Chemie unter Wasser?

Ich denke, Sie sind auf dem richtigen Weg, und das ist eine wirklich lustige Frage. Ich denke, die Probleme, die Sie mit Dingen wie der Wärmeerzeugung erwähnt haben, sind viel größere Hindernisse als die Chemie in einem flüssigen Medium. Jedenfalls für eine im Wasser lebende Rasse. Ich werde mich hauptsächlich auf den letzten Teil Ihrer Frage konzentrieren: "Wie würde ihr Entwicklungspfad aussehen?"

Ich denke, ihre erste Chemie wäre lebensmittelbezogen. Ohne die Möglichkeit, Dinge für Konservierungsprozesse wie Fermentation zu salzen und zu trocknen, könnte dies ein früher Weg sein, Lebensmittel zu lagern und zu reifen. Es ist auch eine hitzefreie Alternative zum Kochen. Etwas, das einen dicken Schleim produziert, wie ein Froschei oder ein Seetang mit unlöslichem gummiartigem Saft, würde wahrscheinlich eine ausreichend dicke Barriere für Ihr Unterwasser-Kimchi bilden, um zu gedeihen. Dann bohren Sie Löcher in die Koralle oder den Felsen, um Ihre Nahrung zu schützen, während sie altert. Wenn Sie Keramik dazu bringen möchten, ohne Hitze unter Wasser zu arbeiten, würden Sie wahrscheinlich nach einer chemischen Reaktion suchen, um sie zu härten / zu heilen.

Dies ist ein guter Ort, um zu erwähnen, dass die Flora und Fauna, wenn dies eine fremde Welt ist, den Wissenschaftlern dort eine Menge Inspiration bieten wird. Klare, druckfeste Exoskelette an großen Wassertieren könnten Sie beispielsweise an frühen Glaswaren vorbeibringen. Es ist auch ein guter Ort, um darauf hinzuweisen, dass die von Ihnen erwähnte Wasserrasse wahrscheinlich sehr unterschiedliche körperliche Toleranzen gegenüber Menschen haben wird. Wie nah können sie an geothermische Quellen heranschwimmen? Vielleicht ist Hitze doch kein so großes Problem für sie...

Das Verstehen und Manipulieren von Druck, insbesondere Wasserdruck, wäre eine frühe Entwicklung. Durch Ihr "vollständig von wässriger Lösung eingehülltes Sein" schließen wir die Oberfläche vollständig aus, also gehe ich weiter und gehe davon aus, dass wir über einen Mond mit eisiger Oberfläche sprechen oder etwas, wo es nach einem bestimmten Punkt einfach kein Auf geht. Daunen sind also die einzige Möglichkeit für unsere Meeresbewohner, wenn sie neue Gebiete erkunden oder wandernder Beute folgen wollen. Sie müssen sich möglicherweise nicht mit dem Atmen unter Wasser auseinandersetzen, müssen aber dennoch Druck- und möglicherweise Temperaturänderungen standhalten. Sie wollen Technologien, die ihnen dabei helfen.

Wenn ich es wäre, würde ich schummeln und ihnen einen Kugelfisch geben, der mit einer chemischen Reaktion funktioniert. Isst Muscheln oder so etwas und kombiniert es mit Säure in einem Organ, um es superschnell aufzublasen, selbst in der Tiefe. Fängt auch an wie eine Rakete aufzusteigen. Das gibt ihnen Inspiration, eine Technologie zur Gasblasenerzeugung zu entwickeln, selbst bei niedrigen Temperaturen könnte das Gas im Laufe der Zeit langsam geerntet werden. Da alles, was Sie brauchen, ein auf dem Kopf stehendes Gefäß ist, wäre die Eindämmung relativ einfach, sodass Sie nicht viel komplizierte Technik benötigen würden, um ein Handschuhfach-Analogon herzustellen, wie Dutchs Antwort zeigt.

Selbst ohne die schicken Bubblefish würden Ströme von Blasen aus ihren primitiven Ballonflaschen und Fermentern kommen. Die könnten sie fangen. In der Lage zu sein, Gas zu ernten und einzufangen, wäre ein RIESIGER Sprung in der Auftriebskontrolle. Die Möglichkeit, Fracht schwerelos zu machen, wäre für sie wahrscheinlich genauso wichtig wie für uns das Rad.

