток дистиллята XD.

Для регулирования процесса ректификации необходимо ввести понятие флегмового числа R, которое будет показывать соотношение потока флегмы, возвращаемого в колонну, к отобранному дистилляту:

Теперь с помощью флегмового числа мы сможем рассчитать концентрацию легкокипящего компонента на выходе из колонны.

Рассмотрим влияние флегмы на график парожидкостного равновесия исходной смеси.

Рис.4 Определение числа теоретических тарелок для разделения смеси вода-этанол.

График аналогичен первому, но построен в координатах по оси Х – состав жидкости, а по оси У – состав пара. (Линия перегона изображена черным цветом. Начало в точке ХF, а конец в точке Y*F).

Теперь разберемся, как влияет флегма на выход продукта. Допустим в кубе у нас находится спирт с концентрацией А1. При кипении исходной смеси пары, поднимающиеся по колонне, будут обогащены спиртом с концентрацией А2 (по графику концентрация спирта составит 35% и ориентироваться уже необходимо по оси У). Если бы у нас была простая перегонка, то это оказалась бы максимальная концентрация спирта, но в процессе ректификации необходимо пары сконденсировать и снова отправить в куб, что соответствует отрезку на графике А2-А3. Следовательно, мы путем испарения и конденсации паров увеличили крепость исходной смеси и теперь может повторить процесс, получив продукт с большей концентрацией спирта. Таким образом, двигаясь то по оси Х, то по оси У, мы достигнем необходимой нам крепости спирта.

Отрезки А2-А3, А4-А5, А6-а являются теоретическими тарелками для разделения нашей исходной смеси. Название теоретические тарелки получили за счет того, что на них образуется равновесие между жидкостью и паром (они являются опорными точками для дальнейшего укрепления продукта А3, А5), но в действительности это равновесие не достигается, поэтому для реализации рассчитанного процесса ректификации требуется реальных тарелок больше, чем теоретических.

Стоит отметить, что для достижения крепости спирта в 80% необходимо всего несколько тарелок, а для достижения крепости 96,6% это значение может достигать в несколько десятков. На рис.5 можно видеть, что тарелки при приближении к максимальной крепости продукта дают уже небольшой прирост по градусам.

Рис.5 Определение числа теоретических тарелок для разделения смеси вода-этанол.

Методы разделения азеотропных смесей

С помощью ректифицикации можно добиться максимальной крепости спирта 96,6%. Почему нельзя получить спирт с концентрацией 100%? Дело заключается в точке азеотропа, в которой содержание спирта в паровой и жидкой фазах одинаковое. Получается, что испаряя и конденсируя смесь с содержанием спирта 96,6% мы приходим в ту же самую точку и дальнейшее проведение процесса ректификации становится бессмысленным.

Однако для решения сложившейся ситуации есть специальные методы разделения азеотропных смесей.

1. Метод варьирования давления. Этот метод заключается в изменении давления в системе, что позволяет «сдвинуть» точку азеотропа с отметки 96,6. Азеотроп в системе вода-этиловый спирт малоподвижный, поэтому полного его исчезновения не произойдет. Его можно сдвинуть до отметки в 98% при работе под разрежением с абсолютным давлением в 0,05 бар. При работе с таким мощным разрежением необходимо оборудование, которое способно выдержать большие нагрузки. Увеличение давления работает в противоположную сторону, смещая точку азеотропа в левую сторону от отметики 96,6. Поэтому важно, чтобы ваш аппарат имел сообщение с атмоферой не только по причине безопасности, но и также для возможности получения спирта-ректификата.

2. Экстрактивная ректификация. Данный метод основан на изменении относительной летучести компонентов за счет добавления третьего компонента в систему, например, глицерина или этиленгликоля. Используя этот метод вам будет необходимо проводить 3 перегонки вместо привычных двух.

3. Обезвоживание спирта-ректификата соединениями, способными образовывать кристаллогидраты путем связывания молекул воды. Таким соединением может выступать обезвоженный путем прокаливания медный купорос CuSO4. При добавлении его в водно-спиртовую смесь с концентрацией спирта 96,6, он взаимодействует с водой, образуя кристаллогидрат CuSO4*5H2O. Поскольку медный купорос взаимодействует сразу с 5 молекулами воды, то для полного обезвоживания 1 кг. Спирта-ректификата вам потребуется всего лишь 6 грамм CuSO4.

В заключении стоит сказать, что 100% спирт возможно получить только с помощью специальных методов разделения и невозможно получить с помощью дистилляции или ректификации. Метод обезвоживания является наиболее оптимальный для использования в быту, поскольку для его реализации не требуется больших энергетических затрат. При получении такого спирта необходимо понимать для каких целей вы его производите и сопоставлять затраты на его получение, ведь во многих случаях вполне достаточно применения спирта с концентрацией 96,6%.

