Сообщение на тему удивительный химический элемент. Интересные факты о химии. Химия вокруг нас. Нет буквы «J»

«Исчезающая ложка» - классический, уже не так часто встречающийся под грудами всевозможного нон-фикшна научпоп. Эта книга могла бы быть классической «Занимательной химией» в советские годы. В ней искусно перемешаны два слоя. Первый - увлекательное, с воодушевлением написанное и научно обоснованное собрание химических фактов для любознательных старшеклассников, которые хотят выйти за пределы учебника, но столь же интересное позабывшим школьную программу взрослым, в том числе и гуманитариям, которые стерегутся цифр и формул. Второй - написанная как бы между делом история науки. На страницах то и дело появляются разные ученые, лауреаты Нобелевской премии - место здесь нашлось для практически всех великих химиков (и многих физиков), а разрозненные истории складываются в общую картинку.

20 удивительных фактов о химических элементах

Гелий (He, №2) как вечная батарея

Если ртуть охладить в жидком гелии до –268 градусов, то эта система становится идеальным проводником. Это значит, что если бы удалось поддерживать такую температуру гелия в микросхемах гаджетов, то их батареи совершенно перестали бы разряжаться. А если понизить температуру еще на 2 градуса, гелий приобретает свойство сверхтекучести и избавляется от силы тяготения - он может течь вверх и перетекать через стены.

Сурьма (Sb, №51) как слабительное

Древние египтянки использовали сурьму в качестве косметики для лица. А в Средние века пилюли из токсичной сурьмы глотали в качестве слабительного. Они считались такими драгоценными, что их иногда извлекали из собственных экскрементов, чтобы употребить заново. В некоторых семьях многократно использованные таблетки из сурьмы передавались по наследству. В настоящее время из сурьмы делают сильнейшие кислоты, способные прожечь стекло.

Галлий (Ga, №31) как растворимая ложка

Галлий расположен на две строки ниже алюминия и в обычном состоянии похож на самый распространенный металл на земле. Однако особенность галлия в том, что он плавится всего при 28 градусах. С этим связана популярная среди химиков шутка: гостям иногда подают к чаю галлиевые ложки, а потом наблюдают за их изумлением, когда обычная по виду ложка растворяется в чашке свежезаваренного чая.

Иридий (Ir, №77) как ключ к динозаврам

Иридий - элемент, помогший ученым разгадать загадку гибели динозавров. Началось все со случайного открытия такого факта: в узкой прослойке известняка, образовавшегося 65 миллионов лет назад, содержание иридия в 600 раз превышает его обычный уровень. На поверхность Земли иридий выходит обычно только при извержениях вулканов, но кроме того, он в большом количестве содержится в прилетающих на Землю метеоритах. Так как открытая закономерность прослеживается по всей Земле, ученые предположили, что 65 миллионов лет назад планету по какой-то причине накрыло облако иридиевой пыли. Наиболее вероятная причина этого - столкновение с огромным метеоритом, что и было подтверждено последующей находкой на Юкатане огромного кратера.

Молибден (Mo, № 42) как оружие

С молибденом связаны наименее известные сражения Первой мировой войны. Ствол знаменитой немецкой пушки «Большая Берта», стрелявшей на многие километры, укрепляли молибденом, для того чтобы он не искривлялся от перегрева после залпов. Молибден был дефицитным, и большую его часть добывали в отдаленной шахте в американском штате Колорадо. Узнав об этом, представители американского офиса немецкого концерна «Крупп» буквально с боем захватили шахту, на что мало кто обратил внимание: времена на Диком Западе были все еще суровые - и подобное поведение считалось нормой. Союзники спохватились лишь в конце войны, когда поняли, зачем немцам был так нужен колорадский молибден.

Тантал (Ta, №73) как причина гражданской войны

Тантал стал косвенным виновником хаоса и анархии в целой стране. Дело в том, что до 90-х годов XX века спрос на тантал на мировом рынке был минимальным, но буквально за несколько лет стал гигантским - тантал используется в каждом мобильном телефоне. Так получилось, что этот металл распределен по Земле крайне неравномерно, практически единственный его источник - территории Демократической Республики Конго, зато там танталовой руды столько, что любой крестьянин может за день на реке накопать ее на сумму, которую за год не заработает, выращивая хлеб. В результате в Конго началась настоящая танталовая лихорадка, жители страны побросали свои хозяйства и бросились за танталом - вслед за этим в стране начался голод, а власть перешла к соперничающим между собой криминальным авторитетам, взявшим добычу тантала под свой контроль. В результате танталовой анархии в Конго с середины 90-х годов погибли миллионы человек.

