Elektrolizer
Po prawej - osadzona miedź, po lewej - czysta elektroda
wtorek, 26 kwietnia 2011
Ostatnio w laboratorium...
poniedziałek, 18 kwietnia 2011
Przerabiali alkohol na spirytus...
nie sądziłem, że tak szybko znajdę temat na nową notkę, ale to co zobaczyłem dziś, przeglądając lokalną gazetę, doprawdy powaliło mnie na kolana... ze śmiechu.
Dziennik Wschodni napisał:
Gdyby uściślili, że przerabiali denaturat na spirytus, nie było by problemu.
Informację, oczywiście bez żadnego krytycznego podejścia, przedrukowały też inne portale, a więc według TVN24.pl sprawcy Zamieniali etanol w spirytus
zaskakującą dokładnością wykazał się Supereexpress : Przerabiali rozcieńczalnik na spirytus i wódkę widać te tabloidy nie takie złe.
Dziennik Wschodni napisał:
Mieszkańcy Białej Podlaskiej przerabiali alkohol etylowy na spirytus. Policjanci z CBŚ znaleźli w garażu służącą do tego celu linię produkcyjną i zakopane w ziemi pojemniki z alkoholem. Policja informuje, że przed kilkoma dniami przeszukała 8 posesji w Białej Podlaskiej.Sęk w tym, że alkohol etylowy to spirytus...
- Na terenie jednego z gospodarstw w garażu policjanci znaleźli działającą linię technologiczną służącą do przerabiania alkoholu etylowego na pełnowartościowy produkt– mówi Anna Smarzak, z KWP w Lublinie.
Gdyby uściślili, że przerabiali denaturat na spirytus, nie było by problemu.
Informację, oczywiście bez żadnego krytycznego podejścia, przedrukowały też inne portale, a więc według TVN24.pl sprawcy Zamieniali etanol w spirytus
zaskakującą dokładnością wykazał się Supereexpress : Przerabiali rozcieńczalnik na spirytus i wódkę widać te tabloidy nie takie złe.
niedziela, 17 kwietnia 2011
Pierwszy miesiąc
Chciałbym zrobić małe podsumowanie pierwszego miesiąca działalności bloga Nowa Alchemia. A więc jak dotychczas mamy tu:
- 8 wpisów
- 6 komentarzy
- 670 wejść
Średnio mam około 20 wejść dziennie, z wahaniami od 8 do 60. Jak na mój gust, to całkiem ładne osiągi dla pierwszego w życiu bloga, i to w dodatku poświęconego mało popularnym, ścisłym dziedzinom. Początkowo największe zainteresowanie miał artykuł o radioaktywnym jodzie, co świadczyło, że uchwyciłem dobry temat. Obecnie najwięcej osób zagląda na artykuł o nitrowaniu fenolu. Sądząc po tym, że wedle statystyk wchodzą na bloga wyszukując takie hasła, jak "nitrowanie fenolu przepis", "dlaczego otrzymana substancja topi się w innej temperaturze" czy "orto meta", ruch ten wywołują studenci innych uczelni (jakich?) którzy robią ten sam preparat. Pewnie się przydaję.
Mam też trochę wejść z innych krajów. Gdy kliknąłem na link wyników wyszukiwania hasła "skażenie radioaktywne Polska" wyszukiwany przez rosyjską wersję google, ze zdumieniem zobaszyłem blog przetłumaczony na cyrylicę. Parę osób z brazylii wyszukało mnie przez grafikę nazw położenia podstawników w pierścieniu.
Są też wejścia niejako przypadkowe - dziś na przykład ktoś szukał czegoś na temat specyfiki van Gogha, i znalazł artykuł o brązowieniu słoneczników.
Na razie w planach mam notkę o paru bzdurach wokół tematu smug chemicznych, o antybakteryjnych właściwościach miedzi, o konserwacji okrętu z Vaasa, o strzelającym cukrze i alkoholu w proszku, o czernieniu czerwieni cynobrowej, o ziołowych preparatach bez związków chemicznych, o piciu wybielaczy i zastrzykach z wody utlenionej - i jeszcze parę luźnych pomysłów, które może da się przekuć w ciekawsze tematy.
Jeśli macie jakieś uwagi lub propozycje, komentujcie do tej notki.
- 8 wpisów
- 6 komentarzy
- 670 wejść
Średnio mam około 20 wejść dziennie, z wahaniami od 8 do 60. Jak na mój gust, to całkiem ładne osiągi dla pierwszego w życiu bloga, i to w dodatku poświęconego mało popularnym, ścisłym dziedzinom. Początkowo największe zainteresowanie miał artykuł o radioaktywnym jodzie, co świadczyło, że uchwyciłem dobry temat. Obecnie najwięcej osób zagląda na artykuł o nitrowaniu fenolu. Sądząc po tym, że wedle statystyk wchodzą na bloga wyszukując takie hasła, jak "nitrowanie fenolu przepis", "dlaczego otrzymana substancja topi się w innej temperaturze" czy "orto meta", ruch ten wywołują studenci innych uczelni (jakich?) którzy robią ten sam preparat. Pewnie się przydaję.
Mam też trochę wejść z innych krajów. Gdy kliknąłem na link wyników wyszukiwania hasła "skażenie radioaktywne Polska" wyszukiwany przez rosyjską wersję google, ze zdumieniem zobaszyłem blog przetłumaczony na cyrylicę. Parę osób z brazylii wyszukało mnie przez grafikę nazw położenia podstawników w pierścieniu.
Są też wejścia niejako przypadkowe - dziś na przykład ktoś szukał czegoś na temat specyfiki van Gogha, i znalazł artykuł o brązowieniu słoneczników.
Na razie w planach mam notkę o paru bzdurach wokół tematu smug chemicznych, o antybakteryjnych właściwościach miedzi, o konserwacji okrętu z Vaasa, o strzelającym cukrze i alkoholu w proszku, o czernieniu czerwieni cynobrowej, o ziołowych preparatach bez związków chemicznych, o piciu wybielaczy i zastrzykach z wody utlenionej - i jeszcze parę luźnych pomysłów, które może da się przekuć w ciekawsze tematy.
Jeśli macie jakieś uwagi lub propozycje, komentujcie do tej notki.
sobota, 16 kwietnia 2011
Brązowienie słoneczników i ultramaryna
Informację o tym, że "Słoneczniki" Van Gogha brązowieją, i że jest to wynik specyficznych reakcji chemicznych, znalazłem dopiero w kwietniowym numerze National Geographic, choć jak widzę, w lutym rozpisywały się o niej media. Nie wiem jak mogłem to przeoczyć. Skoro jednak dowiedziałem się, i pogrzebałem dokładniej w temacie, uznałem że może w nowej notce nie opowiem o świeżej informacji, ale może zrobię to lepiej i dokładniej. I po chemicznemu.
"Słoneczniki" to chyba jeden z najbardziej znanych obrazów Van Gogha. Mi osobiście bardziej podobają się jego obrazy krajobrazowe, jak na przykład "Gwiaździsta noc" czy "Droga z cyprysami", ale de gustibus est not disputandum więc nie w sposób się spierać o to, który jest znańszy a który ładniejszy.
Ów impresjonista z wyraźnymi odchyłami psychicznymi, uwielbiał rozedrgane, pulsujące, jaskrawe obrazy. Bardziej liczyło się u niego wrażenie - impresja - i emocje wywołane widokiem, aniżeli dokładność odwzorowania. Słoneczniki należały chyba do jego ulubionych kwiatów, łącznie bowiem namalował siedem wersji słoneczników w wazonie, różniących się efektami kolorystycznymi i fakturą farby. Dla osiągnięcia odpowiednich efektów chętnie używał żółci chromowej - jaskrawego pigmentu, który w owym czasie był jeszcze stosunkowo nowym odkryciem. I to właśnie stało się zalążkiem problemów. Oto bowiem Słoneczniki, i inne obrazy z przewagą żółci, brązowieją, ciemnieją, i przez długi czas nie było wiadomo dlaczego tak się dzieje.