Доктор Губер
Над материалом работали:

Разин Сергей

Разин Сергей
Независимый автор
Пожалуйста, оцените нашу статью: Для авторизованных пользователей
Средний рейтинг: Оценок: 3
Одноклассники
Комментарии 0

Книга знаний — уникальный сборник рецептов и научных исследований подготовленных экспертами нашей компании. Здесь вы найдете практические советы о домашнем и коммерческом производстве алкоголя и сыров от ведущих винокуров, пивоваров и сыроделов

Вопрос: Аптека получает 96-процентный спирт этиловый и разбавляет его до 95%. Данный спирт внесен в Государственный реестр лекарственных средств и изделий медицинского назначения. Затем полученный 95-процентный спирт используется для изготовления спиртосодержащих лекарственных средств и разливается в емкости не более 100 мл. Просим разъяснить, должна ли аптека в этом случае уплачивать акциз? («Московский налоговый курьер», N 11, июнь 2001 г.)

Аптека получает 96-процентный спирт этиловый и разбавляет его до 95%. Данный спирт внесен в Государственный реестр лекарственных средств и изделий медицинского назначения. Затем полученный 95-процентный спирт используется для изготовления спиртосодержащих лекарственных средств и разливается в емкости не более 100 мл. Просим разъяснить, должна ли аптека в этом случае уплачивать акциз?

ГАРАНТ:

См. также письмо Управления МНС по г. Москве от 5 апреля 2001 г. N 05-11/15855

Согласно п. 1 ст. 181 к спирту этиловому, признаваемому подакцизным товаром, относятся все виды спиртов этиловых (за исключением спирта коньячного). При этом не имеет значения, из какого вида сырья они произведены, их концентрация и нормативно-техническая документация, по которой они изготавливаются, в том числе спирт этиловый, изготавливаемый по фармакопейным статьям ФС 42-3071-94 и ФС 42-3072-94. В данном случае спирт этиловый фармакопейный, представляя собой лекарственное средство, является не спиртосодержащей продукцией, а спиртом этиловым.

В соответствии с п. 3 ст. 182 НК РФ в целях определения объекта налогообложения к производству приравниваются розлив подакцизных товаров, а также любые виды смешения товаров в местах их хранения и реализации, в результате которых получается подакцизный товар.

Кроме того, пп. 5 п. 1 ст. 182 в качестве объекта налогообложения рассматривается передача в структуре организации произведенных подакцизных товаров для дальнейшего производства неподакцизных товаров.

Таким образом, если аптека получает 96-процентный спирт этиловый и изготавливает из него спирт пониженной концентрации, она является плательщиком акциза по данной операции согласно пп. 5 п. 1 и п. 3 ст. 182 НК РФ, независимо от того, что в дальнейшем будет использовать произведенный спирт другой концентрации для изготовления лекарственных, лечебно-профилактических средств по индивидуальным рецептам и требованиям аптечных организаций и разливать в емкости не более 100 мл.

заместитель руководителя Управления,

государственный советник налоговой службы III ранга

5 апреля 2001 г.

«Московский налоговый курьер», N 11, 2001 г.

Актуальная версия заинтересовавшего Вас документа доступна только в коммерческой версии системы ГАРАНТ. Вы можете подать заявку на получение полного доступа к системе бесплатно на 3 дня.

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

Газета «Московский налоговый курьер»

Учредители — Управление Министерства Российской Федерации по налогам и сборам по г. Москве, АНО «Редакция журнала «Российский налоговый курьер»

Издатель — ООО «СТАТУС-КВО 97»

Свидетельство о регистрации средства массовой информации N А-1855 от 07.04.2000, выданное Московским региональным управлением регистрации и контроля за соблюдением законодательства Российской Федерации о средствах массовой информации Государственного комитета Российской Федерации по печати

Адрес издателя: 109457, г. Москва, ул. Зеленодольская, д. 19, корп. 1

Абсолютный спирт и как его добыть ⁠ ⁠

Довольно часто встречаю людей, которые искренне удивляются, когда я им рассказываю про 100%, он же абсолютный спирт. Ну и после очередного случая решил я запилить пост, может, кому-то это будет интересно и я подумаю, чем можно ещё будет поделиться.

Итак, все знают про 96% спирт и мало кто видел 100%, а кто-то и вовсе утверждает, что таковой не существует и получить его нельзя. Однако он вполне себе есть и используется для ~~распития его в лаборатории~~ узких целей химиков 😉
От куда взялось утверждение, что есть только 96% спирт? Дело в том, что это спирт максимальной крепости, который можно получить обычной перегонкой, далее пары спирта, конденсирующиеся на холодильнике обладают такой же объёмной долей спирта, что и в кипящей жидкости, т.е. спирт с водой образует азеотроп и воду от спирта уже отделить перегонкой не получается. Что же делать?
Выходов на самом деле несколько. Можно связать эту воду специальными веществами — осушителями, а можно, например, отогнать азеотропной перегонкой с бензолом, как сегодня делал я.
Итак, у нас есть 100мл 96% спирта, т.е. там есть 96мл желаемого нами спирта и 4 мл воды (это если упростить, на самом деле, если смешаете 40мл спирта и 60мл воды, у вас не будет 100 мл водки, будет немного меньше). Что мы делаем? Мы добавляем в эту смесь ещё и бензол, который будет выкипать с некоторой частью воды и спирта. Самое главное воды!