Кобальт (Co, №27) как тормоз гонки вооружений

Изотоп кобальта кобальт-60, образующийся при ядерной реакции, - один из самых продолжительных по радиационному воздействию элементов на земле. Во время гонки вооружений это остановило технологов от создания кобальтовой бомбы, так как на территории, которая будет поражена этой бомбой, не только погибнет все живое, но и исчезнут любые формы жизни на десятки лет. Химик Лео Силард рассчитал, что достаточно распылить по грамму кобальта-60 на каждый квадратный километр земной поверхности, чтобы все человечество было уничтожено.

Технеций (Tc, №43) как неуловимый элемент

Сорок третий элемент стал самым неуловимым элементом в таблице Менделеева. Когда таблица только появилась, некоторые клетки в ней оставались незаполненными - было понятно, что там должен быть некий элемент, но найти его не удавалось. Заявления о нахождении сорок третьего элемента появлялись чаще, чем какого-либо другого, и все они оказывались ложными: каждый раз это была смесь других элементов. По-настоящему его открыли лишь итальянские химики в 30-е годы, применив новую технологию: не просеивание руды до мельчайших частиц, а ядерный синтез. Этим новым подходом и объясняется его название.

Кадмий (Cd, №48) как японская фобия

Кадмий повинен в страшных болезнях людей, живших в районе японской шахты Камиока. В этом месте издревле добывали драгоценные металлы, а в конце XIX веке стали вырабатывать кадмий. Элемент был плохо известен ученым, и отходы просто выбрасывали, после чего они проникали в грунтовые воды. Через некоторое время окрестные жители начали жаловаться на страшные боли. Кадмий, попавший в организм, буквально крошил в порошок их кости. В Японии начался такой сильный страх кадмия, что даже спустя десятилетия после вспышки отравления в сценарии фильма «Годзилла» прописали, что монстра убили при помощи кадмиевых ракет.

Висмут (Bi, №83) как радужный кристалл

Висмут - беловато-розоватый металл, который горит синим пламенем и испускает желтый дым. Это одно из немногих веществ, которое расширяется при замерзании. Таким же свойством обладает вода, но среди элементов это редчайший случай. Если на какой-то планете существует висмутовое море, то по нему могут плавать (а не тонуть) висмутовые льдины. Выглядеть это должно роскошно: замороженный висмут образует необыкновенные радужные воронкообразные кристаллы, излюбленное украшение геологов.

Медь (Cu, №29) как враг бактерий

Безопасная для человека медь токсична и губительна для бактерий. Если они сталкиваются с медью, то поглощают ее атомы, которые нарушают метаболизм этих организмов и в итоге убивают их. Именно поэтому медные водопроводные трубы стали простейшим способом дезинфекции и резко повысили общественное здоровье в тех городах, где были введены, а дверные ручки часто делают из латуни, которая остается чистой от бактерий, сколько бы немытых рук к ней ни прикасалось.

Азот (N, №7) как невидимый убийца

Воздух, которым мы дышим, на 4/5 состоит из азота, при этом этот газ может быть коварнее любого токсичного яда. Дело в том, что человеческий организм, попадая в чистый азот (такие резервуары, например, встречаются в горнодобывающих шахтах), не понимает, что что-то не так. Азот не имеет цвета и запаха, человеку кажется, что он продолжает дышать, - пока не падает замертво от удушья из-за отсутствия кислорода.

Теллур (Te, №52) как дезодорант

Теллур пахнет чесноком. Точнее, конечно, наоборот. Причем с такой силой, что если высыпать на кожу небольшую щепотку, от запаха никаким способом не удастся избавиться несколько недель. Привет Владимиру Сорокину.

Йод (I, №53) как спаситель новорожденных

Йод весьма токсичен, но в мельчайших количествах необходим человеку для нормального развития. Именно поэтому наряду с фторированием водопроводной воды (после чего люди стали доживать до старости со здоровыми зубами) одной из масштабнейших и простейших мер по охране здоровья, предпринятых человечеством, стало йодирование соли. После этого врожденные дефекты и умственная отсталость стали проявляться у гораздо меньшего количества новорожденных.