Żółć chromowa to Chromian (VI) ołowiu - PbCrO4 - nieorganiczna sól zawierająca chrom na najwyższym stopniu utleniania +6. Związek, zależnie od sposobu otrzymania i rozdrobnienia, przyjmuje barwy od intensywnej żółci do jasnej czerwieni. W naturze występuje jako minerał Krokoit. Choć jest w zasadzie nierozpuszczalny w wodzie, uważa się go za silną truciznę, która - jak wszystkie chromiany na tym stopniu utlenienia - ma własności rakotwórcze. Najczęściej otrzymuje się go sztucznie, mieszając roztwory chromianu VI potasu i azotanu V ołowiu
Słoneczniki
Ów impresjonista z wyraźnymi odchyłami psychicznymi, uwielbiał rozedrgane, pulsujące, jaskrawe obrazy. Bardziej liczyło się u niego wrażenie - impresja - i emocje wywołane widokiem, aniżeli dokładność odwzorowania. Słoneczniki należały chyba do jego ulubionych kwiatów, łącznie bowiem namalował siedem wersji słoneczników w wazonie, różniących się efektami kolorystycznymi i fakturą farby. Dla osiągnięcia odpowiednich efektów chętnie używał żółci chromowej - jaskrawego pigmentu, który w owym czasie był jeszcze stosunkowo nowym odkryciem. I to właśnie stało się zalążkiem problemów. Oto bowiem Słoneczniki, i inne obrazy z przewagą żółci, brązowieją, ciemnieją, i przez długi czas nie było wiadomo dlaczego tak się dzieje.
Żółć chromowa to Chromian (VI) ołowiu - PbCrO4 - nieorganiczna sól zawierająca chrom na najwyższym stopniu utleniania +6. Związek, zależnie od sposobu otrzymania i rozdrobnienia, przyjmuje barwy od intensywnej żółci do jasnej czerwieni. W naturze występuje jako minerał Krokoit. Choć jest w zasadzie nierozpuszczalny w wodzie, uważa się go za silną truciznę, która - jak wszystkie chromiany na tym stopniu utlenienia - ma własności rakotwórcze. Najczęściej otrzymuje się go sztucznie, mieszając roztwory chromianu VI potasu i azotanu V ołowiu
K2CrO4 + Pb(NO3)2 → PbCrO4↓ + 2KNO3
Vincent van Gogh chętnie używał tego barwnika i, jak to już było powiedziane, obrazy ciemniały. Ta specyfika żółcieni chromowej była zresztą znana o dawna, i już w czasach malarza mogła by zauważalna. Znalazłem informację, że w farbach olejowych, pigment ten, podobnie jak również oparta na chromianach żółć barytowa, potrafi wręcz zzielenieć na słońcu [1]. Zauważono jednak, że nie wszystkie obrazy ciemniały w takim samym stopniu. Proces przebiegał znacznie szybciej na obrazach rozjaśnianych białymi barwnikami. Media ironizowały, że wybielenie wywołało pociemnienie. Co takiego jednak zachodziło?
poniedziałek, 11 kwietnia 2011
Otrzymywanie benzylidenoaniliny
Mimo pewnych zaległości udało mi się zrobić kolejny preparat. Oczywiście udokumentowałem ten fakt, aby móc sporządzić nową notkę. Tym razem wytworzyłem Benzylidenoanilinę.
Benzylidenoanilina, czy też dokładniej N-benzylidenoanilina, to związek organiczny, należący do klasy Imin, a więc związków w których atom azotu, połączony jest wiązaniem podwójnym z atomem węgla, tworząc analog grupy karboksylowej. W odróżnieniu od tlenu, azot jest trójwiązalny i wiąże jeszcze jeden podstawnik, którym może być wodór, lub grupa alkilowa - w tym ostatnim przypadku, Iminy nazywane są też zasadami Schiffa.
Zasady Schiffa są zasadami w sensie Lewisa, jako że azot posiada wolną parę elektronową, mogą zatem stać się ligandami silnie zabarwionych kompleksów z metalami ciężkimi, co pozwala wykorzystać je w kolorymetrycznym oznaczaniu tych pierwiastków.
Iminy łatwo można wytworzyć w reakcji kondensacji aldehydów lub ketonów z aminami pierwszorzędowymi. Znalazłem, że ten typ reakcji powinien być nazywany z angielska "Alkylimino-de-oksy-bisubstitution", ale w języku polskim nazwa najwyraźniej nie jest używana i nie ma swego odpowiednika[1].
Reakcja przebiega dwuetapowo:
Pierwszym etapem jest addycja nukleofilowa do węgla w grupie karbonylowej. Ponieważ tlen jest znacznie bardziej elektroujemny od węgla, następuje polaryzacja wiązania między nimi, tak, że na tlenie pojawia się cząstkowy ładunek ujemny a na węglu cząstkowy ładunek dodatni.
Aminy pierwszorzędowe posiadają wolną parę elektronową na atomie azotu, stanowiąc nukleofil - a więc odwrotnie od już omawianych elektrofili, chętnie oddające ładunek ujemny.
Następuje atak nukleofilowy na węgiel grupy karbonylowej:
Tworzy się nietrwały produkt pośredni, w którym następuje przegrupowanie z przeniesieniem aminowych atomów wodoru na tlen. Powstaje grupa HOH będąca dobrą grupą opuszczającą.
A teraz następuje drugi etap, czyli eliminacja powstałej cząsteczki wody. I tak mamy iminę.
Synteza, którą przeprowadzałem na zajęciach, przebiegała właśnie w ten sposób. Substratami reakcji był aldehyd benzoesowy i anilina. Co to za substancje?
Aldehyd benzoesowy, inaczej benzaldehyd to żółtawa, oleista ciecz o intensywnym zapachu migdałów. Nic zresztą dziwnego - występuje w naturze w pestkach owoców i w migdałach, w formie pochodnej glikozydowo-cyjankowej zwanej Amigdaliną która ulega powolnej hydrolizie, na benzaldehyd, glukozę i cyjanowodór, który zresztą - co ciekawe - również pachnie migdałowo. Rozkład ten następuje także w organizmie, na przykład w żołądku, przez co zjedzenie zbyt dużej ilości gorzkich migdałów, może mieć negatywne następstwa zdrowotne.
Anilina to najprostsza amina aromatyczna. Grupa aminowa, będąca w zasadzie cząsteczką amoniaku pozbawianą jednego z wodorów, jest połączona bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym. Przez obecność na azocie wciąż wolnej pary elektronowej anilina ma właściwości zasadowe (w ujęciu Lewisa), mogąc przyjąć proton, stąd też łatwo tworzy sole amoniowe (np. chlorowodorek aniliny). Ma postać bezbarwnej cieczy o niemiłym zapachu (specjalnie nie wąchałem, ale podobno śmierdzi rybami). Jest silną trucizną, powodującą rozpad czerwonych krwinek, może wchłaniać się przez skórę.
Gdy uczyłem się jeszcze w lubelskim technikum chemicznym, prowadząca zajęcia opowiadała nam historię uczennicy, która zajmowała się destylacją aniliny. Podczas rozbierania sprzętu niechcący oblała sobie spodnie resztką destylatu z chłodnicy, ale tylko wytarła to fartuchem i nic nie powiedziała. Dopiero w domu poczuła się słabo, a jej rodzice zauważyli, że zsiniały jej usta, co jest jednym z objawów zatrucia. Oczywiście ją odratowano. Jestem pewien, że każdy nauczyciel ma na podorędziu takie umoralniające opowieści, mające przestrzegać przed zapominaniem o regulaminie. Niektóre mogą być nawet prawdziwe.
