Инновационные решения победителей III Межрегионального химического турнира для школьников (МГУ им. М.В. Ломоносова при поддержке СИБУРа)

Химические часы

Вы оказались в закрытом вентилируемом помещении без окон, с искусственным освещением. У вас есть разумный набор реактивов и стеклянного оборудования, но нет часов. Предложите устройство, способное отмерять равные промежутки времени.

Руслан Котляров: Разработанные нами химические часы представляют собой очень миниатюрный (размером около 0,7 нанометра) электродвигатель, основные элементы которого (ротор и статор) выполнены в виде токопроводящих нанотрубок. Они состоят из свернутых листов графена и передают электричество только в одном направлении. Благодаря отклонению тока в одной из этих трубок она начинает двигаться в сторону, противоположную его направлению. Так наше устройство и приводится в механическое движение, в полном соответствии с третьим законом Ньютона. В качестве часовой стрелки механизма, соединенного с подвижной трубкой, мы предложили использовать молекулярный стержень, который будет указывать на секторы неподвижного циферблата. Кстати, наши часы в какой-то степени можно назвать золотыми, поскольку именно из этого металла должна состоять подставка, которая является несущим элементом их конструкции.
 

Внеземной двигатель

Многие произведения писателей-фантастов посвящены колонизации человечеством далеких планет. Один из важных аспектов жизни на них – наличие подходящих транспортных средств для передвижения по поверхности. Работа привычного двигателя внутреннего сгорания основана на реакции горения топлива в кислороде воздуха, газообразные продукты которой, расширяясь, толкают поршень. Предложите, как модифицировать устройство для планеты с атмосферой из углекислого газа.

Руслан Котляров: Эта задача была, пожалуй, одной из самых интересных. Главная ее сложность – в том, чтобы получить из веществ, представленных в чуждой для нас среде, топливо и окислитель для его сгорания. За основу проекта мы решили взять обычный четырехтактный автомобильный мотор, но работающий не на бензине, а на метаноле. Добывать его можно было из воды, которая присутствовала, согласно условиям задачи, на планете. Для этого необходимо провести ее электролиз, в результате чего получается углекислый газ и водород. Далее, уже с применением катализатора на основе рутения, можно получать из углекислого газа метанол.

Яблоки

Общеизвестно, что свежий срез яблока со временем меняет окраску. Предложите способ максимально замедлить или вовсе остановить этот процесс. Доступ воздуха к яблоку ограничивать запрещено, а сам способ должен быть основан на химических воздействиях.

Руслан Котляров: Для того чтобы предотвратить потемнение среза яблока, мы провели множество в общем-то нехитрых экспериментов, в ходе которых использовали обычный витамин С (аскорбиновую кислоту). Главное, что яблоки после этого оставались съедобными – ими мы угощали уважаемых членов жюри.