Полоний (Po, №84) как метафора истории Польши

Радиоактивный полоний открыла Мария Склодовская-Кюри и назвала его в честь родной Польши, разделенной в то время между тремя империями. Она надеялась, что это вдохновит ее соотечественников на борьбу за независимость. Однако этот вариант оказался весьма неудачным. Кюри также открыла радий, который стал широко используемым элементом, важнейшим для промышленности. Полоний же оказался почти бесполезен, к тому же он распадается так быстро, что язвительные коллеги Кюри усмотрели в этом связь со страной, в честь которой он назван: Польша, которую постоянно делили между собой ее соседи, выглядела такой же нестабильной, как и полоний. Таким образом, патриотический посыл Кюри перевернулся с ног на голову.

Европий (Eu, №63) как защита банкнот

Европий, наоборот, назван чрезвычайно удачно: именно его используют в банкнотах евро для защиты от фальшивомонетчиков. Получить европий очень сложно, поэтому евро считается лучше всего защищенной валютой - фальшивую банкноту моментально определит специальное устройство в любом банке по отсутствию свечения, которое издают атомы европия.

Олово (Sn, №50) как порошок

Олово обладает редким свойством: при низких температурах его кристаллическая структура меняется, и твердый металл превращается в порошок. Это неучтенное свойство погубило экспедицию Роберта Скотта, проигравшего Руальду Амундсену гонку к Южному полюсу в 1912 году. Оставленные ими на середине дороги канистры с керосином были запаяны оловянным припоем. Экспедиция рассчитывала воспользоваться этим топливом на обратном пути. Однако на месте люди Скотта обнаружили, что канистры пусты: припой рассыпался в порошок, и драгоценное топливо вытекло. Все члены экспедиции погибли от обморожения, так и не достигнув британской базы.

Литий (Li, №3) как лекарство от душевных расстройств

Один из первых элементов в таблице - невероятно активный металл. Бывали случаи, когда у людей загорались карманы, когда возникало замыкание между лежащими в них литиевыми батарейками и другими металлическими предметами, например, ключами. Но еще интереснее воздействие лития на человека. Не играя никакой роли в организме сам по себе, литий может очень эффективно воздействовать на мозг, «обнуляя» биологические часы. Это свойство лития эффективно при лечении маниакально-депрессивного психоза и других психических заболеваний - человек как бы оставляет прошлое позади и готов начать с чистого листа, избавившись от фантомов собственной психики.

Цезий (Cs, №55) как универсальные часы

Благодаря цезию земные ученые смогли создать всеобщую систему измерения времени, резонно рассудив, что привязывать определение секунды к времени обращения крохотной планеты вокруг крохотной звезды в галактическом масштабе не очень правильно. Поэтому были взяты периоды, универсальные для любой точки галактики, а именно события на уровне микрочастиц. Астрономические часы заменили гораздо более точными атомными часами. В этой логике было найдено новое определение секунды - это не 1/86 400 от времени обращения Земли вокруг своей оси, а время, за которое электрон на внешней орбитали атома цезия совершает 9 192 631 770 колебаний. И не колебанием больше.

Фейнманий (№137) как самый последний элемент

Этого элемента не существует ни в природе, ни в химических лабораториях. Ученые еще не добрались даже до 120-х элементов, а синтезирование 137-го - дело даже не ближайших десятилетий. Однако этот гипотетический элемент фигурирует в теоретической химии уже сейчас, потому что на нем периодическая система должна закончиться. Фейнманий будет последним - элемента с более крупным ядром просто не может существовать, так как в таком случае электроны вокруг него должны вращаться быстрее скорости света, а это невозможно. По крайней мере так считает современная наука. Название гипотетический фейнманий получил в честь физика Ричарда Фейнмана, впервые указавшего на этот возможный предел.

Издательство «Эксмо», Москва, 2015

Вы, вероятно, уже видели Периодическую таблицу элементов раньше. Возможно, она все еще является вам во снах, или, может быть, он канула для вас в небытие, будучи не более чем украшением стены класса, призванной сделать кабинет более солидным. Однако в этой системе, казалось бы, случайно расположенных ячеек есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд.

