Текст книги "Химия без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты"

Химия в быту

№ 16. Яды: убийцы или спасители?

Многие вещества, в зависимости от концентрации, могут навредить или принести пользу. Некоторые яды в малых дозах помогают излечиться от опасных болезней.

Одни яды убивают мгновенно, другие – медленно и мучительно. Синильная кислота (HCN) и ее соединения крайне опасны для человека. Даже микроскопическая доза соли синильной кислоты – цианида – способна мгновенно убить живой организм. Однако существует простое противоядие – сахар. При попадании в организм зарина (C₄H₁₀FO₂P) человек испытывает сильные мучения, приводящие к смерти. Этот яд долго использовали как химическое оружие. К счастью, сейчас его производство запрещено.

Аматоксины содержатся в ядовитых грибах. Первые симптомы отравления человек может почувствовать лишь спустя 10 часов.

Ртуть (Hg) способна накапливаться во внутренних органах и медленно отравлять организм в течение длительного времени.

Стрихнин (C₂₁H₂₂N ₂O₂) получают из орехов чилибухи. Его избыток приводит к отравлению, но в малых дозах вещество отлично помогает при параличе.

Тетродотоксин (C₁₁H₁₇N ₃O₈) содержится в японской рыбе фугу. После попадания яда внутрь врачи не всегда успевают прийти на помощь. Несмотря на опасность, люди продолжают есть блюда из фугу.

Ядовитое вещество Ви-Экс, или V-газ (C₁₁H₂₆NO₂PS) используется военными в качестве химического оружия. Если вещество попадет в легкие или на кожу, то мучительной смерти не избежать.

Вещество рицин получают из растений. Этот яд очень мощный. Несмотря на запрет его применения, яд все же используют военные и террористы.

Пороки входят в состав добродетелей, как яды в состав лекарств.

Франсуа де Ларошфуко

№ 17. 10 причин безумно полюбить воду

Вода (H₂О) – жидкое прозрачное вещество. Она не имеет цвета, вкуса и запаха. Вот 10 причин любить и уважать воду.

1. Жизнь зародилась в воде, постепенно заселив сушу и воздух.

2. Вода – основа жизни на Земле. Все живые организмы и растения состоят из воды. Звери и рыбы – на 75 %, яблоки – на 85 %, помидоры – на 90 %, огурцы – на 95 %, медузы – на 99 %. Младенец состоит из воды на 86 %, а пожилой – на 50 %.

3. Вода – самая большая дорога, по ней передвигаются пассажирские и грузовые суда.

4. Вода охлаждает. В жару люди собираются у водоемов, чтобы пережить палящий зной. Воду используют для охлаждения оборудования.

5. Вода – прекрасный растворитель. Благодаря этому свойству мы едим соленый суп и пьем сладкий чай.

6. Вода – средство гигиены. Человек расходует на мытье рук и чистку зубов по 6–8 литров, на принятие душа около 14 литров в минуту, на принятие ванной около 150 литров, на стирку белья в стиральной машине – 2550 литров воды.

7. Вода предотвращает рак мочевого пузыря. Чем больше потребление жидкости, тем меньше риск заболеть. Частое мочеиспускание предотвращает накопление канцерогенов.

8. Вода помогает похудеть. Люди, выпивающие стакан воды перед едой, теряют лишний вес. Так они заставляют желудок работать быстрее.

9. Вода является природной смазкой для суставов. Она участвует в выработке суставной жидкости, которая защищает сустав от разрушения.

10. Вода полезна для здоровья кожи. Она насыщает ее клетки влагой, возвращая им эластичность и здоровый цвет.

Воде была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле.

Леонардо да Винчи

№ 18. Что делать, если вы разбили градусник: демеркуризация ртути

Ртуть (Hg) – высокотоксичный металл. В ртутном градуснике содержится до 5 грамм ртути. Если градусник разбился в комнате среднего размера (около 50 м³), то концентрация паров ртути достигает 100 мг на м³. Это в 30 000 раз больше допустимой нормы.

Симптомы отравления ртутью: слабость, потеря аппетита, боль в горле при глотании, головные боли, привкус металла во рту, тошнота. Чтобы не отравиться, нужно хорошенько проветрить помещение, не допуская сквозняка, и ограничить доступ людей. Сам процесс демеркуризации (обезвреживания) ртути следующий.

