Το βιογραφικό ενός πρωτονίου

Του Χάρη Βάρβογλη  στο ΒΗΜΑ Science της 28^ης Δεκεμβρίου 2008

Είμαι ένα από τα (10εις την 78^η) πρωτόνια (ένας αριθμός με 78 μηδενικά!) που υπάρχουν στο ορατό Σύμπαν. Το μεγάλο ταξίδι μου ξεκίνησε πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, μόλις ένα ασήμαντο κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη δημιουργία του Σύμπαντος, όταν γεννήθηκα από το φως της Μεγάλης Εκρηξης.

Την εποχή εκείνη η θερμοκρασία ήταν 1033 (ένα δισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων) βαθμοί Κελσίου, αλλά ευτυχώς από τότε έπεσε ραγδαία και τώρα είναι μόλις 270 βαθμοί Κελσίου κάτω από το μηδέν.

Για ένα εκατομμύρια χρόνια «έπλεα» στο Σύμπαν μόνο μου, παρ΄ όλο που συναντούσα στο διάβα μου μυριάδες άλλα πρωτόνια ίδια με μένα, επειδή μια πανίσχυρη ηλεκτρική απωστική δύναμη τα έσπρωχνε μακριά μου κάθε φορά που προσπαθούσα να τα πλησιάσω.

Η μοναξιά μου αυτή τελείωσε ξαφνικά, όταν κάποια στιγμή ένιωσα να περνάει από κοντά μου ένα άλλο σωματίδιο, πολύ ελαφρότερο από μένα, ένα ηλεκτρόνιο, για το οποίο ένιωσα ξαφνικά μια ακαταμάχητη έλξη. Από τότε ενώσαμε τις τύχες μας, φτιάχνοντας ένα άτομο υδρογόνου, και για δισεκατομμύρια χρόνια το ηλεκτρόνιο με συνοδεύει στο μακραίωνο ταξίδι μου στο Σύμπαν.

Στριφογυρίζει γύρω μου 10 χιλιάδες τρισεκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο και κινείται με ταχύτητα χίλια χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, τόσο γρήγορα που κι εγώ καλά καλά δεν ξέρω πού βρίσκεται κάθε στιγμή, μόνο το αισθάνομαι σαν ένα συννεφάκι που με περιβάλλει.

Από την εποχή που γίναμε αχώριστοι σύντροφοι, το ηλεκτρόνιο και εγώ, περάσαμε από πολλές περιπέτειες. Στην αρχή συγκεντρωθήκαμε σε ένα τεράστιο σύννεφο μαζί με μυριάδες άλλα άτομα υδρογόνου. Τώρα που εγώ όπως και τα άλλα πρωτόνια είχαμε ένα ηλεκτρόνιο γύρω μας, οι απωστικές δυνάμεις ήταν πολύ πιο ασθενικές και μπορέσαμε να γνωριστούμε καλύτερα.

Καθώς πλησιάζαμε όμως νιώσαμε μια ακατανίκητη δύναμη να μας αναγκάζει να γυρίζουμε σε κύκλο, γύρω γύρω από το κέντρο του σύννεφου, ολοένα και πιο γρήγορα.

Αναρωτήθηκα φωναχτά τι ήταν αυτό που μας ανάγκαζε να γυρίζουμε διαρκώς γρηγορότερα και μου απάντησαν ότι είναι ο νόμος διατήρησης της στροφορμής.

Στη δίνη αυτή συνάντησα ένα μεγάλο άτομο, που το έλεγαν οξυγόνο, και ζητούσε με μεγάλη επιμονή να βρει δύο ηλεκτρόνια.

Εγώ και ένα άλλο αδελφάκι, πρωτόνιο και αυτό, αποφασίσαμε να μοιραστούμε μαζί του τα δικά μας ηλεκτρόνια και φτιάξαμε ένα μόριο νερού. Συνεχίζαμε το ταξίδι μας, και τα τρία μαζί, στην τεράστια δίνη, όταν το φως, που μου είχε λείψει από την εποχή της Μεγάλης Εκρηξης, μπήκε ξανά στη ζωή μου.