Reakcja przebiega wedle omawianego już schematu w następujący sposób:
A teraz czas na właściwą relację:
Odmierzyłem anilinę i benzaldehyd wedle przepisu[2]:
Oba płyny wlałem do kolbki kulistej na 50 ml, po czym mieszałem przez kwadrans. Zawartość kolby przybrała kolor żółty, mętniejąc od wydzielającego się produktu. Równocześnie mieszanina zagrzała się, zaparowując kolbkę, co wyglądało tak:
Gdy minęło przepisowe 15 minut, zawartość kolby przelałem do zlewki ze spirytusem rektyfikowanym, w którym rozpuściła się, tworząc żółty roztwór. Zlewkę chłodziłem w krystalizatorze z wodę i mieszałem, czekając aż wykrystalizuje. Czekałem, aż wykrystalizuje i mieszałem i mieszałem, aż dorzuciłem do krystalizatora lodu i dalej mieszałem. Mieszałem i czekałem, i w końcu zaniepokoiłem się, że może coś nie wyszło, bo produkt dalej nie krystalizował. W końcu postanowiłem zdrapać, trąc o brzeg zlewki, osad jaki pojawił się na bagietce w miejscu gdzie krople roztworu wyparowały, i wrzucić te okruchy jako zarodki krystalizacji. Pomysł okazał się dobry, bo gdy tylko zamieszałem, zawartość zgęstniała niczym kaszka z mlekiem.
Teraz pozostawało tylko przesączyć to przez lejek Buchnera, otrzymując lekko żółtawą "kaszę":
Benzylidenoanilina to ciało stałe, o gęstości 0,956 g/cm³, nierozpuszczalną w wodzie. Działa drażniąco na skórę i błony śluzowe. inna metodą otrzymywania, może być redukcja N-benzylo-N-nitrozoaminy, co jest jednak procesem długotrwałym i mało wydajnym.[3]
Oprócz zastosowań specyficznych, np. do syntezy kompleksów, służy do otrzymywania innych związków benzylowych. Natknąłem się również na opis ekstrakcyjnego oddzielenia mikrośladów Renu z mieszanin z innymi metalami szlachetnymi, za pomocą benzyloaniliny zmieszanej z chloroformem, jako rozpuszczalnika. [4]
Edit:
Gdy po tygodniu wyjąlem preparat z szafki, okazało się, że zbrązowiał:
co mu się podobno może zdarzyć. Wydajność jednak wyszła mi dość niska, bo 50% teoretycznej, mimo to prowadzący zajęcia był zadowolony, bo związek był mu akurat potrzebny do czegoś innego.
Teoretyczna temperatura topnienia to 52 stopnie, mi zaś wyszedł przedział 49-51, co jest jeszcze dobre. Przy okazji zauważyłem, że brązowa warstewka topi się już w 46 stopniach.
---
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Alkylimino-de-oxo-bisubstitution
[2] Mieczysław Mąkosza "Synteza organiczna" PWN, Warszawa 1972r
[3] www.lookchem.com/N-Benzylideneaniline/
[4] M.M.Khosla & S.P.Rao, Analytical separation of rhenium by extraction with n-benzylaniline in chloroform from sulphuric acid media, Analytika Chimika Acta - podobną metodą ekstrahuje się inne rzadkie pierwiastki
* http://pl.wikipedia.org/wiki/Amigdalina
*http://en.wikipedia.org/wiki/Imine
Benzylidenoanilina, czy też dokładniej N-benzylidenoanilina, to związek organiczny, należący do klasy Imin, a więc związków w których atom azotu, połączony jest wiązaniem podwójnym z atomem węgla, tworząc analog grupy karboksylowej. W odróżnieniu od tlenu, azot jest trójwiązalny i wiąże jeszcze jeden podstawnik, którym może być wodór, lub grupa alkilowa - w tym ostatnim przypadku, Iminy nazywane są też zasadami Schiffa.
Zasady Schiffa są zasadami w sensie Lewisa, jako że azot posiada wolną parę elektronową, mogą zatem stać się ligandami silnie zabarwionych kompleksów z metalami ciężkimi, co pozwala wykorzystać je w kolorymetrycznym oznaczaniu tych pierwiastków.
Iminy łatwo można wytworzyć w reakcji kondensacji aldehydów lub ketonów z aminami pierwszorzędowymi. Znalazłem, że ten typ reakcji powinien być nazywany z angielska "Alkylimino-de-oksy-bisubstitution", ale w języku polskim nazwa najwyraźniej nie jest używana i nie ma swego odpowiednika[1].
Reakcja przebiega dwuetapowo:
Pierwszym etapem jest addycja nukleofilowa do węgla w grupie karbonylowej. Ponieważ tlen jest znacznie bardziej elektroujemny od węgla, następuje polaryzacja wiązania między nimi, tak, że na tlenie pojawia się cząstkowy ładunek ujemny a na węglu cząstkowy ładunek dodatni.
Aminy pierwszorzędowe posiadają wolną parę elektronową na atomie azotu, stanowiąc nukleofil - a więc odwrotnie od już omawianych elektrofili, chętnie oddające ładunek ujemny.
Następuje atak nukleofilowy na węgiel grupy karbonylowej:
Tworzy się nietrwały produkt pośredni, w którym następuje przegrupowanie z przeniesieniem aminowych atomów wodoru na tlen. Powstaje grupa HOH będąca dobrą grupą opuszczającą.
A teraz następuje drugi etap, czyli eliminacja powstałej cząsteczki wody. I tak mamy iminę.
Synteza, którą przeprowadzałem na zajęciach, przebiegała właśnie w ten sposób. Substratami reakcji był aldehyd benzoesowy i anilina. Co to za substancje?
Aldehyd benzoesowy, inaczej benzaldehyd to żółtawa, oleista ciecz o intensywnym zapachu migdałów. Nic zresztą dziwnego - występuje w naturze w pestkach owoców i w migdałach, w formie pochodnej glikozydowo-cyjankowej zwanej Amigdaliną która ulega powolnej hydrolizie, na benzaldehyd, glukozę i cyjanowodór, który zresztą - co ciekawe - również pachnie migdałowo. Rozkład ten następuje także w organizmie, na przykład w żołądku, przez co zjedzenie zbyt dużej ilości gorzkich migdałów, może mieć negatywne następstwa zdrowotne.
Anilina to najprostsza amina aromatyczna. Grupa aminowa, będąca w zasadzie cząsteczką amoniaku pozbawianą jednego z wodorów, jest połączona bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym. Przez obecność na azocie wciąż wolnej pary elektronowej anilina ma właściwości zasadowe (w ujęciu Lewisa), mogąc przyjąć proton, stąd też łatwo tworzy sole amoniowe (np. chlorowodorek aniliny). Ma postać bezbarwnej cieczy o niemiłym zapachu (specjalnie nie wąchałem, ale podobno śmierdzi rybami). Jest silną trucizną, powodującą rozpad czerwonych krwinek, może wchłaniać się przez skórę.
Gdy uczyłem się jeszcze w lubelskim technikum chemicznym, prowadząca zajęcia opowiadała nam historię uczennicy, która zajmowała się destylacją aniliny. Podczas rozbierania sprzętu niechcący oblała sobie spodnie resztką destylatu z chłodnicy, ale tylko wytarła to fartuchem i nic nie powiedziała. Dopiero w domu poczuła się słabo, a jej rodzice zauważyli, że zsiniały jej usta, co jest jednym z objawów zatrucia. Oczywiście ją odratowano. Jestem pewien, że każdy nauczyciel ma na podorędziu takie umoralniające opowieści, mające przestrzegać przed zapominaniem o regulaminie. Niektóre mogą być nawet prawdziwe.
Reakcja przebiega wedle omawianego już schematu w następujący sposób:
Anilina + Benzaldehyd = Benzylidenoanilina
Odmierzyłem anilinę i benzaldehyd wedle przepisu[2]:
Benzaldehyd
Podczas syntezy
Wykrystalizowany produkt
Benzylidenoanilina
Oprócz zastosowań specyficznych, np. do syntezy kompleksów, służy do otrzymywania innych związków benzylowych. Natknąłem się również na opis ekstrakcyjnego oddzielenia mikrośladów Renu z mieszanin z innymi metalami szlachetnymi, za pomocą benzyloaniliny zmieszanej z chloroformem, jako rozpuszczalnika. [4]
Edit:
Gdy po tygodniu wyjąlem preparat z szafki, okazało się, że zbrązowiał:
co mu się podobno może zdarzyć. Wydajność jednak wyszła mi dość niska, bo 50% teoretycznej, mimo to prowadzący zajęcia był zadowolony, bo związek był mu akurat potrzebny do czegoś innego.Teoretyczna temperatura topnienia to 52 stopnie, mi zaś wyszedł przedział 49-51, co jest jeszcze dobre. Przy okazji zauważyłem, że brązowa warstewka topi się już w 46 stopniach.
