Atom oxigen: proprietăți utile. Ce este oxigenul atomic?

Imaginați-vă o imagine neprețuită care a fost răsfățată de un foc devastator. Vopselele fine, aplicate cu multă grijă într-o varietate de nuanțe, au dispărut sub straturile de funingine neagră. Se pare că capodopera este 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 proaspăt de lac transparent, imaginea revine la vechea sa glorie.

Se poate părea că acest lucru este magic, dar aceasta este știința. Metoda dezvoltată de oamenii de știință de la Centrul de Cercetare Glennovsky (GIC) al NASA folosește oxigenul atomic pentru a conserva și restabili opere de artă care altfel ar fi fost distruse 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, poate îmbunătăți dispozitivul de monitorizare a glucozei, care necesită doar o parte a sângelui necesară anterior testării, astfel încât pacienții să-și poată controla starea. 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-l respiram se numește O ₂ , adică constă din doi atomi. Există, de asemenea , oxigen atomic , a cărui formulă 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 formează peroxid de hidrogen. Dar în spațiu, unde există o cantitate mare de radiații ultraviolete, moleculele de O2 se descompun mai ușor, formând o formă atomică. Atmosfera în orbita Pământului este de 96% compus din oxigen atomic. La începutul misiunilor NASA de navetă spațială, prezența sa a provocat probleme.

Rău pentru bine

Potrivit lui Bruce Banks, un fizician senior la Alpaport, care studiază mediul spațial la filiala Glenn Center, după primele zboruri de transfer, materialele structurii sale păreau ca și cum ar fi acoperite de îngheț (au fost puternic erodate și texturate). Atomul oxigenului reacționează cu materialele organice ale acoperirii vehiculelor spațiale, le distrug treptat.

Centrul de Informare Municipal a efectuat o anchetă asupra cauzelor 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 potențialul potențial distructiv al acestui element chimic pentru a îmbunătăți viața pe Pământ.

Eroziunea în spațiu

Atunci când o navă spațială se află pe orbita pământului scăzut (în cazul în care vehiculele cu autospeciale pleacă și unde se bazează ISS), oxigenul atomic, format din atmosfera reziduală, poate reacționa cu suprafața navei spațiale, ca urmare a faptului că sunt avariate. La dezvoltarea sistemului de alimentare cu energie electrică a stației, s-au temut că bateriile cu celule solare fabricate din polimeri ar suferi o distrugere rapidă datorită acțiunii acestui oxidant activ.

Sticlă flexibilă

NASA a găsit o soluție. Un grup de oameni de știință de la Centrul de Cercetare Glenn a dezvoltat un strat 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 de siliciu, atât de subțire încât a devenit flexibilă. Acest strat de protecție aderă ferm la polimerul panoului și îl protejează împotriva eroziunii, fără a afecta niciuna dintre proprietățile sale termice. Acoperirea încă protejează cu succes celulele solare ale Stației Spațiale Internaționale și, de asemenea, a fost utilizată pentru a proteja fotocelulele stației Mir.

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

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 de silicon în sticlă, care pot fi utile în crearea componentelor cu etanșare etanșă fără a se lipi unul de celălalt. Acest proces a fost conceput pentru a sigila Stația Spațială Internațională. În plus, oamenii de știință au descoperit că oxigenul atomic poate restaura și păstra lucrările de artă deteriorate, îmbunătățește materialele structurilor de aeronave și, de asemenea, beneficiază oamenii, 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 încălțăminte până la instalarea de 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Cu ajutorul radiației cu frecvență radio sau cu microunde, moleculele de O ₂ se descompun până la starea oxigenului atomic. O probă de polimer este plasată în cameră, a cărei eroziune indică concentrația substanței active în interiorul unității.

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.

După cum continuă cercetările, un număr din ce în ce 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 îmbină cu os. Polimerii răspund de obicei celulelor osoase, dar un element chimic activ creează o textura care îmbunătățește aderența. Acest lucru provoacă un alt beneficiu pe care îl aduce oxigenul atomic - tratamentul bolilor sistemului musculo-scheletic.

Acest oxidant poate fi, de asemenea, utilizat pentru a îndepărta contaminanții biologic activi din implanturile chirurgicale. Chiar și cu practica modernă de sterilizare de pe 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. Endotoxinele pot provoca inflamația post-implant, care este una dintre principalele cauze ale durerii și a complicațiilor potențiale la pacienții cu un implant.

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 să filtreze celulele roșii din sânge, oferind serului de sânge un contact mai eficient cu componenta de detectare chimică a monitorului.

Potrivit lui Sharon Miller, inginer electric in cadrul Departamentului de Mediu Spatial si Experiment al Centrului de Cercetare Glenov al NASA, acest lucru face ca testul sa fie mai precis si o cantitate mult mai mica de sange este necesara pentru a masura nivelul de zahar din sange al persoanei testate. Puteți face o șansă practic 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 aplicării practice a 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 utilizat 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 mare parte de origine anorganică și deja oxidate, ceea ce înseamnă că oxigenul nu le va deteriora. Coloranții organici pot fi de asemenea stocați prin numărarea cu atenție a timpului de expunere. Panza este în siguranță, deoarece oxigenul atomic este în contact doar cu 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 tratarea specială a zonei afectate care are nevoie de restaurare, poate fi folosit și un flux de oxigen atomic. Acest lucru elimină nevoia de a plasa operele de artă într-o cameră de vid.

Sod și ruj - nu este o problemă

Muzeele, galeriile și bisericile au început să contacteze Centrul de informare municipală pentru a-și conserva și restaura lucrările de artă. Centrul de cercetare a demonstrat abilitatea de a restabili imaginea deteriorată a lui Jackson Pollack, a scoate rujul de pe pânza lui Andy Warhol și a salva tablourile avariate de fum de la Biserica Sf. Stanislaus din Cleveland. Echipa Centrului de Cercetare Glenn a folosit oxigenul atomic pentru a restabili un fragment care a fost considerat a fi pierdut, cu secole în urmă, copia italiană a picturii lui Rafael Madonna într-un scaun, aflată în posesia Bisericii Episcopale Sf. Alban din Cleveland.

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

Învățarea viitorului

NASA, pe bază de rambursare, a lucrat cu multe părți interesate de oxigenul atomic. Centrul de Cercetare Glennovsky a servit persoanelor ale căror opere de artă neprețuite au fost afectate de incendii domestice, precum și de corporații care caută utilizarea acestei substanțe în aplicații biomedicale, cum ar fi LightPointe Medical din Eden Prairie, Minnesota. 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 serviciul omului

Grupul de oameni de știință speră să continue să studieze modalitățile de utilizare a oxigenului atomic, precum și direcțiile promise deja descoperite. Multe tehnologii au fost brevetate, iar echipa GIC speră ca companiile să licențieze și să comercializeze unele dintre ele, ceea ce va aduce și mai mult beneficii umanității.

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