Сухая вода: миф или реальность?

Сухая вода... Звучит как оксюморон, не правда ли? Как вода может быть сухой? Однако в последние десятилетия появилось уникальное вещество, которое по своим свойствам больше напоминает пудру или порошок, чем обычную воду, но при этом на 95% состоит из H₂O. Заинтригованы? Тогда давайте разбираться, что же это такое - сухая вода и миф ли это или реальность.

История открытия

Впервые идея создания "сухой воды" появилась в далеком 1968 году. Ученые экспериментировали с соединением кремния и воды и обнаружили любопытные свойства получающейся смеси.

В 1968 году появилось новое состояние — это сухая вода под названием Novek

При смешивании порошкообразного диоксида кремния и воды в соотношении 5 к 95 со скоростью вращения более 10000 оборотов в минуту, получалась однородная масса, напоминающая взбитые сливки. При этом, несмотря на высокое содержание воды, жидкость практически не смачивала поверхности и вела себя как "сухой порошок".

Состав и свойства

Итак, что же представляет собой это удивительное вещество - сухая вода?

• Основа состава - обычная вода (H₂O) - 95%
• Диоксид кремния (SiO₂) - 5%

Несмотря на высокое содержание воды, сухая вода обладает уникальными, "не мокрыми" свойствами:

1. Не смачивает поверхности, через которые стекает
2. Легко и быстро испаряется - в 52 раза быстрее обычной воды
3. Не растворяет другие вещества и не смешивается с жидкостями
4. Сухая вода имеет слабый запах, напоминающий запах чистого белья
5. Температура кипения - 49°C

Такие свойства обусловлены тем, что микроскопические капли воды в этом веществе покрыты оболочкой из молекул диоксида кремния. Эта оболочка и препятствует смачиванию, растворению и смешиванию с другими жидкостями. Получается, сухая вода - это обычная вода, "запечатанная" внутри защитного слоя.

Применение сухой воды

Уникальные свойства сухой воды позволяют использовать ее в самых разных областях:

• Косметология - производство кремов и лосьонов
• Медицина - создание лекарственных форм
• Пищевая промышленность - пищевые добавки
• Химическая промышленность - связующее вещество
• Экология - поглощение выхлопных газов
• Пожаротушение - не повреждает оборудование

Одно из перспективных направлений применения - использование сухой воды для борьбы с парниковым эффектом. Дело в том, что сухая вода способна в 3 раза лучше обычной воды поглощать из воздуха диоксид углерода и другие вредные газы. Таким образом, распыление сухой воды в атмосфере поможет бороться с глобальным потеплением.

Способы получения сухой воды

Как же получают это удивительное вещество - сухую воду? Существует несколько методов.

Метод высокоскоростного перемешивания

Это оригинальный способ, который был предложен изобретателями сухой воды в 1968 году. Он заключается в интенсивном смешивании воды и диоксида кремния со скоростью более 10000 об/мин.

Для получения однородного состава смешивание производится на очень высокой скорости. В итоге получается как бы вспененная субстанция, в которой каждая капля воды обволакивается частицами кремния.

При такой скорости диоксид кремния равномерно распределяется в массе воды и обволакивает каждую отдельную молекулу воды, обеспечивая "сухой" эффект.

Использование ликоподия

Еще один любопытный метод получения подобия сухой воды - с использованием спор растения ликоподия (плауна булавовидного). Эти микроскопические споры имеют воскообразную оболочку и не смачиваются в воде. Их всыпают в воду и получают интересный эффект "сухости". Но это скорее забавный эксперимент, чем технологический процесс.

Перспективы сухой воды

Многие исследователи полагают, что применение сухой воды позволит в будущем решить такие мировые проблемы как:

• Борьба с парниковым эффектом
• Хранение и транспортировка метана и других газов
• Повышение эффективности нефтедобычи и нефтехимии

В частности, профессор химического факультета МГУ Сергей Васильев считает, что сухая вода может стать прорывным решением в борьбе с выбросами СО2 и разрушением озонового слоя.

В будущем сухая вода может помочь не только в улавливании вредных выбросов промышленных объектов, но и непосредственно в атмосфере. Для этого планируется проводить регулярные высокоинтенсивные обработки приземного слоя атмосферы тонкодиспергированным туманом из сухой воды

Также ведутся разработки по использованию сухой воды в технологиях охлаждения мощных суперкомпьютеров. Сейчас для охлаждения применяются дорогие жидкости, но сухая вода может оказаться более эффективным и дешевым решением.

Миф или реальность?

Итак, что можно сказать в итоге о сухой воде? Является ли она выдумкой или это реально существующее и перспективное вещество будущего?

Определенно, сухая вода - это не миф, а научно подтвержденный факт. Уникальное соединение на основе кремния и воды действительно обладает "сухими" свойствами и открывает широкие возможности для различных отраслей промышленности и решения глобальных проблем человечества.

Возможно, уже в недалеком будущем мы будем жить в мире, где сухая вода станет таким же привычным веществом в нашей жизни, как сегодня нефть, газ или пластик. А пока предстоит еще много исследований для раскрытия и реализации всего потенциала этого удивительного вещества.

Проблемы внедрения сухой воды

Несмотря на многочисленные перспективы, сухая вода пока не получила широкого распространения в промышленности и других областях. С этим связан ряд проблем:

• Высокая стоимость. Основная проблема - высокая стоимость производства сухой воды. Например, по данным 2017 года, литр этого вещества стоил примерно 14 долларов США. Для сравнения, литр обычной питьевой воды стоит менее 1 цента.
• Сложность хранения. Еще один минус - сложность длительного хранения сухой воды. Из-за высокой летучести это вещество испаряется в 50 раз быстрее, чем обычная вода. Поэтому требуется хранение в герметичных емкостях под давлением.

Данное вещество хранят в открытой таре не более пяти суток, поскольку оно легко разрушается в окружающей среде. Сухую воду необходимо держать в герметичных специальных баллонах при низком давлении.

• Токсичность продуктов разложения. Под воздействием тепла и света пары сухой воды разлагаются с образованием токсичных веществ - фтористого водорода, оксидов азота и углерода. Это ограничивает области безопасного применения.

Перспективные решения проблем

Чтобы преодолеть эти ограничения, ведутся исследования в нескольких направлениях:

• Удешевление производства. Разрабатываются новые способы синтеза сухой воды, позволяющие снизить себестоимость в 5-10 раз. Например, использование других источников кремния, более эффективных катализаторов.
• Новые технологии хранения. Ведутся работы по созданию капсулированной и микрокапсулированной форм сухой воды, что позволит хранить ее как порошок в течение длительного срока.
• Модификация состава. Рассматривается частичная замена воды на неорганические жидкости, что позволит получить более стабильное вещество и снизить токсичность продуктов разложения.