Абсолютный спирт и как его добыть Химия, Наука, Спирт, Лига химиков, Длиннопост

Затем мы надеваем на колбу специальную насадку Дина-Старка типа такой:

Абсолютный спирт и как его добыть Химия, Наука, Спирт, Лига химиков, Длиннопост

У меня она выглядит так:

Абсолютный спирт и как его добыть Химия, Наука, Спирт, Лига химиков, Длиннопост

Затем холодильник и доводим смесь до кипения. Получается что-то примерно такое:

Абсолютный спирт и как его добыть Химия, Наука, Спирт, Лига химиков, Длиннопост

Что у нас происходит? Вода со спиртом смешивается неограничено, а вот с бензолом вполне себе неочень. Вода, спирт и бензол испаряются и конденсируются на холодильнике, смесь остывает ~~вон в том аппендиксе~~ в специально предусмотренном резервуаре насадки и смесь расслаивается, вода остаётся снизу, а бензол со спиртом, переливаясь, возвращаются обратно в колбу.

Абсолютный спирт и как его добыть Химия, Наука, Спирт, Лига химиков, Длиннопост

У нас должно быть где-то 4мл воды вот и ждём, пока они наберутся, а затем просто выльем ненавистную воду и смесь спирта с бензолом, а себе оставим 100% этиловый спирт. 🙂 Пить его ненужно, т.к. сожжет всё, да и после бензола всё же. Где же его используют? Используют его, например, в органическом синтезе, где вода (даже та, что в воздухе) означает смерть желаемому продукту. На этом у меня всё, надеюсь, было интересно.

Аватар сообщества

1.5K постов • 12.2K подписчиков
Подписаться Добавить пост

Правила сообщества

Старайтесь выбирать качественный контент и не ставьте теги моё на копипасты

Посты с просьбой решения домашнего задания переносятся в общую ленту

1. Оскорблять пользователей.

2. Постить материал далеко не по теме и непотребный контент (в остальном грамотно используйте теги)

3. Рекламировать сомнительные сайты и услуги коммерческого характера

EasyAl 6 лет назад

А если добавить негашёной извести СаО? Не заберёт известь воду в гидрооксид? Сам не химик, так со школы помню.

раскрыть ветку (0)
krutim2 6 лет назад

Иллюстрация к комментарию

Fergusson62 6 лет назад

Иллюстрация к комментарию

Mangust34 6 лет назад

А мы в лабе небольшие объемы спирта обезвоживаем медным купоросом (беленьким и теплым). Как по мне, это куда менее напряжно, делов то — сыпанул, кинул фильтровашку и залил 96%. И практически без примесей получается (а потом хреначим туда ксилол, ага)

раскрыть ветку (0)
ScarStomach 6 лет назад

Чистого не бывает!

Иллюстрация к комментарию

Похожие посты
PNIPU 12 дней назад

Как кислород борется с глобальным потеплением и почему для этого нужны водоросли и бактерии — рассказывают ученые Пермского Политеха⁠ ⁠

Как кислород борется с глобальным потеплением и почему для этого нужны водоросли и бактерии — рассказывают ученые Пермского Политеха Ученые, Наука, Химия, Научпоп, Кислород, МКС, Океан, Экология, Длиннопост

Кислород — самый важный элемент нашей планеты. Его широко применяют в промышленности, науке и медицине, но самое главное — кислород формирует условия для жизни на Земле. Ученые Пермского Политеха рассказали, что производит больше кислорода — леса или океан, почему избыток кислорода приводит к похолоданию, как дышать на Марсе и для кого опасна передозировка кислородом.

Кислород и зарождение жизни на Земле

— С момента формирования нашей планеты и в течение первых 2 млрд лет ее существования в атмосфере Земли практически отсутствовал кислород. Так как это химически активный газ, он сразу вступал в реакцию, образуя оксиды, — воду и горные породы. Высокое содержание кислорода в современной атмосфере обусловлено фотосинтезом с выделением кислорода (а бывает фотосинтез и без выделение кислорода) и снижением вулканической активности. Благодаря этому уменьшилось поступление в атмосферу и на поверхность Земли веществ, на окисление которых расходовался кислород, полученный фотосинтезом, — рассказывает Вадим Шарифулин, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной физики Пермского Политеха.