1. Надев резиновые перчатки, соберите осколки градусника и шарики ртути. Это можно сделать при помощи двух листов бумаги и влажной ваты или кисточки для рисования. Закатите шарики ртути на лист и отправьте их вместе с осколками в стеклянную емкость с водой или раствором марганцовки. После этого тару плотно закрыть.

2. Затем проведите демеркуризацию при помощи перманганата калия (KMnO₄), то есть марганцовки, и воды. Растворите в ведре воды 20 г марганцовки и обработайте все поверхности. Через час продукты реакции марганца и паров ртути смойте мыльно-содовым раствором (4 % мыла в 5-процентном растворе соды). Процедуры повторять несколько дней по 2–3 раза в день.

3. Во время работ нужно подумать и о своем здоровье. Для этого необходимо обработать марганцовкой и мыльно-содовым раствором перчатки и обувь. Прополоскать рот и горло слабым раствором марганцовки и принять пару таблеток активированного угля.

Отходы от термометра следует сдать в специальный пункт приема опасных отходов.

Поразительное вещество ртуть! Оно способно выдержать тонну стекла на маяке, но стоит надавить пальцем на ее каплю, как она ускользнет на свободу.

Марго Стедман

№ 19. Светящиеся вывески – это еще не все! Применение неона

Неон (Ne) – газ без цвета и запаха. По распространенности во Вселенной этот элемент находится на пятом месте после водорода (H), гелия (He), кислорода (O) и углерода (C).

При помощи жидкого неона можно создать температуру, подходящую для хранения ракетного топлива, консервации животных тканей или имитации космических условий.

Неон применяется в неоно-гелиевых смесях для дыхания. Они способны облегчить состояние больных, которые страдают расстройствами дыхания. Смесь неона и гелия также используется в газовых лазерах.

Красный неоновый цвет слабо рассеивается в тумане, поэтому неоновые лампы нашли применение для сигнальных целей на маяках и аэродромах. Водолазы используют неоно-гелиевую смесь чтобы избежать кессонной болезни на глубине.

№ 20. Как продлить жизнь букета в вазе?

Увы, жизнь срезанного цветка коротка. Но ее можно продлить. Сначала следует удалить лишние листья и подрезать стебель острым ножом под углом 45°. Подрезать цветок лучше под водой. Так внутрь стебля не попадет лишний воздух.

Продлить жизнь букета также можно благодаря химии. Существует три основных вида химических веществ, поддерживающих жизнь срезанных цветов.

1. Ингибиторы. Эти соединения тормозят обмен веществ.

2. Стимуляторы роста. Они поддерживают жизнедеятельность растения.

3. Антисептики и консерванты. Не дают растительным волокнам гнить и разлагаться.

Для начала следует обработать цветы антисептиком. Подойдет перманганат калия – марганцовка (KMnO₄), борная кислота (H₃BO₃) или нашатырный спирт (NH₄OH). Нужно капнуть в воду несколько капель вещества и поместить в нее стебли на час. Этот способ очень любят тюльпаны и гвоздики.

Чтобы обезопасить воду в вазе от бактерий, необходимо добавить в нее четверть чайной ложки соды или налить вместо простой воды газированную минеральную воду. Еще одно средство от загнивания – древесный уголь, помещенный на дно вазы. Отличным ингибитором будет пара таблеток ацетилсалициловой кислоты – аспирина (C₉H₈O₄).

В качестве стимулятора роста подойдет обычный сахар. Стоит просто насыпать пару ложек сахара в вазу. Не помешают и несколько ложек яблочного уксуса (C₄H₆O₅).

Астры и хризантемы простоят дольше, если на литр воды добавить чайную ложку этилового спирта (C₂H₆O). Розы любят соль (NaCl). Оптимальное количество – половина чайной ложки на вазу.

Когда цветы срезают, у меня эта операция ассоциируется с казнью, а когда ставят в вазу – с реанимацией.

Януш Леон Вишневский

№ 21. Жидкое стекло. Плюсы и минусы силикатного клея

Жидкое стекло (силикатный клей) – это водный раствор силикатов натрия Na₂O(SiO₂)_n и (или) калия K₂O(SiO₂)_n. Его используют в производстве стройматериалов с жаростойкими и огнезащитными свойствами. Широкий спектр применения жидкого стекла связан с его свойствами.

1. Водостойкость. Добавление жидкого стекла делает раствор водостойким. 2. Антисептические свойства. Жидкое стекло препятствует появлению плесени. 3. Устойчивость к высоким температурам. Склеенные материалы тотчас становятся огнеупорными.

