Что такое реагенты и с чем их едят?
Вещества, спасающие горожан от гололеда, можно найти в любом кухонном шкафу
С приходом зимы и появлением на дорогах и тротуарах белых гранул, плавящих лед, обязательно находятся люди, рассказывающие ужасные «страшилки» про «ядовитые» противогололедные реагенты. Их тезисы сводятся к тому, что эти самые реагенты сделаны из супер-токсичных веществ, прикосновение к которым моментально разъедает кожу и грозит множественными болезнями.
Журналисты «Свободной прессы», не склонные доверять заявлениям без проверки, обратились к экспертам Ассоциации зимнего содержания дорог и вместе изучили, из чего состоят антигололедные средства. Оказалось, что вещества, используемые дворниками и дорожниками, чуть ли не каждый день едим все мы. В прямом смысле слова.
Согласно словарям иностранных слов, вошедших в русский язык, РЕАГЕНТ или РЕАКТИВ - это вещество, служащее для обнаружения присутствия другого вещества; либо вещество, участвующее в химической реакции.
Например, лакмусовая бумага, пропитана реагентом, который изменяет цвет при попадании в различные среды.
Но что такое реагент в дорожной отрасли?
Вообще, правильное название для всего, что используется дорожниками в целях очистки улицы - это «противогололедные материалы» или сокращенно ПГМ.
Согласно отраслевым дорожным нормам и руководству по борьбе с зимней скользкостью, ПГМ делятся на три вида: химические- те, которые плавят лед; фрикционные - нерастворимые вещества, которые не плавят лед, а повышают шероховатость поверхности, тем самым увеличивая коэффициент сцепления, и комбинированные - содержащие плавящую и фрикционную части.
Именно химические противогололедные материалы называют реагентами, так как они при контакте со снегом растворяются, то есть вступают в химическую реакцию.
Почему они плавят лед?
Существует три агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное. У любого вещества есть своя температура, при которой оно переходит из твердого состояния в жидкое и наоборот. Она называется температурой плавления вещества. Для льда эта температура 0 °C. При 0 °C и выше лед начинает плавиться, при температуре ниже 0 °C, вода будет снова замерзать.
С точки зрения химии, плавление - это разрушение связей молекул, которые в твердом веществе выстроены в кристаллическую решетку.
Когда на дороге образуется лед, он прочно схватывается с покрытием. Чтобы его убрать, необходимо ослабить такие молекулярные связи.
Чаще всего для этого используют соли различных кислот. Одни из самых распространенных солей в арсенале дорожников - хлориды - соли соляной кислоты (той, что находится у человека в желудке). Такая «любовь» объясняется тем, что эти соли легкие для добычи, распространены в природе, а потому дешевы по сравнению с другими солями - нитратами, формиатами, ацетатами и другими.
Самый древний способ растопить лед - присыпать его пищевой солью - хлоридом натрия.
Считается, что лед плавится, потому что соль его нагревает. Для одних солей это утверждение верно. Например, если всыпать в стакан хлористый кальций, вода может даже закипеть. Такое огромное количество тепла выделяет эта соль при растворении. Но, вот, например, хлористый натрий и карбамид (еще одно вещество, плавящее лед) при растворении наоборот поглощает тепло, то есть по сути еще больше понижает температуру. Эти свойства соли используют для хладореагентов и для охлаждения мороженого.
Так как же хлорид натрия тогда плавит лед?
Кристалл хлористого натрия сначала медленно вбирает в себя влагу из воздуха, поглощая тепло и образуя на поверхности кристалла жидкую пленку. Образовавшийся раствор растворяет оставшуюся соль. Под действием собственного веса и при относительно медленной степени растворимости отдельные частицы хлористого натрия проникают через слой льда на поверхность дорожного покрытия, что, в результате, ослабляет связь между дорожным полотном и слоем льда. Рассол, образующийся вокруг этих частиц, растекаясь по дорожному покрытию, отслаивает лед от него.
Из-за такой особенности растворения хлористый натрий имеет ограничение при применении. При температуре ниже -25−30°С хлорид натрия не в состоянии вбирать влагу, а соответственно плавить не будет сколько бы вы не сыпали. Кроме этого, рассол хлористого натрия быстро теряет свою концентрацию и начинает замерзать при температуре -15°С. Поэтому хлорид натрия целесообразно использовать лишь при температуре до -10−12°С.
Поведение хлористого кальция и хлористого магния похоже на раскаленный уголек. Эти соли мгновенно впитывают влагу, начиная растворяться и выделять тепло, из-за которого лед плавится на глазах. Благодаря выделению тепла, такие соли работают при достаточно низких температурах, но обладают некоторыми «побочными» эффектами, при которых использовать их в одиночку на дорогах опасно. Хлориды магния и кальция очень вязкие. Они образуют на поверхности скользкую «маслянистую» пленку, которая увеличивает тормозной путь. Кроме этого, данные соли обладают высокой коррозионной активностью, а так же не самым лучшим образом воздействуют на обувь, кожу и почвы.