До распространения кислорода в воздухе биосфера была преимущественно анаэробной, то есть представлена организмами без кислородного дыхания, при этом аэробные (нуждающиеся в кислороде) организмы обитали лишь в изолированных кислородных карманах. Когда кислород стал накапливаться в атмосфере, аэробные организмы стали обитать повсеместно, в то время как анаэробные перебрались жить в бескислородные карманы. В итоге это привело к появлению сложных многоклеточных форм жизни. Появление кислорода в атмосфере сформировало озоновый слой, уменьшив поступление ультрафиолетового излучения на поверхность Земли, сделав сушу более обитаемой. Интересно, что фотосинтезирующие бактерии, распространившиеся вместе с кислородом, извлекали из атмосферы углекислый газ, что привело к снижению парникового эффекта, глобальному оледенению и массовому вымиранию.

Что производит больше кислорода — лес или океан?

Об этом рассказала Мария Комбарова, ведущий инженер и ученый секретарь кафедры охраны окружающей среды Пермского Политеха.

Леса не только вырабатывают кислород, но и поглощают его. Например, тропический дождевой лес обладает огромной и плотной зеленой биомассой, вырабатывающей большое количество кислорода. При этом своеобразный микроклимат, который создают дождевые леса, способствует активному разложению органики — опавших листьев, отмерших растений. Бактерии актиномицеты, грибы и насекомые, которые питаются этой органикой, потребляют кислород примерно в том же объеме, что и вырабатывается тропическим лесом.

Совсем другой пример — лиственные дубравы и хвойные леса средней полосы России. Они также выделяют кислород, однако в силу климата разложение органической подстилки (которой относительно немного) происходит не столь быстро. Соответственно, кислорода на разложение отмерших листьев и растений требуется меньше. Чем больше пластина листа, его фотосинтезирующая площадь, тем больше кислорода дерево выделяет. Так, тополь вырабатывает столько же кислорода, сколько 10 берез. В хвойном лесу процесс фотосинтеза продолжается больший период времени, поэтому он почти круглогодичен. Для сравнения: с гектара хвойного леса за год можно получить 11 тонн кислорода, а дубрава даст 18 тонн.

— Функция лесов состоит еще в том, что они улавливают парящую в атмосфере пыль и сажу: один гектар лиственного леса за лето «захватывает» 56 тонн загрязнений. Деревья их поглощают и отправляют дальше в круговорот веществ. Поэтому важно решать проблемы загрязнения воздушного бассейна. Выбросы крупных промышленных городов и автотранспорта, стирание дорожного полотна оказывают увеличенную нагрузку на лесопарковые зоны, способствуют ослабеванию растений, что приводит к развитию у них заболеваний, — отмечает Мария Комбарова.

Кроме кислорода, деревья выделяют фитонциды — биологически активные вещества, которые защищают нас от бактериальных и вирусных инфекций. Березовый лес за сутки вырабатывает 3 кг фитонцидов, хвойный бор — 5 кг, а можжевеловый лес — 30 кг.

Воды мирового океана населяет фитопланктон, подводные «сады» нитчатых, бурых, желто-зеленых и прочих водорослей. Фитонциды они не выделяют, однако не менее важны для кислородного баланса в атмосфере. По научным данным, водорослями вырабатывается 50-60% всего кислорода нашей планеты. Фитопланктон населяет океаны, моря, пресноводные водоёмы. Кроме выработки кислорода, он также отвечает за очищение воды от тяжелых металлов, соединений промышленных сбросов.

— Водоросли являются также основной кормовой базой для мальков почти всех видов рыб. Погибает фитопланктон — умирает и огромная масса рыбы. При загрязнении воды меняется и видовой состав водорослей. Нарушается процесс их жизнедеятельности, например, самыми уязвимыми являются диатомовые водоросли и жёлто-зелёные водоросли, в случае гибели которых меняется минеральный состав воды. На отмерших водорослях начинают обильно размножаться бактерии, которые потребляют для жизни кислород. Таким образом нарушается и кислородный баланс. Следом за этим чуткие к кислороду микроорганизмы, очищающие воду (фильтраторы, седиментаторы) погибают. После их гибели процесс самоочищения водоема нарушается или вовсе прекращается. Водоемы в подобных случаях могут даже прекратить свое существование — столь значительным бывает заиливание. Тогда вода становится непригодной для питья, рыбоводства и сельскохозяйственных нужд. Купание в таких водоемах может привести к проблемам для здоровья: инфекционным дерматозам, аллергическим высыпаниям, — объясняет ведущий инженер Пермского Политеха Мария Комбарова.

К сокращению популяции водорослей приводит и глобальное потепление. Меняется температура воды, вследствие чего происходит изменение видового состава водорослей, а также их численности: объем то сокращается, то увеличивается. При этом дисбалансе страдает и рыба: то от бескормицы, то от продуктов цветения воды. Другой важный фактор — плавающие в океане огромные острова мусора. Морская вода является агрессивной средой, которая разъедает отходы. Из них в воду поступают органика и другие вещества, обычно негативно изменяющие численность и разнообразие водорослей и бактерий.