Μακριά από εμάς, στο κέντρο της δίνης, γεννήθηκε ένα καινούργιο αστέρι, που ακούσαμε ότι το έλεγαν Ηλιο. Το φως του όμως ήταν τόσο αμυδρό που δεν μπορούσε να μας ζεστάνει, και έτσι μυριάδες μόρια νερού, μαζί και το δικό μας, παγώσαμε από το κρύο και παίρνοντας λίγη σκόνη που υπήρχε στη γειτονιά μας, φτιάξαμε μια μεγάλη μπάλα και την είπαμε κομήτη. Στη γειτονιά μας υπήρχαν μυριάδες άλλοι κομήτες, και έτσι δεν νιώθαμε μοναξιά.

 

Εκείνη την εποχή άλλα άτομα του νέφους, βαρύτερα από εμάς, είχαν συγκεντρωθεί και αυτά σε ομάδες, αλλά πιο κοντά στον Ηλιο, και είχαν φτιάξει τεράστιες μπάλες που τις είπαν πλανήτες. Καθώς ο κομήτης μας ακολουθούσε την τροχιά του γύρω από τον Ηλιο, ξαφνικά βρήκε στον δρόμο του έναν από αυτούς τους πλανήτες, τη Γη, και συγκρούστηκε μαζί της. Οι πάγοι του κομήτη μας έλιωσαν και βρεθήκαμε, μαζί με όλα τα άλλα μόρια του νερού, να κολυμπούμε στους ωκεανούς που δημιουργήθηκαν με αυτόν τον τρόπο. Για δισεκατομμύρια χρόνια ακολουθούσαμε τον ίδιο και τον ίδιο κύκλο, από τον ωκεανό ατμός, έπειτα σύννεφο, βροχή, ποτάμι και πάλι στον ωκεανό. Μια μέρα όμως καθώς κυλούσαμε στο ποτάμι, εμείς, μαζί με άλλο ένα τρισεκατομμύριο τρισεκατομμυρίων μόρια νερού, βρεθήκαμε ξαφνικά σε ένα δοχείο συνδεδεμένο με πολλά καλώδια. Πρώτη φορά στη ζωή μου έβλεπα τέτοιο πράγμα και ρώτησα τι είναι.

Μου είπαν πως είναι μια συσκευή ηλεκτρόλυσης. Προτού προλάβω να ρωτήσω τι δουλειά κάνει αυτή η συσκευή, από τα ηλεκτρόδια άρχισε να περνάει ρεύμα και ξαφνικά μια ακατανίκητη δύναμη μας χώρισε, εμένα και το άλλο πρωτόνιο, από το οξυγόνο και βρεθήκαμε ενωμένα τα δυο μας σε ένα μόριο υδρογόνου.

Την ίδια τύχη είχαν και τα άλλα μόρια νερού και έτσι βρεθήκαμε, μοριακό πια υδρογόνο, σε μια μεγάλη φιάλη. Στη φιάλη αυτή δεν περνούσαμε άσχημα, τρέχαμε πάνω κάτω και συγκρουόμασταν πότε μεταξύ μας και πότε με τα τοιχώματα της φιάλης όπου μας είχαν περιορίσει. Ηταν μια ευχάριστη φάση της ζωής μου, αλλά δυστυχώς δεν κράτησε πολύ.

Ξαφνικά όλα άρχισαν να αλλάζουν με ασύλληπτη ταχύτητα. Ενα ρεύμα μας έβγαλε έξω από τη φιάλη και ένα αόρατο χέρι με χώρισε στην αρχή από το αδελφάκι μου και στη συνέχεια, από το ηλεκτρόνιο που με συντρόφευε σε όλο μου αυτό το ταξίδι στο αχανές Σύμπαν. Μια πρωτόγνωρα ισχυρή δύναμη μου έδωσε μεγάλη ταχύτητα και βρέθηκε να γυρίζω, μαζί με μυριάδες άλλα πρωτόνια, σε μια τεράστια σαμπρέλα.

