Atom oxigen: proprietăți utile. Ce este oxigenul atomic?

Imaginați-vă un tablou de nepretuit, care a fost afectat de un incendiu devastator. Culori frumoase aplicate cu migală într-o varietate de culori, au dispărut sub straturi de funingine neagră. Se pare că capodopera a fost pierdută iremediabil.

Magie științifică

Dar nu disperați. Imaginea este plasată într-o cameră de vid, în interiorul căreia se creează o substanță puternică invizibilă numită oxigen atomic. În câteva ore sau zile încet, dar cu siguranță raidul dispare și culorile încep să apară din nou. Acoperită cu un strat nou de lac transparent, imaginea revine la fosta sa glorie.

Se pare că acest lucru este magic, dar aceasta este știința. Metoda, dezvoltată de cercetătorii de la centrul de cercetare Glennovskom (GIZ) NASA folosește oxigen atomic pentru conservarea și restaurarea operelor de artă, care altfel ar fi deteriorat iremediabil. Substanța este, de asemenea, capabilă să sterilizeze complet implanturile chirurgicale concepute pentru corpul uman, ceea ce reduce în mod semnificativ riscul de inflamație. Pentru pacienții cu diabet zaharat, se poate îmbunătăți dispozitivul de monitorizare a glucozei, pentru care doar o parte din sânge necesare pentru testare necesare anterior ca pacientii pot controla starea lor. Substanța poate textura suprafața polimerilor pentru o mai bună aderență a celulelor osoase, ceea ce deschide noi posibilități în medicină.

Și această substanță puternică poate fi obținută direct din aer.

Atom și moleculară oxigen

Oxigenul există în mai multe forme diferite. Gazul pe care îl respirăm se numește O₂, adică este compus din doi atomi. Există și un atomic oxigen, formula care este O (un atom). Cea de-a treia formă a acestui element chimic este O₃. Acesta este ozonul, care apare, de exemplu, în straturile superioare ale atmosferei Pământului.

Atomul oxigen în condiții naturale de pe suprafața Pământului nu poate exista pentru o lungă perioadă de timp. Are o reactivitate extrem de ridicată. De exemplu, oxigenul atomic în apă se formează peroxid de hidrogen. Dar în spațiu, unde există o cantitate mare de radiații ultraviolete, moleculele de O₂ mai ușor degradat, formând o formă atomică. Atmosfera în orbita pământului joasă este de 96% din oxigenul atomic. La începutul misiunilor NASA de navetă spațială, prezența sa a provocat probleme.

Rău pentru bine

Potrivit lui Bruce Banks, o fizica senior „Alfaporta“ angajate în cercetarea mediului spațial în centrul Glennovskogo ramură, după primele zboruri ale materialelor navete spațiale ale construcției sale părea ca și în cazul în care acestea au fost acoperite cu îngheț (acestea au fost supuse la eroziune severă și texturare). Atomul oxigenului reacționează cu materialele de acoperire organice ale vehiculelor spațiale, dăunând treptat acestora.

Centrul de Informare Municipal sa angajat să investigheze cauzele daunelor. Drept urmare, cercetatorii nu au creat numai metode de protejare a navelor spațiale de oxigenul atomic, ci au găsit și o modalitate de a folosi puterea potențială distructivă a acestui element chimic pentru a îmbunătăți viața pe Pământ.

Eroziunea în spațiu

Când nava se află pe orbită joasă pământ (care sunt afișate și în cazul în care vehiculele cu echipaj uman pe bază ISS), a oxigenului atomic format din atmosfera reziduală, poate reacționa cu suprafața navei spațiale, prin care acestea se deteriorează. În stația de dezvoltare, sistemele de alimentare au fost îngrijorarea privind faptul că elementele bateriei solare fabricate din polimeri suferă o degradare rapidă, datorită acțiunii unui comburant activ.

Sticlă flexibilă

NASA a găsit o soluție. Un grup de oameni de știință de la Centrul de Cercetare Glenn a dezvoltat o acoperire subțire de film pentru celulele solare care era imună la acțiunea elementului agresiv. Dioxidul de siliciu sau sticla este deja oxidat, deci nu poate fi deteriorat de oxigenul atomic. Cercetătorii au creat o acoperire din sticlă transparentă din silicon, atât de subțire încât a devenit flexibilă. Acest strat de protecție aderă ferm la polimerul panoului și îl protejează de eroziune, fără a afecta niciuna dintre proprietățile sale termice. Acoperirea protejează cu succes panourile solare ale Stației Spațiale Internaționale și a fost de asemenea folosită pentru a proteja fotocelulele stației Mir.