---
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Alkylimino-de-oxo-bisubstitution
[2] Mieczysław Mąkosza "Synteza organiczna" PWN, Warszawa 1972r
[3] www.lookchem.com/N-Benzylideneaniline/
[4] M.M.Khosla & S.P.Rao, Analytical separation of rhenium by extraction with n-benzylaniline in chloroform from sulphuric acid media, Analytika Chimika Acta - podobną metodą ekstrahuje się inne rzadkie pierwiastki
* http://pl.wikipedia.org/wiki/Amigdalina
*http://en.wikipedia.org/wiki/Imine
środa, 6 kwietnia 2011
Jodek reaguje z chmurą wytwarzając wodór...
Informacja, która stała się powodem napisania tej notki, jest dość stara, jednak dobrze pokazuje jak oczywista dla posiadającego minimum wiedzy chemicznej bzdura, może się szeroko rozpowszechnić w mediach bez odrobiny krytycznego podejścia ze strony redaktorów.
W 2009 roku Chiny nawiedziła susza. Przez blisko 100 dni nie padał tam deszcz, co nie zdarzało się od 36 lat. Władze zdecydowały się zatem na radykalne rozwiązanie - sztuczne sprowadzenie opadów. Polskie media opisywały rzecz tak:
W 2009 roku Chiny nawiedziła susza. Przez blisko 100 dni nie padał tam deszcz, co nie zdarzało się od 36 lat. Władze zdecydowały się zatem na radykalne rozwiązanie - sztuczne sprowadzenie opadów. Polskie media opisywały rzecz tak:
Stolica Chin przebudziła się w niedzielę pod grubą warstwą białego puchu: pierwszą w tym sezonie śnieżycę nad Pekinem wywołano sztucznie, aby przeciwdziałać skutkom długotrwałej suszy - podała oficjalna chińska agencja Xinhua.I wszystko było by w porządku gdyby nie ów akapit:
Pokrywa śniegu w większości dzielnic Pekinu pozostanie zapewne na dłużej, ponieważ nad stolicę nadciągnął w sobotę w nocy rozległy zimny front atmosferyczny.
Chiny nie po raz pierwszy zastosowały metodę sztucznego wywoływania opadów śniegu za pomocą bombardowania chmur odpowiednimi środkami chemicznymi.
(...)
W kwietniu 2007 roku chińscy naukowcy zdołali spowodować sztuczną śnieżycę w tybetańskim okręgu Nagqu, na wysokości 4500 metrów n.p.m. w celu złagodzenia skutków suszy na najwyżej położonym płaskowyżu świata. Opady sprawiły, że wyschnięte pastwiska w tym rejonie znów się zazieleniły.[1]
W lutym tego roku, po przeszło 100 dniach suszy, z 28 wyrzutni rozstawionych w mieście wystrzelono ponad 500 ładunków jodku srebra o rozmiarach naboju karabinowego, aby wywołać reakcję chemiczną: w kontakcie z chmurami uwalnia on wodór, ten zaś łącząc się z tlenem atmosferycznym powoduje, zależnie od temperatury, opady deszczu lub śnieguZaraz, zaraz... Jodek reaguje z chmurą i wytwarza wodór? To bardzo ciekawe. Spróbujmy to przedstawić po chemicznemu:
AgJ + Chmura = H2
H2 + O2 = deszcz
H2 + O2 = deszcz
Rzeczywiście, bardzo proste wyjaśnienie. Gdyby to była prawda.
Żeby to jednak wyjaśnić, najpierw przedstawię nasz związek:
Jodek Srebra, AgI to nieorganiczny związek srebra, mający postać jasnożółtego, ciemniejącego na świetle proszku, praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie. Łatwo można go otrzymać, dodając jodek potasu do roztworu azotanu (V) srebra. Wytrąca się wówczas pod postacią kłaczkowatego, lekko żółtawego osadu, częściowo rozpuszczającego się w nadmiarze jodków wskutek tworzenia rozpuszczalnego kompleksu AgI2-. Własności te wykorzystuje się w analizie jakościowej.
Jak już powiedziałem jest nierozpuszczalny w wodzie, i nie reaguje z nią. Zatem wstrzelony do chmury, będącej przecież zawiesiną kropelek wody, nie wywoła chemicznej reakcji i nie rozłoży wodę na tlen i wodór. Gdyby nawet, to owo "łączenie się wodoru z tlenem" przebiegało by gwałtownie - mieszanina obu gazów ma właściwości wybuchowe.
Dlaczego zatem stosuje się go w zasiewie chmur? AgI ma strukturę krystaliczną bardzo podobną do struktury lodu, dlatego może stać się dla niego zarodkiem krystalizacji. Kryształ jodku staje się niejako rusztowaniem dla kryształu lodu. Gdy w chmurę zawierającą przechłodzoną wodę, a więc wodę w stanie ciekłym poniżej temperatury zamarzania, co zdarza się gdy jest wolna od zanieczyszczeń; wprowadzimy pył jodku srebra, to każdy kryształek połączy się z kropelką wody i zainicjuje jej zamarznięcie. Powstałe kryształki lodu łącząc się z innymi kropelkami również je zamrożą, tym samym w chmurze szybko rośnie liczba nowych jąder krystalizacji, te zaś, oblepiane kolejnymi kropelkami, stają się coraz cięższe i opadają, stopniowo pochłaniając następne kropelki i rosnąc.
Jeśli temperatura w niższych warstwach chmury jest dodatnia, kryształki topią się, stając się kroplami deszczu. Jeśli temperatura jest ujemna, spada śnieg. Świetna grafika:
Na jedno zasianie wystarcza kilka gram związku, więc ewentualne toksyczne działanie soli srebra jest minimalne. Obecnie próbuje się też innych substancji higroskopijnych, na przykład soli kamiennej, co pozwala na wywołanie opadu z chmury nie zawierającej przechłodzonej wody. Natomiast sztucznych chmur deszczowych się nie wytwarza.
Właściwości jodku srebra odkrył w latach 40. chemik Bernard Vonnegutt - brat amerykańskiego pisarza Kurta Vonneguta, autora humorystycznych powieści z których najbardziej znana jest "Rzeźnia numer 5" (polecam). Niektórzy wiążą ten fakt z jego powieścią "Kocia kołyska", gdzie jeden z bohaterów, Hoeniker, stwarza alternatywną odmianę krystaliczną wody Lód-9, zamarzającą w temperaturze pokojowej, której wrzucenie do morza spowodowałoby zamrożenie oceanów i wielką katastrofę.
W lutym tego roku Chińczycy ponownie zasiewali deszcz, tym razem walcząc z suszą największą od 200 lat. Notatkę z PAP, z literówką:
------
Źrodła:
[1] http://wiadomosci.wp.pl/kat,18032,title,Caly-Pekin-przykryty-sztucznym-sniegiem,wid,11651857
[2] http://fakty.interia.pl/swiat/news/chiny-zasiewaja-chmury-susza-najgorsza-od-200-lat,1595433
* http://pl.wikipedia.org/wiki/Zasiewanie_chmur
* http://en.wikipedia.org/wiki/Silver_iodide
Żeby to jednak wyjaśnić, najpierw przedstawię nasz związek:
Jodek Srebra, AgI to nieorganiczny związek srebra, mający postać jasnożółtego, ciemniejącego na świetle proszku, praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie. Łatwo można go otrzymać, dodając jodek potasu do roztworu azotanu (V) srebra. Wytrąca się wówczas pod postacią kłaczkowatego, lekko żółtawego osadu, częściowo rozpuszczającego się w nadmiarze jodków wskutek tworzenia rozpuszczalnego kompleksu AgI2-. Własności te wykorzystuje się w analizie jakościowej.
Jak już powiedziałem jest nierozpuszczalny w wodzie, i nie reaguje z nią. Zatem wstrzelony do chmury, będącej przecież zawiesiną kropelek wody, nie wywoła chemicznej reakcji i nie rozłoży wodę na tlen i wodór. Gdyby nawet, to owo "łączenie się wodoru z tlenem" przebiegało by gwałtownie - mieszanina obu gazów ma właściwości wybuchowe.