Σε κάθε στροφή παίρναμε όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, έτσι που αποκτήσαμε ένα φρενιασμένο ρυθμό, διατρέχοντας την περιφέρεια της σαμπρέλας, που είχε μήκος 27 χλμ., 11.000 φορές το δευτερόλεπτο. Κατάλαβα ότι ζούσα τις τελευταίες στιγμές της ζωής μου και τρέχοντας πια σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, πρόλαβα μόνο να ρωτήσω τα διπλανά πρωτόνια που ακολουθούσαν την ίδια μοίρα με μένα πού βρισκόμασταν.

Κάποιο μου απάντησε λαχανιασμένα ότι βρισκόμαστε στο Large Ηadron Collider, τον μεγαλύτερο επιταχυντή της Γης, στο CΕRΝ, όταν ξαφνικά βρέθηκα αντιμέτωπο με ένα άλλο πρωτόνιο που ερχόταν κατευθείαν επάνω μου. Η σύγκρουσή μας ήταν αναπόφευκτη, μια ισχυρή λάμψη φώτισε στιγμιαία τον χώρο γύρω μας και αποχαιρέτησα τη ζωή μου μέσα σε μια θάλασσα φωτονίων, στις ίδιες ακριβώς συνθήκες που είχα γεννηθεί πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.

Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής στο ΑΠΘ.

 

Στο αέρα - αέρα, η ηχώ απαντά αέρια - αέρια;

Σύνθεση αμμωνίας, αλλά και Zyklon B.

Αναδημοσίευση από τον Σκύλο της Βάλια Κάλντα
Προχτές, χαζεύοντας στη Wikipedia έπεσα πάνω σε μία από τις τραγικότερες προσωπικότητες της ιστορίας. Ο γερμανός (εβραϊκής καταγωγής) Φριτς Χάμπερ ήταν διαπρεπής χημικός: στον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο συνεισέφερε τα μέγιστα στην ανάπτυξη των χημικών όπλων, που τότε χρησιμοποιήθηκαν κατά κόρον. Όσο αυτός πηγαινοερχόταν μεταξύ ανατολικού και δυτικού μετώπου, για να επιβλέψει τη «σωστή» τους χρήση, η σύζυγός του (επίσης χημικός) του αυτοκτόνησε με το υπηρεσιακό του πιστόλι, μην αντέχοντας την απάνθρωπη εφευρετικότητά του. Το 1918 ο Χάμπερ πήρε το Νόμπελ Χημείας για τη συνθετική παραγωγή αμμωνίας (εκρηκτικά, λιπάσματα, κλπ).

Ο Χάμπερ, λοιπόν, είχε διατυπώσει τον κανόνα, που φέρει το όνομά του, και ο οποίος λέει ότι η έκθεση για μικρό χρόνο σε πυκνό χημικό όπλο ισούται με την μακρόχρονη έκθεση σε αραιό χημικό όπλο, όπως τα δακρυγόνα. Πράγμα, που σε απλά ελληνικά σημαίνει ότι σε λίγο καιρό θα αρχίσουν να εμφανίζονται καρκίνοι από τα δακρυγόνα. Και θα εμφανιστούν σε μπάτσους, όσο στεγανές μάσκες κι αν φοράνε, γιατί αυτοί είναι μέρα παρά μέρα μέσα στα δακρυγόνα.

Τραγικός επίλογος: αν και παρασημοφορημένος από τον Κάιζερ, το 1933 ο Χάμπερ αντιμετώπισε τον διωγμό όλων των εβραίων από τους Ναζί. Πέθανε το 1934 στη Βασιλεία της Ελβετίας. Το ινστιτούτο, που ίδρυσε, συνέχισε να υπάρχει και μεταξύ άλλων ανέπτυξε το Zyklon B, το αέριο που χρησιμοποιήθηκε στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο για να εξοντώσει εκατομμύρια ανθρώπων. Μεταξύ των οποίων και πάρα πολλούς συγγενείς του Χάμπερ...
Περισσότερα εδω, στο σκύλο της ζεστής κοιλάδας.

Ο Ανακριτής στη δολοφονία του Γρηγόρη Λαμπράκη και μετέπειτα Πρόεδρος της Ελληνικής Δημοκρατίας Χρήστος Σαρτζετάκης.

