С реагентом по жизни
08.07.15
Глубинное понимание обыденных вещей позволяет эффективней справляться с поставленными задачами. Избежать штрафов за ненормативное содержание улиц зимой, исков от пострадавших в ДТП из-за гололеда, предписаний прокуратуры и других надзорных органов поможет правильный подбор противогололедных материалов. В настоящее время на рынке представлен широкий спектр реагентов. Но для поиска оптимального необходимо знать, из чего они состоят и почему вообще плавят лед.
Согласно словарям иностранных слов реагент или реактив – это вещество, служащее для обнаружения присутствия другого вещества, либо вещество, участвующее в химической реакции. Например, акмусовая бумага пропитана реагентом, который изменяет цвет при попадании в различные среды. Но что такое реагент в дорожной отрасли? ГОСТ Р 50597-93 «Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения» предписывает, «чтобы проезжая часть дорог и улиц, покрытия тротуаров, пешеходных и велосипедных дорожек, посадочных площадок, остановочных пунктов, а также поверхность разделительных полос, обочин и откосов земляного полотна были чистыми, без посторонних предметов, не имеющих отношения к их обустройству». А еще все дороги круглогодично должны иметь безопасный уровень сцепления колес с дорогой при движении с разрешенной скоростью: не менее 0,3 для шины без рисунка протектора и 0,4 для шины, имеющей рисунок протектора. Для этого используют противогололедные материалы – 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;
комбинированные – содержащие плавящую и фрикционную части.
Именно химические противогололедные материалы называют реагентами, так как они при контакте со снегом растворяются, т. е. вступают в химическую реакцию.
Почему они плавят лед?
Существует три агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное. Для любого вещества есть своя температура, при которой оно переходит из твердого состояния в жидкое и наоборот. Данная температура называется температурой плавления вещества. Для льда эта температура 0 °С. 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 данные 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 данные соли являются легкими для добычи, распространенными в природе, а потому дешевыми по сравнению с другими солями – нитратами, формиатами, ацетатами и др. 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: если всыпать в стакан воды хлористый кальций, вода может даже закипеть – такое огромное количество тепла выделяет эта соль при растворении. Но вот, например, хлористый натрий и карбамид (CO(NH2)2) (еще одно вещество, плавящее лед) при растворении, наоборот, поглощают тепло, т. е. по сути еще больше понижают 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 влагу из воздуха, поглощая тепло и образуя на своей поверхности жидкую пленку, которая растворяет оставшуюся соль. Под действием собственного веса и при относительно медленной степени растворимости отдельные частицы хлористого натрия просачиваются к дорожному открытию, что в результате ослабляет связь между дорожным полотном и слоем льда. Рассол, бразующийся вокруг этих частиц, растекаясь по дорожному покрытию, отслаивает от него лед. Из-за такой особенности растворения хлористый натрий имеет ограничение в применении. При температуре ниже минус 25–30 °С хлорид натрия не в состоянии вбирать влагу, а соответственно плавить не будет, сколько бы его ни сыпали. Кроме этого, рассол хлористого натрия быстро теряет свою концентрацию и начинает замерзать при минус 15 °С. Поэтому хлорид натрия целесообразно использовать лишь при температуре до минус 10–12 °С. Хлористый кальций и хлористый магний схожи с раскаленным угольком: 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 также не самым лучшим образом воздействуют на обувь, кожу и почвы.
Можно обойти недостатки тех или иных солей – смешать их друг с другом, подбирая состав таким образом, чтобы усиливались положительные свойства и уменьшались отрицательные. Например, хлористые натрий и кальций вместе могут расплавить больше льда, чем взятые по одиночке. А если добавить формиат (еще один реагент, который 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. Именно они являются наиболее перспективными с точки зрения зимнего содержания дорог.
Каждый день человек имеет дело с вещами, которые потенциально опасны для него. Например, смертельной дозой кофеина будет 10 г, в переводе на литры – это 4,5 л кофе. Можно отравиться обычной водой. Предельный объем для организма 5–7 л в сутки. На кухне любой хозяйки 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. Как пищевую добавку Е509 реагент хлористый кальций применяют в консервации джемов, фруктов и овощей. Некоторые врачи для восполнения кальция в организме рекомендуют давать раствор хлористого кальция даже детям. Также это соединение используют для лечения аллергии, ангины и кашля. Известный многим «горячий укол», снимающий острый аллергический приступ, – это как раз укол хлористого кальция. Применяется он и в косметологии. Еще один противогололедный химический реагент – это мочевина, или карбамид. Эта добавка есть в жевательной резинке, в муке и дрожжах, кормах животных, а также как увлажнитель в кремах для лица и в средствах для волос. Другой ПГМ, теперь уже фрикционный, держал в руках почти 11 лет каждый образованный человек. Это карбонат кальция – мраморная крошка, которой посыпают тротуары и дворы, в простонародье – обычный белый мел (Е170). 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 возле 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). Иными словами, то, что кажется нам чужим и страшным только потому, что мы не до конца разбираемся в этом, может оказаться вполне повседневной вещью, которую мы трогаем, мажем и едим, даже не задумываясь. Просто называется это другим словом, суть остается та же. Да, и если кто-то еще утверждает, что реагенты – это химия, а соль с песком – нет, то они глубоко заблуждаются. Первое – химическое соединение атома металла и кислотного остатка, т. е. соль, а второе – соединение химического элемента кремния с химическим элементом кислородом, образующие диоксид кремния. Так что все это химия. А на языке дорожной классификации – комбинированный противогололедный материал, содержащий плавящую и фрикционную части.