Порой бывает, что в условиях неразвитой или устаревшей водоотводящей системы, сточные воды с жилых домов и предприятий попадают в водоемы. Выбросы содержат, например, азот, который выделяется из органических отходов, и фосфор как один из компонентов моющих средств. Это является прекрасной питательной средой для бактерий и водорослей, которые под воздействием этих загрязнений массово развиваются в нетипичном видовом составе. Все это также приводит к деградации и гибели водоемов. Для проверки сточных вод на производствах используют метод биоиндикации. На очистных сооружениях изучают состояние активного ила — сообщества бактерий и микроорганизмов, участвующих в очистке воды. Анализ показывает, например, в каком состоянии находятся фильтрующие микроорганизмы: активны ли они, нормально ли питаются и размножаются. Чтобы восстановить нужные микробные ассоциации, ил насыщают кислородом и питательными веществами. Биоиндикация применяется на предприятиях, где образуются и очищаются сточные воды. Еще один метод оценки качества воды — биотестирование. В испытуемую воду помещаются, например, микроскопические рачки или водоросли. Выявляются нежелательные изменения, определяется возможность получения у этих микроорганизмов здорового потомства.

— Я считаю, что эти методы должны применяться параллельно. Биоиндикация — в процессе очистки, а биотестирование — на очищенных сточных водах, — заключает Мария Комбарова.

Таким образом, если на Земле исчезнут леса, кислород продолжит поступать в атмосферу в больших объемах. Однако деревья очищают воздух от пыли и сажи, а также вырабатывают фитонциды, которые подавляют развитие болезнетворных бактерий. Это делает леса незаменимыми для человека.

Кислород на службе у человека

Доля кислорода в земной коре достигает 47%. Он входит в состав почти всех горных пород в качестве компонента оксида. Например, песок и гранит — это оксид кремния, железная руда — оксид железа. Минерал апатит используется для производства фосфорных удобрений, керамики и стекла, а из доломита делают, например, декоративную плитку, как для облицовки зданий, так и для внутренней отделки.

Вадим Шарифулин, доцент кафедры прикладной физики ПНИПУ, отмечает, что среди газов кислород обладает самыми сильными магнитными свойствами — намагничивается он примерно в 50 раз лучше, чем гелий и водород. Чем ниже температура кислорода, тем сильнее его магнитные свойства. Например, без специальных приспособлений можно увидеть, как к сильному магниту притягивается жидкий кислород (температура его при этом ниже –183°C). Выдающиеся магнитные свойства позволяют определять концентрацию кислорода в смесях газов с помощью газоанализаторов, которые применяются в научных исследованиях, медицине, различных производствах, предприятиях добычи нефти, газа, горных пород.

Ассистент кафедры химических технологий Пермского Политеха Вячеслав Пунькаев рассказывает, что в промышленности кислород получают сжижением воздуха в холодильных машинах. Азот испаряют, а полученный чистый кислород применяют во многих отраслях промышленности: для модернизации и повышения эффективности металлургических процессов, при сварке и резке металлов, при производстве серной и азотной кислот, для реактивных двигателей. В чистом кислороде горение протекает интенсивнее, чем на воздухе. Многие вещества, которые на воздухе не горят вовсе из-за азота, могут воспламениться и расплавиться в кислороде, например, железо и сталь. Это упрощает технологию обработки материалов.

— Интересно, что обычная хлопчатобумажная одежда не воспламеняется от случайного разряда статического электричества, но это происходит в атмосфере с чистым кислородом и достаточно высоким давлением. Все дело в молекулярной природе газа. Газ — это отдельные молекулы, чем выше концентрация молекул, тем выше вероятность их столкновения и того, что они вступят в химическую реакцию. Например, есть такой способ предотвращения пожаров: в помещении повышают концентрацию азота до 85%, тем самым снижая концентрацию кислорода до 15%. В таких условиях здоровый человек может дышать по-прежнему без вреда для здоровья, но та же бумага практически не горит. То есть у горючих молекул бумаги больше вероятность встретиться с химически нейтральным азотом, чем с кислородом, — добавляет Вадим Шарифулин.

При этом избыток кислорода может привести к передозировке. Например, при дыхании чистым кислородом через 10-15 минут наступает онемение и дрожание губ, которое при более длительном воздействии переходят в судороги и потерю сознания. Долгое пребывание в состоянии кислородного отравления может привести к смерти. Однако само по себе это отравление — явление специфичное и в бытовых условиях случиться не может. Подвержены ему, например, водолазы и подводники, отмечает Вячеслав Пунькаев.