4. Прочность. Силикатный клей «намертво» соединяет материалы между собой.

5. Экономичность. Силикатный клей имеет низкую цену и небольшой расход.

Силикатный клей быстро кристаллизуется на воздухе, а значит, работать с ним следует быстро, четко и аккуратно.

№ 22. Поликарбонат – лучший друг садовода!

Поликарбонат – это бесцветный гранулированный полиэфир угольной кислоты (H₂CO₃). В 1890-е годы химик Альфред Айхорн в одном из опытов получил прозрачный нерастворимый осадок – поликарбонат. В то время открытие не только не принесло пользы, но и было названо мусором. О нем не вспоминали долгое время, пока вещество не было получено повторно спустя полвека. Независимо друг от друга поликарбонат получили немецкий ученый Герман Шнелл и американец Дэниел Фокс. С тех пор полимер начали производить массово.

Сегодня поликарбонат используют для строительства теплиц, парников и беседок. Интерес к материалу вызван его особыми качествами.

1. Прочность позволяет поликарбонату выдерживать высокие нагрузки.

2. Пластичность удобна для создания разнообразных конструкций.

3. Поликарбонат выдерживает широкий диапазон температур.

4. Легкость материала обеспечивает простоту монтажа.

5. Светопроводимость. Поликарбонат пропускает 90–95 % света.

6. Экологичность. Материал можно многократно перерабатывать.

Поликарбонат бывает монолитный (цельный) и сотовый (состоящий из множества ячеек). Из сотового поликарбоната возводят теплицы и оранжереи. Благодаря светопроводимости и теплоизоляции он сохраняет тепло и обеспечивает освещенность. Суперпрочный поликарбонат подходит для облицовки фасадов и крыш зданий. Температура его горения свыше 500 °С. При плавлении поликарбоната выброс ядовитых веществ в атмосферу ничтожно мал, поэтому он неопасен для окружающей среды.

Изучение химии имеет двоякую цель: одна – усовершенствование естественных наук, другая – умножение жизненных благ.

Михаил Ломоносов

№ 23. Химия в холодильнике: неполезное соседство

Существует такой фокус: для того чтобы авокадо быстрее дозрело, нужно положить зеленый плод в один пакет с тремя желтыми бананами. Через пару дней авокадо будет спелым. На самом деле это не фокус, а химический процесс.

При созревании овощи и фрукты выделяют растительный гормон этилен (C₂H₄). Этилен образуется в растениях, запускает созревание плодов, после чего выделяется в окружающую среду.

Иногда сорванный плод дозревает быстрее того, что остался на дереве. Это происходит, потому что при нехватке влаги этилен выделяется интенсивнее. Если к неспелым фруктам положить созревший, то выделяющийся из него этилен ускорит процесс их созревания более чем в два раза.

Поэтому даже одно-единственное спелое яблоко в ящике с неспелыми способно довольно быстро «дозреть» весь урожай.

Это правило распространяется не только на овощи и фрукты, но и на цветы. Они тоже выделяют и улавливают этилен. Поэтому букет быстро завянет в прокуренном помещении – табачный дым содержит этилен. Кроме того, спелые овощи и фрукты тоже способны состарить срезанные цветы.

Если нужно подольше сохранить фрукты или овощи свежими, старайтесь сортировать продукты так, чтобы явно спелые плоды лежали отдельно от недозревших. На рынках и в супермаркетах, чтобы подольше сохранить спелый плод, применяют метилциклопропен (C₄H₆). Этот газ блокирует действие этилена. Другой способ, который используют при хранении яблок, – повышение концентрации углекислого газа (CO₂). Считается, что углекислый газ также подавляет действие этилена.

Не тряси зеленую яблоню – когда яблоко созреет, оно упадет само.

Итальянская пословица

№ 24. Детская бытовая химия: есть ли смысл ею пользоваться?

В бытовой химии есть особая категория – продукция для детей. В ней запрещено использовать консерванты, красители и ароматизаторы. Первое отличие детского мыла от взрослого – отсутствие отдушек и красителей. Второе – меньшая кислотность. Высокий pH может раздражать нежную кожу ребенка. Кислотность в химических средствах не должна превышать 10 pH, в детских – 8 pH.

Разница между шампунями для взрослых и детей невелика. Большинство шампуней изготовлены с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ). Если смягчить ПАВ специальными добавками, получится «шампунь без слез». Единственное, чем отличается детский кондиционер, – гипоаллергенность.