Mit den richtigen natürlichen Ressourcen würde eine Jagdgesellschaft die Toxikologie früh entdecken. Ich stelle mir hochgiftige Seeschlangen vor, die unsere Meermenschen fangen und melken, indem sie ihre Reißzähne in das Fleisch von Schnecken zwingen und dann das Schneckenhaus mit Ton versiegeln. Das Toxin wurde später extrahiert, um die Jagd auf beeindruckenderes Wild zu erleichtern. Diffusion und Konzentration, sichere Lagerung und Handhabung wären alles notwendige Studien, nicht nur um diese Art von Werkzeugen herzustellen und zu verwenden, sondern auch um Erforschung. Gibt es Unterwasserseen oder Strömungen, die mit schweren Salzen gesättigt sind? Ist Sauerstoff in ihnen oder sind sie tote Zonen? Sie müssten Wege finden, diese Dinger zu erkennen, idealerweise bevor sie hineinschwimmen.

Ich würde auf eine Art Epoxid- oder Duroplastkleber als ziemlich frühe Entwicklung hoffen. Sobald diese in Gang kommen und zuverlässig sind, kommen Sie zu Verbundwerkstoffen (wie Micarta). Wenn Sie diese Verbundwerkstoffe raffiniert genug bekommen, finden Sie alternative Lösungen für die meisten unserer Metallprodukte, ohne jemals Wärme zu benötigen. Die Idee ist, zu versuchen, eine Problemumgehung zu finden, um unsere salzigen Kumpels ohne Metallurgie zu Kunststoffen zu bringen. Ich nehme an, sie haben möglicherweise Zugang zu unbegrenztem freiem Druck ... Sie könnten ihre Kunststoffe zum Aushärten / Verschmelzen bringen, indem sie sie wirklich tief versenken und dann wieder einrollen. Sie könnten dasselbe Verfahren auch für Keramik verwenden.

Apropos Porzellan, Hygiene wäre für eine aquatische Gesellschaft wahrscheinlich ziemlich verrückt. Viel Spaß beim Herausfinden, wie die Toiletten funktionieren. Hier ist meine Stimme: Ich denke, es gibt einen großen Raum im Keller Ihres Unterwasser-Wohnkomplexes, der voll ist mit irgendwelchen gasproduzierenden Algen, die sie verwenden. Es ist analog zu einem Wasserturm auf der Erde, Gas fließt durch ein zentrales Rohr und verbindet sich, um Ihnen „fließendes Gas“ anstelle von „Leitungswasser“ zu geben. Zieht auch ein Vakuum wie es geht, wenn man es gut genug abdichtet und die richtigen Ventile einrichtet. Wenn Sie also die Toilette benutzen würden, würden Sie sie auf den Kopf stellen, sich auf die Blase setzen, Ihr Geschäft erledigen und dann alles von der Decke spülen. Es würde auf einem leicht abfallenden Luftkanal aus dem Gebäude herausgetragen, um hoch über der Stadt in die Kanalisation zu münden.

Denn seien wir ehrlich, für diese Leute ist Abwasserbehandlung > Feuer. Geruch und Geschmack unter Wasser sind praktisch derselbe Sinn. Wenn Sie die Umweltverschmutzung und die Abwässer Ihrer Stadt schmecken können ... nun, ich schätze, ihr Parfümspiel wäre auf den Punkt gebracht und die ätherischen Öle wären wirklich unerlässlich.

Während meiner Promotionszeit musste ich mit einigen Materialien arbeiten, die ziemlich reaktiv waren: Sobald sie Sauerstoff oder Wasser ausgesetzt wurden, reagierten sie sehr heftig mit ihnen, was den armen Studenten mit einer beschädigten Probe oder, noch schlimmer, mit einer Probe zurückließ spontan Feuer gefangen.

Eine Lösung, um mit diesen Materialien umzugehen und die Schüler am Leben zu erhalten, war die Verwendung von Handschuhboxen

Diese Kästen sind versiegelt und werden mit trockenem Stickstoff versorgt, wodurch Materialien gehandhabt werden können, die sonst an freier Luft nicht gehandhabt werden können. Für den Umgang mit hochradioaktiven Stoffen gibt es ähnliche Konzepte.

Mit einem ähnlichen Konzept ist es möglich, Chemie unter Wasser zu betreiben.

Aber ein Handschuhfach ist etwas relativ Neues, Lavoisier und alle Chemiker vor ihm hatten es nicht.

Es gibt jedoch Beispiele für Reaktionen, die ablaufen, obwohl die Umgebung nicht richtig aussieht, zum Beispiel die Verdauung von Fetten/Ölen in einer wässrigen Lösung (im Wesentlichen Tröpfchenchemie) oder die Existenz biologischer Zellen und all die chemischen Reaktionen, die sie haben ausführen, bei denen es sich um Lösungen auf Wasserbasis in einer anderen Lösung auf Wasserbasis handelt, wobei eine Lipidmembran die beiden getrennt hält (wieder Tröpfchenchemie).