Евгений Бурмистров, математик I-ой категории кафедры математического моделирования систем и процессов и преподаватель Политехнической школы ПНИПУ, рассказал, что за пределами земной атмосферы, на космических станциях, таких как МКС, космонавты оснащены кислородом благодаря системам жизнеобеспечения, а именно — генераторам кислорода. Они разлагают воду на водород и кислород электролизом. Кислород затем используется для дыхания экипажа. Откуда на МКС вода? Во-первых, ее поставляют с Земли грузовыми кораблями вместе с оборудованием и продовольствием. Во-вторых, вода на МКС рециркулируется и повторно используется. Использованная вода проходит через системы очистки и фильтрации, чтобы быть снова доступной для потребления. В-третьих, влагосборное оборудование собирает конденсат из атмосферы МКС, направляет его в системы очистки и хранения.
— На Марсе проблема обеспечения кислородом более сложная из-за отсутствия готовой атмосферы, богатой кислородом. Планируемые миссии на Марс должны решить эту проблему. Один из способов — использование собственных систем жизнеобеспечения, подобных тем, что используются на космических станциях, но с более эффективными технологиями для получения кислорода из доступных ресурсов. Например, миссии на Марс могут включать в себя использование электролиза для извлечения кислорода из воды, которая может быть найдена на Марсе в виде льда или подземных ресурсов, — рассказывает Евгений Бурмистров.

Рассматриваются и другие методы: например, выращивание растений или использование химических процессов для извлечения кислорода из газовых компонентов атмосферы Марса.

Кислород необходим для производства и обработки многих материалов, окружающих нас ежедневно. Кислород обеспечивает условия для жизни на Земле, при этом выработка его нарушается из-за вредных выбросов в атмосферу и водоемы. Чтобы сохранить биологический баланс, необходимо особое внимание уделять очистным установкам, а также поддерживать здоровье лесов и фотосинтезирующих микроорганизмов, населяющих Мировой океан.

Показать полностью 2
PNIPU 15 дней назад

Топ-8 фактов о микробах, которые вас удивят — рассказывают ученые Пермского Политеха⁠ ⁠

Топ-8 фактов о микробах, которые вас удивят — рассказывают ученые Пермского Политеха Химия, Наука, Ученые, Биология, Научпоп, Микробы, Нефть, Мыло, Длиннопост

Фото: пресс-служба Пермского Политеха

Как сообщает Роспотребнадзор, «правило 5 секунд» не работает, а научные исследования показывают, что патогенные микроорганизмы успевают распространиться и за меньшее время. Ученые Пермского Политеха развеяли мифы о кипячении и антибактериальном мыле, а также рассказали, чем опасны антибиотики, гаджеты и немытая посуда.

Мыло не убивает 99,9% бактерий

Обычное мыло, вступая в реакцию с водой, смывает с рук человека более 90% всех бактерий, а с гладких поверхностей вещей — 99%. Однако большинство современных марок мыла выпускаются на основе синтетических моющих добавок с нейтральным показателем щелочности и кислотности (pH) и антибактериальным действием не обладают. Бактерицидный эффект наблюдается у натурального мыла, произведенного на основе омыления животных или растительных жиров. Это мыло дает щелочные значения рН, что гарантированно избавляет руки и поверхности от микробов. Об этом рассказывает Александр Максимов, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии ИЭГМ УрО РАН.

— Наиболее распространенным противомикробным компонентом мыла является триклозан — синтетический антибактериальный агент широкого спектра действия. Убивает он более 99,9% бактерий на поверхности предметов при длительном их замачивании в высококонцентрированном растворе. При мытье рук его действие кратковременно, поскольку концентрация триклозана в мыле не высока. Бактерии чаще всего просто смывает. Антибактериальный эффект достигается за счет остаточного триклозана, впитавшегося в кожу, — добавляет Александр Максимов.

Триклозан широко применяется также как основа медицинских антибактериальных препаратов, а его бесконтрольное использование в моющих средствах приводит к выработке и распространению устойчивости к

нему патогенных бактерий и грибов. Кроме того, микроорганизмы представлены не одними только бактериями, к ним еще относят археи, грибы, протисты и даже вирусы. Они также могут попадать на поверхность наших рук и быть устойчивыми к противомикробным добавкам мыла. Поэтому фраза «убивает 99,9% микробов» является больше маркетинговой уловкой, считает Анастасия Зорина, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха.

— При этом, даже если патогенные микроорганизмы погибли под действием антибактериального мыла, эффект чистых рук не продлится долго. Он напрямую зависит от того, касается ли человек чего-либо. Притрагиваясь даже к необработанным участкам кожи, чистыми руками мы собираем все микроорганизмы, которые обычно присутствуют на коже человека. Не стоит также забывать о том, что микроорганизмы могут переноситься воздушными потоками. Не прикасаясь ни к чему долгое время (что в условиях активной жизни невозможно), руки все равно перестанут быть чистыми, — заключает Анастасия Зорина.

У вас 30 секунд, чтобы помыть руки

Во время мытья рук с мылом человек смывает не только вредные и «чужеродные» микроорганизмы, но и те, что постоянно населяют кожу человека и образуют ее защитный барьер. Поэтому важно знать меру. Учеными рекомендовано обрабатывать руки с мылом не дольше 30 секунд, отмечает Анастасия Зорина.