Главная рекомендация для родителей, выбирающих детскую косметику: читайте состав на этикетке. Следите, чтобы в составе не было веществ, вызывающих аллергию.

№ 25. Чистота – залог здоровья. Про мыло

Кусок мыла состоит из растворимых солей жирных кислот. Формула твердого мыла может выглядеть так: C₁₇H₃₅COONa, а жидкого – так: C₁₇H₃₅COOK. В состав мыла могут входить всевозможные ароматизаторы, красители, порошки и отдушки.

Мыло не портится со временем, а «дозревает», как сыр или вино. Старое мыло лучше пенится и меньше раздражает кожу. Варят мыло из животных и растительных жиров. Иногда используют жирозаменители: синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты, талловое масло.

Получают мыло путем реакции омыления. Омыление – это гидролиз жиров с щелочами, в результате которого образуются соли щелочных металлов и спирты. Жиры вступают в реакцию с щелочью только в присутствии воды.

Щелочь + Вода + Жир = Мыло + Глицерин

В результате реакции образуется мыльный клей – вязкая жидкость, загустевающая при охлаждении. Мыло, полученное из мыльного клея, содержит 40–60 % жиров. Такой продукт называется «клеевым мылом», а способ его получения – прямым методом.

Второй метод получения мыла – косвенный – заключается в обработке мыльного клея электролитами, в результате чего жидкость расслаивается. Верхний слой называют мыльным ядром. В нем содержится 60 % жирных кислот. Нижний слой называется подмыльный щёлок. Это раствор электролита с большим содержанием глицерина. Мыло, полученное этим способом, называется «ядровым».

Существует высший сорт мыла – пилированное. Его получают путем перетирания сухого ядрового мыла на валиках пилирной машины. В мыле высшего сорта содержится больше жирных кислот – около 72–74 %. Пилированное мыло устойчиво к усыханию и перегреву при хранении.

Всё в руках человека! Поэтому мойте их чаще.

Станислав Ежи Лец

№ 26. Светящиеся в темноте. Люминофоры

Люминофор – это вещество, которое поглощает энергию и преобразует ее в световое излучение. Чаще всего люминофор встречается в виде порошка, размеры его частиц от 3 до 50 микрометров (1 мкм = 0,001 мм).

Чем крупнее частица, тем интенсивнее свечение. Чтобы излучать яркий свет в темноте, люминофору достаточно 40-минутной «подзарядки» на свету. После этого он перестает поглощать энергию и светит 10–12 часов.

Днем цвет порошка белый с едва заметным зеленоватым оттенком. В темноте он светится синим, желто-зеленым или бирюзовым светом. Чтобы получить другие цвета, в порошок добавляют красный, желтый, оранжевый или фиолетовый флуоресцентный пигмент. Флуоресцентные краски способны сиять 60–80 минут.

Используют люминофор для изготовления лакокрасочной продукции и самоклеящейся пленки.

№ 27. Нефть: можно ли ее есть, пить и носить?

Нефть – это полезное ископаемое, маслянистая горючая жидкость, состоящая из углеводородов. Как правило, нефть черная, однако в зависимости от места добычи она может быть коричневой, вишневой, зеленой, желтой, даже прозрачной.

Самый важный продукт, получаемый из нефти, – топливо. Но, оказывается, почти все, что нас окружает, частично состоит из продуктов переработки нефти. Один из них – полиэтилен. Миллионы тонн полиэтиленового пластика идут на изготовление пакетов, пищевых контейнеров и пластиковых бутылок. Губная помада тоже содержит углеводороды. Например, жидкий и твердый парафин и церезин.

Аспирин – один из самых популярных и безопасных препаратов от боли и жара. Ежегодно в мире употребляется несколько миллиардов «шипучих» таблеток. А производство аспирина начинается с нефтепродуктов – бензола и углеводорода.

Еще один популярный продукт с частичкой нефти – жевательная резинка. Ее основа готовится как из природных компонентов, так и из полиэтиленовых и парафиновых смол.

Немнущаяся одежда содержит волокна полиэстера. Его получают из нефти. Такие ткани не мнутся, легко стираются и не теряют форму.

Для солнечных батарей также необходимы продукты переработки нефти. Фотоэлементы, преобразующие солнечную энергию в электрическую, наносятся на панели, состоящие из нефтяных смол. Из нефти получают уникальный материал – нейлон. Легкое и прочное синтетическое волокно используют в производстве множества вещей: от жидкости для мытья посуды до парашютов.