Автор статьи: А.Ю. Шестаченко, руководитель аппарата Ассоциации зимнего содержания дорог
Эксперт: Климентова Анна Юрьевна
Согласно словарям иностранных слов реагент или реактив – это вещество, служащее для обнаружения присутствия другого вещества, либо вещество, участвующее в химической реакции. Например, акмусовая бумага пропитана реагентом, который изменяет цвет при попадании в различные среды. Но что такое реагент в дорожной отрасли? ГОСТ Р 50597-93 «Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения» предписывает, «чтобы проезжая часть дорог и улиц, покрытия тротуаров, пешеходных и велосипедных дорожек, посадочных площадок, остановочных пунктов, а также поверхность разделительных полос, обочин и откосов земляного полотна были чистыми, без посторонних предметов, не имеющих отношения к их обустройству». А еще все дороги круглогодично должны иметь безопасный уровень сцепления колес с дорогой при движении с разрешенной скоростью: не менее 0,3 для шины без рисунка протектора и 0,4 для шины, имеющей рисунок протектора. Для этого используют противогололедные материалы – 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;
комбинированные – содержащие плавящую и фрикционную части.
Именно химические противогололедные материалы называют реагентами, так как они при контакте со снегом растворяются, т. е. вступают в химическую реакцию.
Почему они плавят лед?
Существует три агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное. Для любого вещества есть своя температура, при которой оно переходит из твердого состояния в жидкое и наоборот. Данная температура называется температурой плавления вещества. Для льда эта температура 0 °С. 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 данные 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 данные соли являются легкими для добычи, распространенными в природе, а потому дешевыми по сравнению с другими солями – нитратами, формиатами, ацетатами и др. 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: если всыпать в стакан воды хлористый кальций, вода может даже закипеть – такое огромное количество тепла выделяет эта соль при растворении. Но вот, например, хлористый натрий и карбамид (CO(NH2)2) (еще одно вещество, плавящее лед) при растворении, наоборот, поглощают тепло, т. е. по сути еще больше понижают 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 влагу из воздуха, поглощая тепло и образуя на своей поверхности жидкую пленку, которая растворяет оставшуюся соль. Под действием собственного веса и при относительно медленной степени растворимости отдельные частицы хлористого натрия просачиваются к дорожному открытию, что в результате ослабляет связь между дорожным полотном и слоем льда. Рассол, бразующийся вокруг этих частиц, растекаясь по дорожному покрытию, отслаивает от него лед. Из-за такой особенности растворения хлористый натрий имеет ограничение в применении. При температуре ниже минус 25–30 °С хлорид натрия не в состоянии вбирать влагу, а соответственно плавить не будет, сколько бы его ни сыпали. Кроме этого, рассол хлористого натрия быстро теряет свою концентрацию и начинает замерзать при минус 15 °С. Поэтому хлорид натрия целесообразно использовать лишь при температуре до минус 10–12 °С. Хлористый кальций и хлористый магний схожи с раскаленным угольком: 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 также не самым лучшим образом воздействуют на обувь, кожу и почвы.
Можно обойти недостатки тех или иных солей – смешать их друг с другом, подбирая состав таким образом, чтобы усиливались положительные свойства и уменьшались отрицательные. Например, хлористые натрий и кальций вместе могут расплавить больше льда, чем взятые по одиночке. А если добавить формиат (еще один реагент, который 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. Именно они являются наиболее перспективными с точки зрения зимнего содержания дорог.
Реагенты – яд?
Каждый день человек имеет дело с вещами, которые потенциально опасны для него. Например, смертельной дозой кофеина будет 10 г, в переводе на литры – это 4,5 л кофе. Можно отравиться обычной водой. Предельный объем для организма 5–7 л в сутки. На кухне любой хозяйки 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. Как пищевую добавку Е509 реагент хлористый кальций применяют в консервации джемов, фруктов и овощей. Некоторые врачи для восполнения кальция в организме рекомендуют давать раствор хлористого кальция даже детям. Также это соединение используют для лечения аллергии, ангины и кашля. Известный многим «горячий укол», снимающий острый аллергический приступ, – это как раз укол хлористого кальция. Применяется он и в косметологии. Еще один противогололедный химический реагент – это мочевина, или карбамид. Эта добавка есть в жевательной резинке, в муке и дрожжах, кормах животных, а также как увлажнитель в кремах для лица и в средствах для волос. Другой ПГМ, теперь уже фрикционный, держал в руках почти 11 лет каждый образованный человек. Это карбонат кальция – мраморная крошка, которой посыпают тротуары и дворы, в простонародье – обычный белый мел (Е170). 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 возле 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). Иными словами, то, что кажется нам чужим и страшным только потому, что мы не до конца разбираемся в этом, может оказаться вполне повседневной вещью, которую мы трогаем, мажем и едим, даже не задумываясь. Просто называется это другим словом, суть остается та же. Да, и если кто-то еще утверждает, что реагенты – это химия, а соль с песком – нет, то они глубоко заблуждаются. Первое – химическое соединение атома металла и кислотного остатка, т. е. соль, а второе – соединение химического элемента кремния с химическим элементом кислородом, образующие диоксид кремния. Так что все это химия. А на языке дорожной классификации – комбинированный противогололедный материал, содержащий плавящую и фрикционную части.
Автор статьи: А.Ю. Шестаченко, руководитель аппарата Ассоциации зимнего содержания дорог
Эксперт: Климентова Анна Юрьевна