Влажные салфетки не являются достойной альтернативой мытью рук с мылом. Однако они могут выручить в тех ситуациях, когда вымыть руки возможности нет.

Самые «грязные» вещи ежедневного пользования

— Больше всего микробов на своей поверхности собирают те вещи, которые чаще вступают в контакт с другими предметами, а также находятся в постоянном пользовании. Ранее самыми грязными вещами считались бумажные деньги, они проходили через тысячи рук, собирая все больше микробов. Сейчас их заменили гаджеты, такие как телефон, клавиатура и мышь стационарного компьютера, гарнитуры, джойстики от игровой приставки и прочее. Если говорить о местах общественного пользования, то больше всего бактерий населяют дверные ручки и выключатели, — объясняет доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ Анастасия Зорина.

Для дезинфекции наших вещей лучше всего подходят специальные антисептические средства, которые разводятся согласно инструкции и предназначены для замачивания предметов и обработки поверхностей. Антибактериальные салфетки выступают в качестве альтернативного варианта, который удобно везде носить с собой. Ими можно протирать мелкие предметы, в том числе гаджеты. Полноценно очистить одежду можно только стиркой, и никакие салфетки не помогут.

Осторожно, токсично. Почему не стоит пить чай из грязной кружки

— Органические отходы, остающиеся на посуде после еды, служат средой для активного размножения бактерий, самым быстрорастущим достаточно нескольких часов. Помимо патогенных микроорганизмов, на немытой посуде также развиваются непатогенные микроорганизмы, которые при попадании в человеческий организм могут вызывать нежелательные реакции и синтезировать вещества, являющиеся для человека токсичными, — отмечает Анастасия Зорина.

Кипячение не является универсальным способом стерилизации

— Существуют так называемые экстремальные термофилы, которые существуют и размножаются при высоких температурах — до 70-80°С. Существуют бактерии, способные выдерживать до 110°С. Некоторые покоящиеся формы клеток бактерий (эндоспоры) могут выдерживать неблагоприятные условия окружающей среды, в том числе кипячение, и погибнуть только после 10-15 минут в кипящей воде. А некоторые вирусы вообще при кипячении не погибают, — отмечает Анастасия Зорина.

Однако кипячение и использование дезинфицирующих средств остаются самыми доступными способами стерилизации в домашних условиях. В качестве альтернативы можно использовать духовую печь и прокалить, например, посуду. Однако лучше всего ее тщательно промыть с моющим средством.

Бактерии и вирусы помогают поддерживать здоровье человека

Человеческий организм содержит большое число микроорганизмов, к которым относятся бактерии, грибы, простейшие, а также неклеточные патогенны — вирусы. Благодаря рекламе нам известно о микрофлоре кишечника, которая представлена бифидо- и лактобактериями. Помимо кишечника микроорганизмы содержатся также в других участках тела, например, в желчных путях и на слизистых оболочках, в том числе в полости рта.

— Многие населяющие тело человека микроорганизмы в обычных условиях не причиняют ему никакого вреда, другая часть выполняет полезные функции. Так, например, бактерии кишечника переваривают не усваиваемые человеком сложные вещества, переводя их в полезную для человека форму, — комментирует Анастасия Зорина.

Вирусы способны принести пользу человеку — бактериофаги, например. Это группа вирусов, поражающих бактерии. Они размножаются только внутри клеток, за их границами бактериофаги существуют как неактивные частицы. Эти вирусы могут находиться на любых поверхностях, куда они попадают с потоками воздуха или другими переносчиками. Бактериофаги используются для антибактериальной терапии, которая выступает альтернативой применения антибиотиков. Эти вирусы также применяются в генной инженерии и для создания многокомпонентных вакцин.

Антибиотики VS вакцинация. Какие у бактерий шансы мутировать

Биотехнология исследует возможности использования микроорганизмов для нужд человека. Например, антибиотики получают при помощи бактерий, плесневых грибов и актиномицетов (нечто среднее между бактериями и грибками).

— Каким бы мощным ни был антибиотик, всегда есть шанс, что среди множества бактерий хотя бы одна устоит благодаря случайно приобретенной мутации. При этом она получит эксклюзивную возможность размножиться в присутствии лекарства и передаст эту способность дочерним клеткам. Таким образом, из ее потомков рано или поздно сформируется популяция, совершенно невосприимчивая к старому антибиотику. К тому же бактерии могут передавать гены устойчивости к лекарству не только своим дочерним клеткам, но и другим бактериям, находящимся в их окружении, из-за чего сопротивляемость антибиотику возникает всё быстрее и быстрее, — рассказывает Анастасия Зорина.

Этим и опасен бесконтрольный прием антибиотиков: чем больше и чаще их принимает человек, тем больше вероятность возникновения подобной мутации у случайной клетки бактерии. Более того, антибиотики не ограничиваются действием внутри организма человека, они выводятся из организма вместе с мочой и попадают в канализацию, а оттуда — на очистные сооружения и в открытые водоемы. Таким образом, они могут воздействовать на множество бактерий, находящихся в окружающей среде, что опять же увеличивает шанс развития устойчивых к антибиотикам форм.