Daher, ja, wenn Sie es schaffen, Tröpfchen zu erzeugen und zu kontrollieren, sind Sie auf dem richtigen Weg, um Chemie in einer Unterwasserumgebung zu betreiben, bis Sie in der Lage sind, so etwas wie Handschuhkästen zu bauen.

Die Leichtigkeit, mit der Informationen erlangt werden könnten, würde von den Einzelheiten der Umgebung abhängen und könnte stark eingeschränkt sein. Die „einfachste“ Situation wäre eine Zivilisation in einem seichten Meer mit Zugang zu den Materialien der Küste und Zugang zur Oberfläche. Härter wäre eine Zivilisation, die in einem tiefen Meer weit weg vom Land ansässig ist. Und am schwierigsten wäre eine Zivilisation, die in großer Tiefe ohne Zugang zur Oberfläche oder zum Meeresboden operiert.

Dabei geht es um die Verfügbarkeit materieller Experimentiersubstanzen, geeigneter Trägerstrukturen und den Zugang zu einer Phasengrenze (flüssiger Feststoff – der Meeresboden oder flüssiges Gas – die Oberfläche).

Eine große Unbekannte ist der Stand der Technik. Da die Entwicklung von Chemie und Technologie eng miteinander verbunden sind, ist es schwer zu wissen, wo man anfangen soll. Aber dieser Ausgangspunkt wäre unserem wahrscheinlich nicht ähnlich. Eine der ersten menschlichen Technologien war das Feuer, was bei einer aquatischen Zivilisation nicht der Fall wäre.

Angesichts der Technologie wie Glasflaschen, elektrische Pumpen und dergleichen wäre es relativ einfach, alle Arten von Experimenten unter Wasser durchzuführen. Aber das Problem sind Glasflaschen und elektrische Pumpen selbst wären unter Wasser ohne Zugang zu hohen Wärmeniveaus schwer zu erfinden. Und die hohe Hitze, die unter Wasser verfügbar ist, beispielsweise durch Vulkanismus, würde wahrscheinlich alles kochen, was zu nahe kommt.

Sie könnten durchaus eine Menge physikalischer Chemie aus dem Verhalten von Gasen in Blasen in verschiedenen Tiefen lernen, aber ohne geeignete Sicherheitsbehälter wäre dies äußerst schwierig. Wenn Technologie angenommen wird, ist es möglich, aber das wäre in gewisser Weise Betrug, da sie diese Technologie nicht hätten.

OK, leicht linke Feldantwort auf diese. Angenommen, Sie befinden sich in einem Ozean, der dem der Erde entspricht, müssen Sie Ihre Chemie niemals nur unter Wasser durchführen.

Sie haben eine Wasseroberfläche, Sie haben Unterwasseröffnungen, Fische haben Schwimmblasen usw. Wenn Sie vorsichtig sind, können Sie diese mit etwas Wasserdichtem (Darm usw.) "ernten". Möglicherweise finden Sie sogar " gasgefüllte " Höhlen, obwohl Sie möglicherweise Schwierigkeiten haben, die Gasverhältnisse ohne ein gewisses Maß an Arbeit aufrechtzuerhalten.

Oberhalb der Oberfläche halten wir Flüssigkeiten und Feststoffe in konkaven Gefäßen mit nach oben gerichteten Öffnungen und kippen sie, um den Inhalt auszugießen.

Unter der Oberfläche können Sie Gase in konkaven Gefäßen mit nach unten gerichteten Öffnungen enthalten und sie kippen, um den Inhalt zu gießen (zumindest für nicht wasserlösliche Gase; würde überhaupt nicht gut funktionieren für Ammoniak, Halogenwasserstoffe oder Schwefelwasserstoff / Schwefeloxide).

Man kann aber auch Wasser aus einem solchen Gefäß treiben, indem man es mit Gas verdrängt . Die Aufrechterhaltung einer solchen gasgefüllten Umgebung ist wahrscheinlich einfacher als die Aufrechterhaltung einer Vakuumumgebung auf der Erdoberfläche, da kein Druckunterschied gegen dessen Überwindung ankämpft.

Der große Fang wird jedoch Hitze sein. Nahezu jeder Teil der Chemie beinhaltet das Zuführen von Wärme zu Substanzen oder das Entziehen von Wärme von ihnen, und da Wasser Wärme viel effektiver überträgt als Luft (durch Leitung, Konvektion und sogar Verdampfung/Kondensation), ist das Wärmemanagement viel arbeitsintensiver als es ist für uns Oberflächenbewohner. Außerdem ist Feuer eine superpraktische Wärmequelle und unter Wasser praktisch nicht verfügbar. Vielleicht baut die Klasse der Alchemisten ihre Labors um Thermalquellen im Meeresboden herum ...?