Potrivit băncilor, panourile solare au rezistat cu succes mai mult de zece ani de ședere spațială.

Îngroparea puterii

După efectuarea a sute de teste care făceau parte din dezvoltarea unui strat rezistent la oxigenul atomic, un grup de oameni de știință de la Centrul de Cercetare Glenn și-a câștigat experiența în înțelegerea modului în care funcționează acest produs chimic. Experții au văzut alte posibilități de a folosi un element agresiv.

Potrivit Băncilor, grupul a devenit conștient de o schimbare în chimia suprafeței, eroziunea materialelor organice. Proprietățile oxigenului atomic sunt astfel încât pot elimina orice materie organică, o hidrocarbură care nu reacționează atât de ușor cu substanțele chimice convenționale.

Cercetătorii au descoperit multe modalități de utilizare. Ei au aflat că oxigenul atomic transformă suprafețele siliconilor în sticlă, care pot fi utile în crearea componentelor cu etanșare ermetică fără a se lipi una de alta. Acest proces a fost elaborat pentru a sigila Stația Spațială Internațională. In plus, oamenii de stiinta au descoperit ca oxigenul atomic poate restaura și menține lucrările deteriorate de artă, pentru a îmbunătăți materialele de construcție a aeronavelor, precum și de a beneficia de oameni, deoarece poate fi utilizat într-o varietate de aplicații biomedicale.

Camere foto și dispozitive portabile

Există diferite moduri de a influența oxigenul atomic pe suprafață. Camerele de vid sunt cele mai des folosite. Acestea variază în mărime de la cutia de pantofi până la instalarea de 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Utilizând radiația cu frecvență radio a microundei sau molecula O₂ spargem până la starea oxigenului atomic. O probă de polimer este plasată în cameră, a cărei eroziune indică concentrația substanței active din interiorul instalației.

O altă modalitate de aplicare a substanței este un dispozitiv portabil care vă permite să direcționați un flux îngust de oxidant către o anumită țintă. Este posibil să se creeze o baterie de astfel de fluxuri capabile să acopere o suprafață mare a suprafeței tratate.

Pe măsură ce cercetările continuă, un număr tot mai mare de industrii sunt interesate de utilizarea oxigenului atomic. NASA a organizat numeroase parteneriate, asociații în participațiune și filiale, care în majoritatea cazurilor au avut succes în diferite domenii comerciale.

Atomul oxigenului pentru organism

Studiul domeniului de aplicare al acestui element chimic nu se limitează la spațiul cosmic. Atomul oxigen, ale cărui proprietăți utile sunt determinate, dar și mai mult de studiat, au găsit multe aplicații medicale.

Se utilizează pentru a textura suprafața polimerilor și pentru a le face capabile să se conecteze cu osul. Polimerii răspund de obicei celulelor osoase, dar un element chimic activ creează o textură care îmbunătățește aderența. Acest lucru provoacă un alt beneficiu pe care îl aduce oxigenul atomic - tratamentul bolilor sistemului musculoscheletic.

Acest oxidant poate fi, de asemenea, utilizat pentru a elimina contaminanții biologic activi din implanturile chirurgicale. Chiar și cu practica modernă de sterilizare de la suprafața implanturilor, este dificil să se elimine toate resturile de celule bacteriene numite endotoxine. Aceste substanțe sunt organice, dar nu vii, deci sterilizarea nu este capabilă să le elimine. Endotoxine poate provoca inflamarea post-implantare, care este o cauza majora de durere și potențiale complicații la pacienții cu implant stabilit.

Atomul oxigen, ale cărui proprietăți utile vă permit să curățați proteza și să îndepărtați toate urmele de materiale organice, reduce în mod semnificativ riscul de inflamație postoperatorie. Acest lucru are ca rezultat îmbunătățirea rezultatelor chirurgicale și reducerea durerii la pacienți.

Ajutor pentru diabetici

Tehnologia este utilizată și în senzorii de glucoză și în alte monitoare biomedicale. Ei folosesc fibre optice acrilice, texturate cu oxigen atomic. Acest tratament permite fibrelor pentru a filtra celulele roșii din sânge, permițând serul de contact mai eficient cu componenta monitorului de detectare chimică.