Dlaczego zatem stosuje się go w zasiewie chmur? AgI ma strukturę krystaliczną bardzo podobną do struktury lodu, dlatego może stać się dla niego zarodkiem krystalizacji. Kryształ jodku staje się niejako rusztowaniem dla kryształu lodu. Gdy w chmurę zawierającą przechłodzoną wodę, a więc wodę w stanie ciekłym poniżej temperatury zamarzania, co zdarza się gdy jest wolna od zanieczyszczeń; wprowadzimy pył jodku srebra, to każdy kryształek połączy się z kropelką wody i zainicjuje jej zamarznięcie. Powstałe kryształki lodu łącząc się z innymi kropelkami również je zamrożą, tym samym w chmurze szybko rośnie liczba nowych jąder krystalizacji, te zaś, oblepiane kolejnymi kropelkami, stają się coraz cięższe i opadają, stopniowo pochłaniając następne kropelki i rosnąc.
Jeśli temperatura w niższych warstwach chmury jest dodatnia, kryształki topią się, stając się kroplami deszczu. Jeśli temperatura jest ujemna, spada śnieg. Świetna grafika:
Zasiew chmur z powietrza i lądu
Właściwości jodku srebra odkrył w latach 40. chemik Bernard Vonnegutt - brat amerykańskiego pisarza Kurta Vonneguta, autora humorystycznych powieści z których najbardziej znana jest "Rzeźnia numer 5" (polecam). Niektórzy wiążą ten fakt z jego powieścią "Kocia kołyska", gdzie jeden z bohaterów, Hoeniker, stwarza alternatywną odmianę krystaliczną wody Lód-9, zamarzającą w temperaturze pokojowej, której wrzucenie do morza spowodowałoby zamrożenie oceanów i wielką katastrofę.
W lutym tego roku Chińczycy ponownie zasiewali deszcz, tym razem walcząc z suszą największą od 200 lat. Notatkę z PAP, z literówką:
Pociski z jodkiem srebra opalono zarówno z samolotu, jak i z ziemi.. [2]przedrukowały wszystkie media.
------
Źrodła:
[1] http://wiadomosci.wp.pl/kat,18032,title,Caly-Pekin-przykryty-sztucznym-sniegiem,wid,11651857
[2] http://fakty.interia.pl/swiat/news/chiny-zasiewaja-chmury-susza-najgorsza-od-200-lat,1595433
* http://pl.wikipedia.org/wiki/Zasiewanie_chmur
* http://en.wikipedia.org/wiki/Silver_iodide
sobota, 2 kwietnia 2011
Radon, czyli radioaktywność w każdym domu
Następną notkę na blogu chciałem poświęcić na omówienie "naturalnych i ziołowych" preparatów, mających nie zawierać związków chemicznych, ale jak to bywa, w ręce wpadł mi temat bardziej bieżący.
Rozmawiałem ze znajomą. Żart o tym, że nadzwyczaj tanie truskawki ze sklepu pewnie były sprowadzone z Japonii, sprowokował dyskusję na temat rozmaitych newsów medialnych. "Tyle się naoglądałam w internecie filmów o różnych truciznach we wszystkim, o skażeniu, że głowa mała. Że aspartam, że konserwanty czy coś" - wyznała. Ja na to wyraziłem opinię o rozmaitych panikarzach z "University of Youtube", którzy głośno protestują wobec czegoś co akurat jest na topie, a nie chce im się sprawdzać, czy na ich podwórku nie dzieje się aby coś gorszego. I nie chodzi mi o ludzi podpisującymi się pod ekologicznymi listami poparcia, który potem palą śmieciami w piecu - to norma. Nikt na przykład nie krzyczy i nie drży z przerażenia - rzekłem - że większe napromieniowanie niż katastrofa na drugim końcu świata, wywołać może zejście do piwnicy. Bo tam się gromadzi Radon, a on jest promieniotwórczy, wychodzi w ziemi; że uwalnia się z płyt betonowo-popiołowych...
- Radon?
- No, taki promieniotwórczy gaz...
W tym momencie zrozumiałem, że jeśli o takich rzeczach się powszechnie nie mówi, to się i o nich powszechnie nie wie, o czym przekonało mnie zdumienie jakie wykwitło na jej twarzy.
Jeśli o takich sprawach się nie wie, to się powinno zacząć o nich mówić. Albo pisać. A ponieważ Radon jest pierwiastkiem i to w dodatku chemicznym to idealnie pasuje do tego, aby o nim na moim blogu opowiedzieć.
A zatem przedstawmy naszego bohatera:
Radon jest gazowym pierwiastkiem chemicznym z grupy Helowców, o liczbie atomowej 86, i jak każdy pierwiastek położony za ołowiem w układzie okresowym nie posiada trwałych izotopów. Wszystkie są promieniotwórcze i krótkożyjące. Należy do gazów szlachetnych, bezbarwnych, bezwonnych i pozbawionych smaku, nadzwyczaj niechętnie wchodzących w jakiekolwiek reakcje chemiczne, choć ostatnie lata pokazały, że czasem jednak zachodzą z nimi drobne mezalianse. Przykładowo radon już w temperaturze pokojowej tworzy fluorki, co wiąże się z dostarczeniem fluorowi energii aktywacji powstającej przy rozpadzie. Z uwagi na bardzo krótki czas półtrwania jego chemia jest raczej słabo zbadana, zwłaszcza że jego związki ulegają rozkładowi pod wpływem własnej radioaktywności.
Najtrwalszym izotopem jest Radon-222, o czasie półtrwania 3,6 dnia - oznacza to, że z każdego grama po 3,6 dnia zostaje połowa, po następnym takim okresie zostaje ćwierć grama, po kolejnym jedna ósma i tak dalej. Po miesiącu zostają ślady.
Radon powstaje w toku naturalnych przemian promieniotwórczych, jako element naturalnego szeregu przemian promieniotwórczych (szereg uranowo-radowy). Związki Uranu są rozproszone w skorupie ziemskiej, niewielkie ilości zawierają minerały ilaste, większe granity i bazalty. W wyniku rozpadu uranu powstają kolejne izotopy promieniotwórcze, aż do Radu nad którego wydzieleniem trudniła się nasza Skłodowska. Rad, z okresem półtrwania 1600 lat, zamienia się w Radon.
W roku 1900 Ernst Friedrich Dorn, badający przemiany promieniotwórcze, zwrócił uwagę na gazy wydzielające się z preparatów Toru i Radu, co skądinąd objaśniało zauważony już wcześniej fakt utraty masy próbek soli radowych. Później świetny chemik Ruthenford potwierdził spetroskopowo, że oba gazy stanowią jeden pierwiastek. Owo "promieniotwórcze powietrze madame Curie"[1] nazwane zostało początkowo Emanacją, i nazwa taka funkcjonowała jeszcze dłuższy czas, aż wreszcie wyparła ją nazwa nadana najtrwalszemu izotopowi.
No dobrze, jest sobie taki pierwiastek i co nam do tego? A to chociażby, że wydzielając się z gleby gromadzi się w naszych domach gdzie codziennie wdychamy go z powietrzem, zaś znalazłszy się w płucach jak gdyby nigdy nic napromieniowuje okoliczną tkankę, doprowadzając do jej uszkodzenia. A warto przypomnieć, że promieniowanie jonizujące należy do najważniejszych czynników kancerogennych. Według wyliczeń amerykańskiej agencji ochrony środowiska (EPA) narażenie na radon stanowi drugą, po paleniu papierosów, przyczynę raka płuc w Stanach Zjednoczonych, skutkując około 21 tyś. zgonów rocznie (wobec prawie 160 tyś. zgonów wśród palaczy), w tym 2900 u osób nigdy nie palących. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ocenia, że radon odpowiada za 15 % raków płuc na świecie.[2] Niestety nie znalazłem podobnych wyliczeń dla Polski, choć podejrzewam że procentowo dane są podobne. U palaczy narażonych na radon, oddziaływanie a więc i ryzyko choroby jest kilkukrotnie większe, większe niż ze względu na sam tytoń, bowiem oddziaływania obu czynników nakładają się na siebie. Badania z Francji sugerują ponadto, że radon w wodzie pitnej, może wpływać na częstość występowania białaczki.