Чтобы обойти недостатки тех или иных солей, их смешивают друг с другом, подбирая состав таким образом, чтобы они усиливали положительные свойства и уменьшали отрицательные.
Например, хлористый натрий с кальцием могут расплавить больше льда, чем по одиночке. А если добавить формиат (еще одна соль, которая плавит лед), то металлические изделия от соли будут меньше ржаветь, а эстакады, мосты и бордюры меньше разрушаться.
Противогололедные материалы, состоящие из нескольких видов солей, называются многокомпонентными и поэтому наиболее перспективны для зимнего содержания дорог.
Реагенты-яд?
Каждый день человек имеет дело с вещами, которые потенциально опасны для него. Например, смертельной дозой кофеина будет 10 грамм, в переводе на литры это 4,5 литра кофе. Можно отравиться обычной водой. Предельный объем для организма 5−7 литров в сутки.
На кухне любой хозяйки рядом с сахаром, приправами и кастрюлями стоят… противогололедные реагенты. Например, пищевая соль. Самое древнее антигололедное средство - тот самый медленный и поглощающий тепло хлорид натрия.
Если хозяйка следит за здоровьем, то у нее можно отыскать еще один химический ПГМ - хлорид калия. Его диетологи подают, как более полезный заменитель традиционной пищевой соли. Калий укрепляет стенки сосудов и сердца, обеспечивает нормальное функционирование мягких тканей (например, клеток мозга, почек, печени, мышц), поддерживает нервную систему, повышает сопротивляемость болезням.
Если вы употребляете творог, йогурты, кефир и обогащенное кальцием молоко, то знайте, что все это сделано в том числе благодаря реагенту - хлористому кальцию. Его используют для ферментирования (сгущения) молочных продуктов.
Как пищевую добавку - Е509 - хлористый кальций так же применяют в консервации джемов, фруктов и овощей. Если добавить его при солении огурцов, то они будут отлично хрустеть.
Некоторые врачи для восполнения кальция в организме рекомендуют давать раствор хлористого кальция даже детям. Так же это соединение используют для лечения аллергии, ангины и кашля. Многим известный «горячий укол» снимающий острый аллергический приступ - это как раз-таки укол хлористого кальция. Почему он «горячий», вы теперь знаете: от растворения хлористого кальция кровь «кипит» в венах.
Хлористый кальций так же используется в косметологии. Например, в домашних условиях с помощью хлористого кальция и мыла делают очищающий пилинг.
Еще один противогололедный химический реагент, которым каждый день пользуются практически все - это мочевина или карбамид. Эта добавка есть в жевательной резинке, в муке и дрожжах, кормах животных. Его используют как увлажнитель в кремах для лица и в средствах для волос.
Формиаты - соли муравьиной кислоты-являются антиоксидантами и широко используются в медицине. Они проявляют противораковые и антибактериальные свойства. Ими подкармливают животных - коров, свиней, кур и кроликов - для улучшения усвоения пищи. Формиаты малотоксичны, так как муравьиная кислота очень слабая. Попадая в желудок, она распадается на углекислый газ и воду. То же самое происходит с ней, в почве. Поэтому реагенты с формиатами не опасны для окружающей среды.
Еще с одним противогололедным материалом, теперь уже фрикционным, играют даже маленькие дети. Это карбонат кальция, мраморная крошка, которой посыпают тротуары и дворы. Его кладут в качестве разрыхлителя, регулятора кислотности, добавляют в зубную пасту, удобряют им почву, а также используют для изготовления посуды, пластмассовых изделий, фильтров и многого другого. В дорожном хозяйстве мраморная крошка показала себя отличным средством для борьбы с гололедом, которое не портит асфальтовое покрытие, не царапает автомобили и не ломает механизмы эскалаторов в отличие от гранитного щебня.
Продолжать тему «противогололедные реагенты вокруг нас» можно еще долго. Например, из уксусной кислоты, которой мы заправляем салаты, и поливаем пельмени, делают антигололедные реагенты - ацетаты (это соли уксусной кислоты). Их вместе с формиатами используют в аэропортах, потому что эти реагенты практически не воздействуют на металл. Но ацетаты при контакте с водой пахнут уксусом, поэтому применять их в городах запрещено. Зато можно использовать как консервант Е262.
Еще одну группу реагентов - нитратов - без труда можно найти в сырах. (Е252).
Вот так, незнакомые и страшные антигололедные реагенты, при ближайшем рассмотрении оказываются веществами, с которыми мы контактируем каждый день. Берем их в руки, кладем в еду, мажем на кожу. При попадании в снег, они не меняют своих свойств. Не становятся токсичней, не образуют опасных соединений с другими веществами. Они просто плавят лед, делая зиму немного комфортней.