Υπολογισμός θερμότητας αντίδρασης.

Στην εργαστηριακή άσκηση «Υπολογισμός θερμότητας αντίδρασης» επαληθεύουμε το νόμο του Hess, μετρώντας τις θερμότητες αντίδρασης σε τρεις αντιδράσεις, από τις οποίες η τρίτη είναι η απευθείας πορεία από τις αρχικές ουσίες στα τελικά προϊόντα.

Όπως γράφει ο τότε καθηγητής Δημήτριος Κατάκης του Χημικού – Φυσικού Αθήνας, στο βιβλίο του «Μαθήματα Ανοργάνου Χημείας» - Αθήνα 1972 -
….εάν η αντίδρασις λαμβάνη χώραν κατά διαδοχικάς βαθμίδας, η μεταξύ τελικών προϊόντων και αρχικών ουσιών διαφορά ενθαλπίας ισούται προς το αλγεβρικόν άθροισμα των διαφορών ενθαλπίας των επί μέρους αντιδράσεων.
Ανάλογος διατύπωσις είναι δυνατόν να δοθή δι’ αντιδράσεις υπό σταθερόν όγκον, χρησιμοποιουμένης εν τοιαύτη περιπτώσει της εσωτερικής ενέργειας, αντί της ενθαλπίας.
Και παρακάτω …. (Εις το τεράστιον εργοστάσιον της Φύσεως, η Αρχή της εντροπίας διαδραματίζει ρόλον διευθυντού, διότι υπαγορεύει τον τρόπον και την μέθοδον ολοκλήρου της επιχειρήσεως, ενώ η Αρχή της ενέργειας απλώς χρησιμεύει εις την τήρησιν των λογιστικών βιβλίων, δίδουσα τον ισολογισμόν των χρεώσεων και των πιστώσεων R. Emden)

Με βάση τον εργαστηριακό οδηγό της Χημείας της Β Λυκείου κατεύθυνσης, Λιοδάκη – Γάκη, η πορεία της άσκησης με μικρές τροποποιήσεις:
Η πρώτη αντίδραση είναι η διάλυση στερεού ΝαΟΗ σε νερό. Διαλύουμε 2 g NaOH σε 200 ml νερό και υπολογίζουμε τη θερμότητα που εκλύθηκε από τη διαφορά θερμοκρασίας που παρατηρείται.
Η δεύτερη αντίδραση είναι η εξουδετέρωση διαλύματος ΝαΟΗ με διάλυμα HCl. Προσθέτουμε 100 ml διαλύματος ΝαΟΗ 0,5 Μ, σε 100 ml HCl O,5 M. Υπολογίζουμε τη θερμότητα που εκλύεται από την διαφορά θερμοκρασίας που παρατηρείται.
Η τρίτη αντίδραση είναι η συνολική των δυο προηγούμενων, η εξουδετέρωση στερεού ΝαΟΗ με διάλυμα HCl. Στερεό ΝαΟΗ ρίχνεται απευθείας σε διάλυμα ΗCl. Προσθέτουμε 2 g ΝαΟΗ σε 200 ml HCl O,5 M. Υπολογίζουμε τη θερμότητα που εκλύεται από την διαφορά θερμοκρασίας που παρατηρείται.
Στη συνέχεια υπολογίζουμε τη θερμότητα αντίδρασης για την κάθε αντίδραση, και διαπιστώνουμε ότι η θερμότητα της τρίτης αντίδρασης ισούται με το άθροισμα των θερμοτήτων των δυο επιμέρους αντιδράσεων. Εκεί που τελειώνει η πρώτη, αναλαμβάνει τη σκυτάλη η δεύτερη για να φτάσουμε στα τελικά προϊόντα της τρίτης.
Η άσκηση σε τρεις κάρτες
Η πρώτη κάρτα με τις τρείς αντιδράσες.
Η δεύτερη κάρτα με ενδεικτικές μετρήσεις – υπολογισμούς.
Η τρίτη κάρτα επιχειρεί μια εποπτική ερμηνεία του νόμου του Hess με ενεργειακά σκαλοπάτια

Ηλεκτρόλυση σύντομα, απλά και εποπτικά.