Jak radon przedostaje się do mieszkań? Głównym źródłem jest ziemia, z której przez różne szczeliny i pory wydostaje się na powierzchnię. W miejscach przebiegu uskoków i podobnych nieciągłości, również tam, gdzie spoistość gruntu została naruszona pracami górniczymi, jego wydzielanie jest większe. Wielkość wydzielania jest też zależna od rodzaju podłoża - w podłożu ze skał osadowych radonu jest mało, natomiast w kamienistej glebie terenów podgórskich jest o dużo. Ciekawy przypadek zachodzi w Stanach Zjednoczonych, gdzie najwyższe stężenia notuje się w równinnym stanie Iowa. Przyczyną jest tu duża ilość granitowych głazów naniesionych przez lodowiec, zwiększająca aktywność gleby. Nie znalazłem informacji, czy podobny efekt występuje na Suwalszczyźnie i Warmii, gdzie ilość złożonych eratyków jest doprawdy ogromna.
Radon w mieszkaniach w USA
Ponieważ radon jest gazem 8 razy cięższym od powietrza, najchętniej gromadzi się w zagłębieniach terenu i piwnicach, do których przedostaje się przez szczeliny i pory ścian (każdy, komu wybijająca ze ścian woda zalała piwnicę, wie jak dużo może przez nie przelatywać). Stamtąd, powodu różnic ciśnienia i przeciągów, może się przemieszczać w górę, do części mieszkalnych. W ciągu kilkunastu godzin jego stężenie osiąga maksymalny poziom. Szybko podlega rozpadowi wydzielając silnie jonizujące promieniowanie alfa, przemieniając się w szereg nietrwałych pierwiastków, o czasach półtrwania rzędu kilkunastu minut. Ostatecznie najgroźniejsze są jednak izotopy Ołowiu-210 i Polonu-210 o czasach półtrwania odpowiednio 5 i 160 dni. Mają postać stałych cząstek, łatwo gromadzących się w kurzu i osadzających się w płucach. Również są promieniotwórcze - w sumie zatem można by powiedzieć, że Radon to trucizna, która truje kilka razy. Ponieważ ogólne stężenie izotopów jest zbyt małe, aby określać je w ilościowy sposób, zwykle podaje się ilość rozpadów promieniotwórczych w metrze sześciennym powietrza w ciągu sekundy - jeden taki rozpad to jeden Bekerel - 1 Bq / m 3 .
A jak to wygląda w Polsce? Na nizinach stężenia są raczej niskie, średnia krajowa to 10-40 Bq/m³, jednak na terenach podgórskich zwiększa się, najwyższą koncentrację wykazując w Sudetach.
Niektóre wyniki są zatrważające:
Maksymalna dopuszczalna norma to 200 Bq/m³, w niektóre badania wykazywały jeszcze wyższe stężenia w piwnicach - dlatego postawiona na początku teza, ze zejście do piwnicy może być groźniejsze niż katastrofa w Japonii jest w pełni uzasadniona. Wedle najnowszego komunikatu Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, stężenie radioaktywnego jodu pochodzącego z Fukushimy, w dniu 30 marca, wyniosło 8,3 milibekereli na metr sześcienny powietrza nad Polską.[4] Mili to jedna tysięczna. Zatem "katastrofa na drugim końcu świata" wywołała skażenie rzędu 0,0083 Bq/m³, tysiące razy mniejsze od przeciętnego skażenia piwnic, i kilka milionów mniejsze od najwyższych notowanych w Polsce wartości. I kto dziś pójdzie po konfitury?
Problemem w okolicach Kotliny Jeleniogórskiej jest też radoczynna woda pitna. Przykładem mogą być Janowice Wielkie, w których ujęcie wody umieszczono w dawnej kopalni uranu. Pierwotnie zakładano zainstalowanie aparatury do odgazowania wody, lecz ostatecznie zrezygnowano z niej. Alarm podniósł dopiero Grzegorz Prokop, którego 10 letnia córka nagle zachorowała na chłoniaka - groźny nowotwór układu limfatycznego. Zawartość radonu w wodzie przekraczała tam kilkukrotnie zalecane normy, zaś ulatniając się np. podczas prysznicu, zamieniał łazienkę w domową komorę gazową. Dopiero po tym odpowiednie urządzenie zostało tam zamontowane.
Podobnie rzecz wygląda za granicą. W USA w ok. 14 procent mieszkań przekroczone są normy zawartości. Głośny stał się przypadek Stanleya Watarsa, pracownika elektrowni atomowej, u którego w 1984 roku czujniki promieniowania wykryły duże skażenie. Ponieważ w samym zakładzie nie doszło do żadnych awarii, było jasne, że źródło musiało znajdować się poza nim. Ostatecznie stwierdzono, że źródłem tym był dom pana Watarsa, a dokładnie zaradonowana piwnica. Oceniono ze wpływ wykrytego stężenia odpowiadał by wpływowi 135 papierosów wypalonych dziennie.
Jaki jest najlepszy sposób na radioaktywny gaz? Wietrzenie. To zaskakujące, ale jest to prosty i skuteczny sposób. Niestety w wielu polskich domach ze złą izolacją cieplną, mieszkańcy chronią się zimą przed mrozem takimi środkami, jak szczelne, plastikowe okna i zaklejone wywietrzniki, co prócz licznych tragedii związanych z czadem ulatniającym się z piecyków gazowych, wpływa też na zwiększenie zawartości Rn-222 w powietrzu domowym.
Temat popularnych zagrożeń promieniotwórczy jest jednak znacznie szerszy. Pewne ilości radonu mogą się też wydzielać z materiałów budowlanych - między innymi dlatego skały granitowe nie są zalecane w budownictwie mieszkaniowym, nawet na wykończenia.
Mało znana jest też dość duża aktywność popiołów pozostałych po spaleniu węgla, które jeszcze do niedawna były traktowane jak odpady niebezpieczne. Niestety popioły lotne i żużle często są używane jako dodatek do betonu i do wyrobu cegieł a nawet do naprawy dróg. Co prawda dane wskazują, że mimo dużego podwyższenia emisji, nie przekracza ona norm, ale mam wrażenie, że nie brano tu pod uwagę efektu łącznej emisji ze źródeł naturalnych i ze ścian, dlatego powszechność wykorzystywania takich materiałów, jest dla mnie niepokojąca.
Lutowy "Świat Nauki" dorzuca do naszych rozważań jeszcze jeden wątek [5], który pokrótce omówię. Otóż papierosy, oprócz setek innych szkodliwych związków, zawierają omawiany już Polon. Skąd się tam wziął? Pola tytoniu nawożone są nawozami fosforowymi, zawierającymi zwykle domieszki uranu. Szczególnie dużo zawiera go Tomasyna, będące wszakże zmielonym żużlem powstałym podczas świeżenia stali w metodzie Thomasa. Z uranu powstaje nasz radon, a z niego stałe izotopy potomne, które osadzają się na włochatych liściach tytoniu. Ok. 70% Polonu jest wydzielane wraz z dymem, a stamtąd trafia do płuc palaczy. Ocenia się że sam polon w dymie papierosowym, może odpowiadać za 2% raków płuc u palaczy.
Papieros też groźny
Jak zmniejszyć to ryzyko? Można używać specjalnych mieszanek nawozów, z mniejszą ilością uranu, ale byłyby ona za drogie. Można też płukać zebrane liście w odpowiednich roztworach, ale to również podwyższyło by ceny, podobnie jak hodowla bezwłosych odmian. Musiały by się na to zgodzić koncerny tytoniowe, ale z tym nie jest dobrze. Polon w tytoniu wykryto w latach 60. i wiadomo że dotychczas informacje o skali zagrożenie były ukrywane, zaś silny lobbing firm papierosowych blokował kolejne publikacje na ten temat. Spisek wielkich firm? Nieuczciwy sposób dbania o interesy? Nazywajcie to sobie jak chcecie. Ja nie palę i Wam też nie radzę.
