כורים מסתובבים - מפעלים כימיים המארגנים את עצמם

הודות לכוח צנטריפוגלי ולשימוש בנוזלים בצפיפות שונה, ניתן לפתח מפעלים כימיים המארגנים את עצמם. הרעיון לסיבוב כורים שהציעה פולין הוא לא רק חכם אלא גם יפה. המחקר הועלה על שער המגזין היוקרתי "טבע".

הצוות הפולני-קוריאני הראה כיצד ניתן לבצע סדרה שלמה של תגובות כימיות מורכבות במקביל - מבלי לנקוט במערכות צמחיות מסובכות, ... כוח צנטריפוגלי. המחבר הראשון של הפרסום הוא דר. אולגירד סיבולסקי, העובד במכון הלאומי לאולסן למדע וטכנולוגיה (UNIST) בדרום קוריאה.

כור כימי מסתובב

- אנו מראים כיצד להכין מפעלים כימיים המארגנים את עצמם - מתאר את המחבר המקביל לפרסום, פרופ 'ברטוש גריז'ובסקי (גם UNIST והמכון לכימיה אורגנית של האקדמיה הפולנית למדעים). הוא מוסיף כי כבר יש לו רעיון כיצד ליצור כור מסתובב כימי שכזה ... להחזרת ליתיום מנוזלים בסוללות.

העובדה שנוזלים בצפיפות שונה יכולים ליצור שכבות לא מעורבבות ניתן אפילו לראות במהלך ארוחת הצהריים - תוך כדי בוהה במרקים. שומן מרק צף מעל כי הוא פחות צפוף מהחלק הממימי של המרק.

בבית, חוויה מורכבת יותר יכולה להיות: נוזלים רבים בצפיפות שונה מוזגים אט אט לכלי אחד אחד בכל פעם. אפשר להתחיל עם הדבש הצפוף ביותר, סירופ מייפל, סבון כלים, מים, שמן צמחי ואפילו נפט נדיר ביותר. אם זה קורה לאט מספיק, תראה שכבות של צבעים שונים המופרדות זו מזו ולא מעורבבות בעמודת הצפיפות (הלא-אכילה) הזו.
אבל אם עמוד צפיפות כזה מתחיל להסתובב מאוד, מאוד מהר - לסובב את הכלי סביב ציר אנכי (כמו על גלגל חרס, אבל הרבה יותר מהר - למשל 2,6 אלף סיבובים לדקה), מתברר שהשכבות הבאות יוצרות קונצנטריות טבעות. הנוזלים הקלים ביותר הם בקוטר קטן יותר וממוקמים הכי קרוב למרכז הצנטריפוגה, ואילו הצפופים ביותר מונחים בטבעות גדולות יותר קרוב לקצה הצנטריפוגה. צנטריפוגה היא גורם חשוב כאן מכיוון שכוח צנטריפוגלי מתחיל לשלוט במתח השטח של הנוזל. ניתן להשיג שכבות דקות מאוד של נוזלים - עד 0,15 מ"מ או אפילו דקים יותר - ללא סכנת ערבוב. אם צפיפות הנוזל נבחרה נכון, מדענים הראו כי ניתן להשיג עד 20 טבעות צבעוניות בצנטריפוגה המסתובבת סביב ציר משותף.

מקור תמונה: כריכת הטבע: מאמר כרך 586 גיליון 7827, 1 באוקטובר 2020

מפעלים בארגון עצמי

טור הצפיפות המסתובב הוא כשלעצמו ניסוי פיזיקלי אסתטי ביותר. עם זאת, פרופ 'ברטוש גרזיבובסקי וצוותו הראו כמה כימאים יכולים לעשות בו שימוש. ניתן להכין נוזלים מסתובבים בעלי צפיפות שונה כך שכל אחד מהם מכיל ריאגנט שונה הדרוש לתגובה הכימית.

בואו נניח כי תרכובת כימית מוזגת היישר למרכז הצנטריפוגה. הוא מתפשט דרך הצנטריפוגה ומתחיל להתפזר במגע עם השכבה הנדירה ביותר. אבל שם מתרחשת התגובה הכימית ונוצר כימיקל חדש. זה גם מתחיל את הדיפוזיה ומגיע לשכבה הבאה והצפופה יותר, שם מתרחשת התגובה הכימית הבאה. נוצר מוצר אחר. וכך הלאה עד שנקבל את המוצר הסופי מהמוצר ההתחלתי.