Поэтому есть смысл подготовиться к сезону заболеваний с помощью вакцинации. Принцип действия этих прививок совершенно отличается от действия антибиотиков. Последние подавляют или убивают клетки микроорганизмов, уже находящихся внутри тела человека, а вакцины призваны подготовить иммунитет человека к возможному попаданию в него болезнетворных микроорганизмов.

Бактерии могут перерабатывать пластик и углекислый газ

Анна Ахова, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и биотехнологий Пермского Политеха рассказывает, что ключевым химическим элементом, необходимым для построения тела любого организма, является углерод. Автотрофные организмы способны потреблять углерод из молекул углекислого газа. Большинство гетеротрофных организмов питается белками, липидами, углеводами, нуклеиновыми кислотами и их составляющими (аминокислотами, сахарами и др.).

Существуют микроорганизмы, способные потреблять ископаемые углеводороды, — алканотрофы, к ним относятся многие актиномицеты. Благодаря способности разлагать углеводороды эти микроорганизмы применяют для очистки окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. Особая группа бактерий — метано-/метилотрофы — использует как источник питания метан и другие соединения, в составе молекул которых есть одноуглеродный фрагмент, например, метанол, формальдегид, формиат. Некоторые бактерии и грибы способны использовать в пищу искусственно созданные органические соединения, например, лекарственные препараты, компоненты пластиков, бифенилы, полиуретаны. Такие микроорганизмы могут найти применение в процессах утилизации отходов.

Показать полностью
stafillokok 25 дней назад

Россиянин получил Нобелевскую премию по химии⁠ ⁠

Нобелевский комитет озвучил имена лауреатов премии 2023 года по химии. Ее получили Мунги Бавенди, Луис Брюс и Алексей Екимов.

Россиянин получил Нобелевскую премию по химии Наука, Нобелевская премия, Химия, СССР, Россия

Ученые получили Нобелевскую премию за открытие и синтез квантовых точек. Они используются в таких областях, как светодиодные телевизионные экраны, солнечные панели, а также в медицине —помогают хирургам удалять опухоли.

Алексей Екимов родился в Советском Союзе. В 1967 году будущий нобелевский лауреат окончил Ленинградский государственный университет, в 1989 защитил диссертацию и получил степень доктора физико-математических наук.

В начале 1980-х годов Екимову удалось создать размерно-зависимые квантовые эффекты в цветном стекле. Разработки советского ученого продолжили американцы Луи Брюс и Мунги Бавенди. В 1976 ученый получил Государственную премию СССР за цикл работ «Обнаружение и исследование новых явлений, связанных с оптической ориентацией спинов электронов и ядер в полупроводниках» (1970-74).

Екимов приглашённым профессором в Политехнической школе в Париже, в Лионском университете имени Клода Бернара, в Институте Макса Планка и в Университете Осаки. С 1999 года Екимов работает в США. Он — сотрудник компании Nanocrystals Technology. В 2006 году ученый получил премию Вудса за «открытие нанокристаллических квантовых точек и пионерские исследования их электронных и оптических свойств».

До Екимова последним отечественным ученым, получившим Нобелевскую преимю по химии, был Николай Семенов в 1956 году.

Показать полностью 1
Torentoo 1 месяц назад

Тайна ртутно-алюминиевых башен⁠ ⁠

Больше видео
Torentoo 1 месяц назад

Цезий — это первый элемент, открытый благодаря спектроскопии⁠ ⁠

Больше видео

В 1860 году, изучая спектр свечения образца минеральной воды из Шварцшильда, Роберт Бунзен и Густав Кирхгофф обнаружили в нем яркие синие линии.

В XX веке выяснили, что цезий легко возбудить светом, поэтому его стали применять в различных оптических приборах, в том числе в детекторах, которые используют для анализа продуктов распада заряженных частиц.

Наличие единственного природного изотопа — цезия-133, большая атомная масса и простая конфигурация электронной оболочки сделали газ цезия рабочим телом сверхточных часов, которые теперь задают мировое время. Проявил он себя и как катализатор. Однако время идет вперед, и по мере роста объемов производства ему находят новые области применения, порой весьма спорные.

Показать полностью
Torentoo 1 месяц назад

Удивительная химия⁠ ⁠

Больше видео
Torentoo 1 месяц назад

Фантастическое замедленное видео⁠ ⁠

Что будет, если добавить в воду расплавленную соль (800ºC).

Показать полностью
Mircenall 3 месяца назад

Осмий в гифках⁠ ⁠

В чистом виде осмий — металл с синим оттенком, обладающий самой высокой плотностью среди всех простых веществ (22.59 г/см³). Подобный куб весит 1.15 кг