Kończę mój przydługi artykuł. Nie straszenie a informowanie było jego celem. Następne wpisy porzucą (choć nie do końca) tematykę promieniowania, i może znajdzie się tam coś budzącego raczej rozbawienie niż niepokój.
A teraz otwórzcie szeroko okno, przewietrzcie mieszkanie, i pomyślcie o wiośnie, która właśnie nadchodzi, a od razu zrobi się wam lepiej.
-------
Przypisy i źródła:
[1] - określenie, jako cytat, znalazłem w jednej z książek, niestety nie pamiętam jakiej.
[2] http://www.epa.gov/radon/
[3] http://www.halat.pl/radon.html - dużo artykułów na ten temat
[4] http://paa.gov.pl/ -
[5] Brianna Rego, Promieniotwórczy dymek, Świat Nauki nr. 2 2011
* http://en.wikipedia.org/wiki/Radon
Edit: najnowszy komunikat PAA podaje, że stężenie radioaktywnego jodu-131 nad Polską zmalało dziesięciokrotnie, i w dniu 4 kwietnia wahało się między 800 a 200 mikrobekereli (Kraków-Gdynia). Mikro to jedna milionowa, a więc zakres 0,0008-0,0002 Bq/m³.
Edit 2: wg. PAA skażenie radioaktywnym jodem nad Polską nadal spada, i dla okresu pomiarowego 07-11 kwietnia wynosiło 130 - 360 mikrobekereli na metr sześcienny (0,00036-0,00013 Bq/m³)
Rozmawiałem ze znajomą. Żart o tym, że nadzwyczaj tanie truskawki ze sklepu pewnie były sprowadzone z Japonii, sprowokował dyskusję na temat rozmaitych newsów medialnych. "Tyle się naoglądałam w internecie filmów o różnych truciznach we wszystkim, o skażeniu, że głowa mała. Że aspartam, że konserwanty czy coś" - wyznała. Ja na to wyraziłem opinię o rozmaitych panikarzach z "University of Youtube", którzy głośno protestują wobec czegoś co akurat jest na topie, a nie chce im się sprawdzać, czy na ich podwórku nie dzieje się aby coś gorszego. I nie chodzi mi o ludzi podpisującymi się pod ekologicznymi listami poparcia, który potem palą śmieciami w piecu - to norma. Nikt na przykład nie krzyczy i nie drży z przerażenia - rzekłem - że większe napromieniowanie niż katastrofa na drugim końcu świata, wywołać może zejście do piwnicy. Bo tam się gromadzi Radon, a on jest promieniotwórczy, wychodzi w ziemi; że uwalnia się z płyt betonowo-popiołowych...
- Radon?
- No, taki promieniotwórczy gaz...
W tym momencie zrozumiałem, że jeśli o takich rzeczach się powszechnie nie mówi, to się i o nich powszechnie nie wie, o czym przekonało mnie zdumienie jakie wykwitło na jej twarzy.
Jeśli o takich sprawach się nie wie, to się powinno zacząć o nich mówić. Albo pisać. A ponieważ Radon jest pierwiastkiem i to w dodatku chemicznym to idealnie pasuje do tego, aby o nim na moim blogu opowiedzieć.
A zatem przedstawmy naszego bohatera:
Radon jest gazowym pierwiastkiem chemicznym z grupy Helowców, o liczbie atomowej 86, i jak każdy pierwiastek położony za ołowiem w układzie okresowym nie posiada trwałych izotopów. Wszystkie są promieniotwórcze i krótkożyjące. Należy do gazów szlachetnych, bezbarwnych, bezwonnych i pozbawionych smaku, nadzwyczaj niechętnie wchodzących w jakiekolwiek reakcje chemiczne, choć ostatnie lata pokazały, że czasem jednak zachodzą z nimi drobne mezalianse. Przykładowo radon już w temperaturze pokojowej tworzy fluorki, co wiąże się z dostarczeniem fluorowi energii aktywacji powstającej przy rozpadzie. Z uwagi na bardzo krótki czas półtrwania jego chemia jest raczej słabo zbadana, zwłaszcza że jego związki ulegają rozkładowi pod wpływem własnej radioaktywności.
Najtrwalszym izotopem jest Radon-222, o czasie półtrwania 3,6 dnia - oznacza to, że z każdego grama po 3,6 dnia zostaje połowa, po następnym takim okresie zostaje ćwierć grama, po kolejnym jedna ósma i tak dalej. Po miesiącu zostają ślady.
Radon powstaje w toku naturalnych przemian promieniotwórczych, jako element naturalnego szeregu przemian promieniotwórczych (szereg uranowo-radowy). Związki Uranu są rozproszone w skorupie ziemskiej, niewielkie ilości zawierają minerały ilaste, większe granity i bazalty. W wyniku rozpadu uranu powstają kolejne izotopy promieniotwórcze, aż do Radu nad którego wydzieleniem trudniła się nasza Skłodowska. Rad, z okresem półtrwania 1600 lat, zamienia się w Radon.
W roku 1900 Ernst Friedrich Dorn, badający przemiany promieniotwórcze, zwrócił uwagę na gazy wydzielające się z preparatów Toru i Radu, co skądinąd objaśniało zauważony już wcześniej fakt utraty masy próbek soli radowych. Później świetny chemik Ruthenford potwierdził spetroskopowo, że oba gazy stanowią jeden pierwiastek. Owo "promieniotwórcze powietrze madame Curie"[1] nazwane zostało początkowo Emanacją, i nazwa taka funkcjonowała jeszcze dłuższy czas, aż wreszcie wyparła ją nazwa nadana najtrwalszemu izotopowi.
No dobrze, jest sobie taki pierwiastek i co nam do tego? A to chociażby, że wydzielając się z gleby gromadzi się w naszych domach gdzie codziennie wdychamy go z powietrzem, zaś znalazłszy się w płucach jak gdyby nigdy nic napromieniowuje okoliczną tkankę, doprowadzając do jej uszkodzenia. A warto przypomnieć, że promieniowanie jonizujące należy do najważniejszych czynników kancerogennych. Według wyliczeń amerykańskiej agencji ochrony środowiska (EPA) narażenie na radon stanowi drugą, po paleniu papierosów, przyczynę raka płuc w Stanach Zjednoczonych, skutkując około 21 tyś. zgonów rocznie (wobec prawie 160 tyś. zgonów wśród palaczy), w tym 2900 u osób nigdy nie palących. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ocenia, że radon odpowiada za 15 % raków płuc na świecie.[2] Niestety nie znalazłem podobnych wyliczeń dla Polski, choć podejrzewam że procentowo dane są podobne. U palaczy narażonych na radon, oddziaływanie a więc i ryzyko choroby jest kilkukrotnie większe, większe niż ze względu na sam tytoń, bowiem oddziaływania obu czynników nakładają się na siebie. Badania z Francji sugerują ponadto, że radon w wodzie pitnej, może wpływać na częstość występowania białaczki.
Jak radon przedostaje się do mieszkań? Głównym źródłem jest ziemia, z której przez różne szczeliny i pory wydostaje się na powierzchnię. W miejscach przebiegu uskoków i podobnych nieciągłości, również tam, gdzie spoistość gruntu została naruszona pracami górniczymi, jego wydzielanie jest większe. Wielkość wydzielania jest też zależna od rodzaju podłoża - w podłożu ze skał osadowych radonu jest mało, natomiast w kamienistej glebie terenów podgórskich jest o dużo. Ciekawy przypadek zachodzi w Stanach Zjednoczonych, gdzie najwyższe stężenia notuje się w równinnym stanie Iowa. Przyczyną jest tu duża ilość granitowych głazów naniesionych przez lodowiec, zwiększająca aktywność gleby. Nie znalazłem informacji, czy podobny efekt występuje na Suwalszczyźnie i Warmii, gdzie ilość złożonych eratyków jest doprawdy ogromna.
