Free Web Site - Free Web Space and Site Hosting - Web Hosting - Internet Store and Ecommerce Solution Provider - High Speed Internet
Search the Web

36- آيا هيدروژن جامد بالاخره فلز مي شود؟

هيدروژن مايع در فشارهاي بسيار زياد خاصيت فلزي پيدا مي كند. هيدروژن جامد چطور؟ در سال 1926، برنال پيشنهاد كرد همه مواد، تحت فشارهاي به اندازه كافي زيادسر انجام فلز مي‌شوند يعني يك دريا الكترون آزاد در آنها به وجود مي‌آيد كه جريان الكتريسيته را به خوبي هدايت مي‌كند. جالبترين ماده براي امتحان اين فلز شدگي تحت فشار، سبكترين عنصر جدول تناوبي است. در سال 1935، ويگز و هانتينگتن پيش بيني كردند هيدروژن دو اتمي مولكولي در فشاري حدود 250000 جو به حالت فلزي گذار مي‌كند. پيش بينيهاي فعلي مي گويند فشار گذار در حدود سه ميليون جو است. اما با وجود آزمايشهاي فشار زيادي كه انجام شده است، تاكنون هيچ اثري از گذار به حالت فلزي به دست نيامده است.

چرا هيدروژن فلزي تا اين حد مورد توجه است؟ اين ماده ممكن است ويژگيهاي عجيب و كاربردهاي مهمي داشته باشد مثلاً پيش بيني شده است كه هيدروژن فلزي در دماي اتاق ابررساناست. همچنين، اگر بتوان هيدروژن فلزي را از فشار بسيار زياد به فشار معمولي آورد (بي آنكه حالت آن عوض شود ) سوختي بسيار موثر و تميز براي سفرهاي فضايي به دست مي‌آيد بررسي فلز شدگي هيدروژن بينشهاي جديدي هم در مورد ماهيت سياره‌هاي غول پيكر به دست خواهد داد؛ سياره‌هاي مثل مشتري و زحل كه جرمشان بيش از 400 برابر جرم زمين است، و بيشتر اين جرم هيدروژن تحت شرايط بسيار شديد است. اما ظاهراً هيچ نشانه‌اي از گذار فلز شدگي براي هيدروژن جامد به دست نيامده است. براي بررسي موضوع اول ببينيم اصولاً چرا انتظار مي‌رود هيدروژن جامد فلز شود. در فشار كم، هيدروژن جامد بلوري از مولكولهاي مجزا    است، كه بر هم كنش ضعيفي با هم دارند. الكترونها هر كدام به مولكول معيني مقيدند و براي ايجاد رسانش الكتريكي بايد مولكولها را يونيزه كرد. به زبان نظريه نوارهاي انرژي، نواري رسانش خالي است و نوار ظرفيت پر، و گاف انرژي برگي بين اين دو نوار وجود دارد. به اين ترتيب، هيدروژن جامد عايق است با افزايش فشار، مولكولها به هم نزديكتر مي‌شوند و بر هم كنش بينشان قويتر مي‌شوند. سرانجام بايد جايي باشد كه اين دو نوار در هم تداخل كنند و گاف انرژي صفر شود. در اينجا گذار عايق به فلز رخ مي‌دهد، و هيدروژن فلز مي‌شود.

آزمايش هيدروژن جامد در فشار زياد، حتي تا جايي كه چگالي آن بيش از 10 برابر چگالي هيدروژن جامد در فشار معمولي شويد هيچ اثري از چنين گذاري نشان نداده است، در چنين حالتي چگالي الكترونيكي هيدروژن دو تا سه برابر چگالي الكتروني فلز خوبي مثل آلومينيوم است. در مقابل معلوم شده است كه اين به اصطلاح ساده‌ترين جامد مولكولي نمودار فاز پيچيده‌اي دارد در نواحي مورد آزمايش سه فاز براي هيدروژن جامد مشاهده شده است. در فاز I مولكولها مي‌توانند، علاوه بر ارتعاش آزادانه بچرخند در حدود K 120 گذار فازي رخ مي دهد و در دماهاي كمتر جهت مولكولهايي    به طور كتره‌اي يخ مي‌زند فاز III جالبترين فاز است. اين فاز در فشارهاي بسيار زياد، از حدود 5/1 ميليون جو به بالا، وجود دارد و ويژگيهاي مهم آن جذب شديد در ناحيه فروسرخ است. جذب شديد در ناحيه فروسرخ معمولاً نشانه وجود يك يك دو قطبي ذاتي در مولكول است. در حالت حدي، مولكول متقارن    به تركيب يوني پروتونيم هيدريد تبديل مي‌شود. اين دو قطبي دائمي، هيدروژن را از يك جامد مولكولي به يك جامد يوني تبديل مي كند، كه اين باعث افزايش دوباره گاف انرژي مي‌شود و جلوي فلز شدن هيدروژن را مي‌گيرد اما اگر فشار باز هم زياد كنيم چه مي‌شود؟ يك پيش بيني آن است كه هيدروژن جامد كاملاً يوني مي‌شود، يعني به شكل  در مي‌آيد فعلاً جواب اين سئوال كه آيا هيدروژن جامد بالاخره فلزي مي‌شود يا نه مشخص نيست؛ زمان و فشار اند كه بايد به اين سئوال جواب دهند.

37- با برف هم ميتوان آتش درست كرد!!

بله، مي دانيد چطور! شما مي توانيد به كمك برفي كه در اختيار داريد يك تكه يخ گرد و سخت بسازيد و آن را به صورت يك عدسي محدب در آوريد همه چيز دست خودتان است هر عدسي كه خواستيد بسازيد، مهم اين است كه بتوانيد عدسي بسازيد كه نورخورشيد را در يك نقطه جمع كند. حالا ديگر طبق بازي‌هاي دوران بچگي دنبال برگي يا چيزي خشك بگرديد. بياييد با هم با برف آتش بسازيم.

38- چرا از  صابون رنگي كفهاي سفيد توليد مي شود؟

علت اين عمل به چگونگي بازتابش نور از سطح حبابهاي توليد شده بر مي گردد كف صابون در اصل همان حبابهاي هواست كه با غشاي نازكي از صابون و آب احاطه شده است. رنگي كه براي زيبايي به صابون اضافه مي‌شود بسيار ناچيز است.

از طرفي براي ديدن رنگ واقعي يك جسم بايد نور به اندازه كافي جذب آن شود اما حبابهايي هوا پيش از آنكه نور بتواند به اندازه كافي جذب رنگهاي صابون شود، آن را منعكس مي‌كنند. در نتيجه مقدار ناچيزي از اين رنگها به سوي چشم ما باز تابش مي‌شوند و نور انعكاسي همچنان سفيد باقي مي ماند.