Цветные парафиновые мелки – тоже продукт переработки нефти. Их делают из парафиновых смол, как и свечи.

Нефть – это кровь, пульсирующая по артериям войны.

Юлиан Семенов

№ 28. Сможем ли мы заправлять автомобиль водородом? И если да, то когда?

Запасы топлива на планете не вечны. Наука занимается разработками альтернативных видов топлива. Один из них – водород (Н). В двигателях внутреннего сгорания водород может использоваться как гибридный двигатель и топливный элемент.

В гибридном двигателе водород применяется в качестве «добавки» к бензину или газу. Двигатели с топливным элементом расщепляют атомы водорода на электроны и протоны, генерируя электроэнергию самостоятельно.

Водородный двигатель решит массу экологических проблем. Минимальные загрязнения будут, но только из-за наличия масла в автомобиле. Несмотря на преимущества водородного двигателя, в нем есть и недостатки. Водород летуч. Залить топливо из канистры или «подкрепиться» из бака другого авто не выйдет. Заправиться можно только на специализированной заправке. При использовании водородного топлива велик риск взрыва. Теоретически, достаточно одной искры, чтобы автомобиль разлетелся на части.

Высокая цена на топливо и сам водородный двигатель увеличивают стоимость автомобиля. Он стоит вдвое дороже бензинового аналога, а его сервис дороже в 100 раз. Водородный двигатель объемный, поэтому в легковых автомобилях он займет часть багажного отделения.

Двигатель, работающий на водороде, уже используется. Несколько известных автопроизводителей выпустили линейки таких автомобилей. Но чтобы они стали доступны всем, разработчикам следует устранить минусы устройства и уменьшить его стоимость.

Разумный человек приспособляется к миру; неразумный пытается приспособить мир к себе. Поэтому прогресс всегда зависит от неразумных.

Джордж Бернард Шоу

№ 29. «Почему же крашеная?» Перекись водорода для осветления волос

Пероксид водорода (H₂O₂) – это бесцветная жидкость с «металлическим» привкусом. Пероксид, или перекись, хорошо растворяется в воде, спирте и эфире.

Перекись используют как отбеливатель и дезинфектор. Ею обрабатывают различные поверхности, в том числе и имеющие отношение к пище (разделочные доски, холодильники). Водный раствор пероксида водорода убивает микробов даже на воспаленных слизистых носа и горла. Перекись также используют как средство от плесневого грибка.

Наряду с этим перекись водорода является популярным средством для осветления волос. Побочные эффекты, такие как ломкость и выпадение волос, не останавливают энтузиастов. Механизм осветления заключается в химической реакции. Вещество воздействует на волос, обесцвечивая пигмент меланин, придающий волосам цвет.

Химия внутри нас

№ 30. Гормоны счастья: эндорфин, серотонин и дофамин

Для организма человека счастье – это химическая реакция, происходящая при участии гормонов. Существует три «гормона счастья»: эндорфины, серотонин и дофамин.

Эндорфины вырабатываются в нейронах головного мозга. Они способны ослаблять боль и управлять эмоциями. Эндорфины устраняют тревогу и стресс, регулируют кровяное давление, ускоряют заживление ран и активизируют мыслительные процессы. При недостатке эндорфинов человек испытывает хроническую усталость и депрессию, становится раздражительным и вспыльчивым. Организм производит эти гормоны при активных физических нагрузках и употреблении в пищу клубники, винограда, бананов и шоколада.

Отличительная черта серотонина – стимуляция двигательной активности. При достаточном уровне серотонина человек чувствует уверенность в своих действиях. При нехватке гормона наблюдаются рассеянность, зацикленность на мелких проблемах, нарушения сна и депрессия. Симптом нехватки серотонина – потребность в мучном и сладком. Сладости и углеводы повышают уровень серотонина, но спустя пару часов прежние показатели возвращаются. Выход – «заедать» депрессию продуктами, богатые триптофаном. Триптофан содержится в голландском сыре, рыбе, яйцах, мясе, орехах, горьком шоколаде и бобовых.

Дофамин – гормон мотивации. При его недостатке в крови человек становится пассивными и нерешительными. Поднять уровень дофамина можно, погружаясь в дела, приносящие удовольствие. Например, занимаясь любимым хобби, поедая деликатес, читая интересную книгу. Доказано, что даже воспоминание о занятии, приносящем удовольствие, заставляет организм вырабатывать дофамин.

Подлинное счастье стоит недорого: если за него приходится платить высокую цену, значит, это фальшивка.

Коко Шанель