Ponieważ radon jest gazem 8 razy cięższym od powietrza, najchętniej gromadzi się w zagłębieniach terenu i piwnicach, do których przedostaje się przez szczeliny i pory ścian (każdy, komu wybijająca ze ścian woda zalała piwnicę, wie jak dużo może przez nie przelatywać). Stamtąd, powodu różnic ciśnienia i przeciągów, może się przemieszczać w górę, do części mieszkalnych. W ciągu kilkunastu godzin jego stężenie osiąga maksymalny poziom. Szybko podlega rozpadowi wydzielając silnie jonizujące promieniowanie alfa, przemieniając się w szereg nietrwałych pierwiastków, o czasach półtrwania rzędu kilkunastu minut. Ostatecznie najgroźniejsze są jednak izotopy Ołowiu-210 i Polonu-210 o czasach półtrwania odpowiednio 5 i 160 dni. Mają postać stałych cząstek, łatwo gromadzących się w kurzu i osadzających się w płucach. Również są promieniotwórcze - w sumie zatem można by powiedzieć, że Radon to trucizna, która truje kilka razy. Ponieważ ogólne stężenie izotopów jest zbyt małe, aby określać je w ilościowy sposób, zwykle podaje się ilość rozpadów promieniotwórczych w metrze sześciennym powietrza w ciągu sekundy - jeden taki rozpad to jeden Bekerel - 1 Bq / m 3 .
A jak to wygląda w Polsce? Na nizinach stężenia są raczej niskie, średnia krajowa to 10-40 Bq/m³, jednak na terenach podgórskich zwiększa się, najwyższą koncentrację wykazując w Sudetach.
Niektóre wyniki są zatrważające:
Badania prowadzone przez Państwowy Zakład Higieny wykazały najwyższe stężenia w miejscowościach województwa jeleniogórskiego, gdzie natrafiono na piwnice z promieniowaniem 2837,9 bekereli, czyli przewyższającym nowo przyjęte wskaźniki aż czternastokrotnie! Maksymalna dawka zanotowana w piwnicach w Krośnieńskiem to 1652,3 bekereli, w Wałbrzyskiem - 784,4 bekereli, natomiast na Górnym Śląsku - 366,3 bekereli. Biorąc pod uwagę zasięg pomiarów, można śmiało przypuszczać, że są miejsca, gdzie promieniowanie jest jeszcze wyższe. [3]
Maksymalna dopuszczalna norma to 200 Bq/m³, w niektóre badania wykazywały jeszcze wyższe stężenia w piwnicach - dlatego postawiona na początku teza, ze zejście do piwnicy może być groźniejsze niż katastrofa w Japonii jest w pełni uzasadniona. Wedle najnowszego komunikatu Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, stężenie radioaktywnego jodu pochodzącego z Fukushimy, w dniu 30 marca, wyniosło 8,3 milibekereli na metr sześcienny powietrza nad Polską.[4] Mili to jedna tysięczna. Zatem "katastrofa na drugim końcu świata" wywołała skażenie rzędu 0,0083 Bq/m³, tysiące razy mniejsze od przeciętnego skażenia piwnic, i kilka milionów mniejsze od najwyższych notowanych w Polsce wartości. I kto dziś pójdzie po konfitury?
Problemem w okolicach Kotliny Jeleniogórskiej jest też radoczynna woda pitna. Przykładem mogą być Janowice Wielkie, w których ujęcie wody umieszczono w dawnej kopalni uranu. Pierwotnie zakładano zainstalowanie aparatury do odgazowania wody, lecz ostatecznie zrezygnowano z niej. Alarm podniósł dopiero Grzegorz Prokop, którego 10 letnia córka nagle zachorowała na chłoniaka - groźny nowotwór układu limfatycznego. Zawartość radonu w wodzie przekraczała tam kilkukrotnie zalecane normy, zaś ulatniając się np. podczas prysznicu, zamieniał łazienkę w domową komorę gazową. Dopiero po tym odpowiednie urządzenie zostało tam zamontowane.
Podobnie rzecz wygląda za granicą. W USA w ok. 14 procent mieszkań przekroczone są normy zawartości. Głośny stał się przypadek Stanleya Watarsa, pracownika elektrowni atomowej, u którego w 1984 roku czujniki promieniowania wykryły duże skażenie. Ponieważ w samym zakładzie nie doszło do żadnych awarii, było jasne, że źródło musiało znajdować się poza nim. Ostatecznie stwierdzono, że źródłem tym był dom pana Watarsa, a dokładnie zaradonowana piwnica. Oceniono ze wpływ wykrytego stężenia odpowiadał by wpływowi 135 papierosów wypalonych dziennie.
Jaki jest najlepszy sposób na radioaktywny gaz? Wietrzenie. To zaskakujące, ale jest to prosty i skuteczny sposób. Niestety w wielu polskich domach ze złą izolacją cieplną, mieszkańcy chronią się zimą przed mrozem takimi środkami, jak szczelne, plastikowe okna i zaklejone wywietrzniki, co prócz licznych tragedii związanych z czadem ulatniającym się z piecyków gazowych, wpływa też na zwiększenie zawartości Rn-222 w powietrzu domowym.
Temat popularnych zagrożeń promieniotwórczy jest jednak znacznie szerszy. Pewne ilości radonu mogą się też wydzielać z materiałów budowlanych - między innymi dlatego skały granitowe nie są zalecane w budownictwie mieszkaniowym, nawet na wykończenia.
Mało znana jest też dość duża aktywność popiołów pozostałych po spaleniu węgla, które jeszcze do niedawna były traktowane jak odpady niebezpieczne. Niestety popioły lotne i żużle często są używane jako dodatek do betonu i do wyrobu cegieł a nawet do naprawy dróg. Co prawda dane wskazują, że mimo dużego podwyższenia emisji, nie przekracza ona norm, ale mam wrażenie, że nie brano tu pod uwagę efektu łącznej emisji ze źródeł naturalnych i ze ścian, dlatego powszechność wykorzystywania takich materiałów, jest dla mnie niepokojąca.
Lutowy "Świat Nauki" dorzuca do naszych rozważań jeszcze jeden wątek [5], który pokrótce omówię. Otóż papierosy, oprócz setek innych szkodliwych związków, zawierają omawiany już Polon. Skąd się tam wziął? Pola tytoniu nawożone są nawozami fosforowymi, zawierającymi zwykle domieszki uranu. Szczególnie dużo zawiera go Tomasyna, będące wszakże zmielonym żużlem powstałym podczas świeżenia stali w metodzie Thomasa. Z uranu powstaje nasz radon, a z niego stałe izotopy potomne, które osadzają się na włochatych liściach tytoniu. Ok. 70% Polonu jest wydzielane wraz z dymem, a stamtąd trafia do płuc palaczy. Ocenia się że sam polon w dymie papierosowym, może odpowiadać za 2% raków płuc u palaczy.
Kończę mój przydługi artykuł. Nie straszenie a informowanie było jego celem. Następne wpisy porzucą (choć nie do końca) tematykę promieniowania, i może znajdzie się tam coś budzącego raczej rozbawienie niż niepokój.
A teraz otwórzcie szeroko okno, przewietrzcie mieszkanie, i pomyślcie o wiośnie, która właśnie nadchodzi, a od razu zrobi się wam lepiej.
-------
Przypisy i źródła:
[1] - określenie, jako cytat, znalazłem w jednej z książek, niestety nie pamiętam jakiej.
[2] http://www.epa.gov/radon/
[3] http://www.halat.pl/radon.html - dużo artykułów na ten temat
[4] http://paa.gov.pl/ -
[5] Brianna Rego, Promieniotwórczy dymek, Świat Nauki nr. 2 2011
* http://en.wikipedia.org/wiki/Radon
Edit: najnowszy komunikat PAA podaje, że stężenie radioaktywnego jodu-131 nad Polską zmalało dziesięciokrotnie, i w dniu 4 kwietnia wahało się między 800 a 200 mikrobekereli (Kraków-Gdynia). Mikro to jedna milionowa, a więc zakres 0,0008-0,0002 Bq/m³.
Edit 2: wg. PAA skażenie radioaktywnym jodem nad Polską nadal spada, i dla okresu pomiarowego 07-11 kwietnia wynosiło 130 - 360 mikrobekereli na metr sześcienny (0,00036-0,00013 Bq/m³)