Potrivit lui Miller, Sharon, un inginer electric la Departamentul mediului spațial și experimente centru de cercetare Glennovskogo NASA, face testul mai precise, și, în același timp, pentru a măsura test de zahăr din sânge necesar un volum mult mai mic de sânge. Puteți face o lovitură aproape în orice parte a corpului și obțineți suficiente sânge pentru a stabili nivelul de zahăr.

O altă modalitate de a obține oxigen atomic este peroxidul de hidrogen. Este un oxidant mult mai puternic decât cel molecular. Acest lucru se datorează ușurinței cu care se descompune peroxidul. Atomul oxigen, format în acest caz, acționează mult mai energic decât oxigenul molecular. Acesta este motivul pentru cel practic aplicarea peroxidului de hidrogen: distrugerea moleculelor de coloranți și microorganisme.

restaurare

Atunci când lucrările de artă sunt expuse pericolului unor daune ireversibile, oxigenul atomic poate fi folosit pentru a îndepărta contaminanții organici, ceea ce va lăsa materialul de imagine în siguranță. Procesul elimină toate materialele organice, cum ar fi carbonul sau funinginea, dar, de regulă, nu afectează vopseaua. Pigmentele sunt în principal de origine anorganică și au fost deja oxidate, ceea ce înseamnă că oxigenul nu le afectează. Coloranți organici pot fi stocate, de asemenea, prin numărarea cu atenție a timpului de expunere. Panza este complet sigură, deoarece oxigenul atomic doar atinge suprafața imaginii.

Operele de artă sunt plasate într-o cameră de vid în care se formează acest oxidant. În funcție de gradul de deteriorare, fotografia poate rămâne acolo timp de 20 până la 400 de ore. Pentru tratamentul special al zonei afectate, care are nevoie de restaurare, se poate folosi și un flux de oxigen atomic. Acest lucru elimină necesitatea de a plasa operele de artă într-o cameră de vid.

Funcția și rujul - fără probleme

Muzeele, galeriile și bisericile au început să contacteze Centrul de Informare Municipal pentru conservarea și restaurarea operelor de artă. Centrul de cercetare a demonstrat abilitatea de a restabili imaginea deteriorată a lui Jackson Pollack, scoateți rujul din pânză Andy Warhol și salvați pânzele avariate de fum ale Bisericii Sf. Stanislau din Cleveland. Echipa Glennovskogo Centrul de Cercetare a folosit oxigenul atomic pentru a restabili fragmentul este considerat pierdut - vechi de secole copie italian al lui Raphael „Madonna de scaun“, aparținând Bisericii Sf. Alban Episcopal din Cleveland ..

Potrivit Băncilor, acest element chimic este foarte eficient. În restaurare artistică funcționează perfect. Adevărat, acest lucru nu este ceva care poate fi cumpărat într-o sticlă, dar mult mai eficient.

Învățarea viitorului

NASA, pe bază de rambursare, a lucrat cu multe părți interesate de oxigenul atomic. Glennovsky Research Center deservește persoane fizice, ale căror opere de artă neprețuită a fost afectată de incendii de origine, precum și corporații, a solicitat posibilitatea de a folosi acest material in aplicatii biomedicale, cum ar fi LightPointe Medical din Eden Prairie, Minn. Compania a descoperit multe utilizări ale oxigenului atomic și va găsi și mai multe.

Potrivit Băncilor, există multe zone neexplorate. Au fost descoperite un număr semnificativ de aplicații pentru tehnologia spațială, dar probabil și mai multe sunt ascunse în afara tehnologiilor spațiale.

Spațiu în slujba omului

Grupul de oameni de stiinta spera sa continue sa studieze metodele de utilizare a oxigenului atomic, precum si directiile promitatoare deja gasite. Multe tehnologii au fost brevetate, iar echipa GIZ speră că societatea va comercializa licență și pe unii dintre ei, care va aduce și mai multe beneficii pentru omenire.

În anumite condiții, oxigenul atomic poate provoca daune. Datorită cercetătorilor NASA, această substanță aduce în prezent o contribuție pozitivă explorarea spațiului și viața pe Pământ. Indiferent dacă este vorba de păstrarea operelor de artă neprețuite sau de îmbunătățirea oamenilor, oxigenul atomic este cel mai puternic mijloc. Lucrul cu el este recompensat de o sută ori, iar rezultatele sale sunt imediat vizibile.