Периодическая таблица (или ПТ, поскольку эта статья будет периодически ссылаться на нее) и элементы, которые в ней описываются, имеют особенности, о которых вы, возможно, никогда не догадывались. От неправдоподобного происхождения до новых дополнений, вот десять фактов, которые вы, вероятно, не знаете о Периодической таблице элементов.

10. Менделееву помогли

Периодическая таблица используется с 1869 года, когда ее создал бородатый Димитрий Менделеев. Большинство людей думают, что Менделеев был единственным, кто изобрел таблицу и стал гениальным химиком века. Тем не менее, его усилия поддержали несколько европейских ученых, которые внесли важный вклад, чтобы сделать эту колоссальную диаграмму элементов полной.

Менделеев, как и положено, широко известен как отец Периодической таблицы, но он не документировал каждый известный нам элемент.

9. Новые дополнения

Фото: IUPAC

Хотите верьте, хотите нет, но Периодическая таблица не сильно изменилась с 1950-х годов. Однако 2 декабря 2016 года были добавлены четыре новых элемента: нихоний (элемент 113), московий (элемент 115), теннесин (элемент 117) и оганесон (элемент 118). Эти новые дополнения были озвучены в июне 2016 года, но, чтобы их можно было официально добавить в ПТ, потребовалось пять месяцев анализа.

Каждый из этих элементов был назван в честь города или государства, в котором они были обнаружены, за исключением оганесона, который был назван в честь российского физика-ядерщика Юрия Оганесяна за его усилия по документированию этого элемента.

8. Нет буквы «J»

В английском алфавите есть 26 замечательных букв, и каждая из них не менее важна, чем предыдущая и последующая. Однако Менделеев смотрел на это иначе. Попробуйте угадать, какая несчастная буква ни разу не встречается в ПТ? Вот подсказка: произносите буквы и загибайте пальцы на , пока не загнете все (если у вас есть все десять). Угадали? Правильно, это буква «J», которой ни разу не появилась в ПТ.

Говорят, один в поле не воин? Тогда, возможно, J - самая одинокая буква. Однако вот забавный факт: буква «J» чаще всего используется в именах для мальчиков, начиная с 2000 года. Итак, «J» получает достаточно внимания, не переживайте.

7. Искусственные элементы

Фото: Popocatomar

Как вы только что узнали, в Периодической таблице теперь есть целых 118 элементов. Можете догадаться, сколько из этих 118 сделано человеком? Из 118 элементов 90 можно найти в красивом месте, которое мы называем природой.

Как 28 элементов могут быть искусственными? Это, действительно, так. Мы синтезировали элементы с 1937 года и продолжаем делать это и сейчас. Хорошая новость заключается в том, что ПТ удивительна, и эти искусственные элементы можно легко обнаружить, если вам когда-нибудь станет любопытно. Просто посмотрите на элементы с 93 по 118. Полное разоблачение: этот диапазон включает в себя несколько элементов, которые очень редко встречаются в природе и поэтому почти всегда создаются в лабораториях, что также верно для элементов 43, 61, 85 и 87.

6. Элемент 137

В середине 20-го века, известный ученый по имени Ричард Фейнман (Richard Feynman) сделал серьезное заявление, которое задело за живое ученых всего мира, заставив их вечно ломать голову. Он сказал, что, если мы когда-нибудь обнаружим 137-й элемент, у нас не будет никакого способа количественно определить его протоны и электроны. 137 элемент отличается тем, что это значение константы тонкой материи, определяемой как вероятность того, что электрон поглотит . Теоретически, 137 элемент будет иметь 137 электронов и 100-процентную вероятность поглощения фотона. Его электроны вращались бы со скоростью света. Еще более безумно, что электроны элемента 139, если такое вещество существует, должны вращаться быстрее скорости света.

Достаточно физики? Обдумайте это, и вам станет интересно (ну, так же интересно, как чтение об электронах). Элемент 137 в теории может объединить три важные части физики: скорость света, квантовую механику и электромагнетизм. С начала 1900-х годов физики предположили, что элемент 137 может лежать в основе Великой Единой Теории, которая могла бы соединить воедино все три вышеупомянутые области. По общему мнению, это звучит так же безумно, как Зона 51 с инопланетянами или Бермудский треугольник.

5. Что необычного в названии?

Почти все названия элементов имеют больше смысла и значения, чем вы могли бы представить. Они выбираются на случайно. Мы бы, например, назвали элемент первым словом, пришедшим нам в голову. «Керфлумп». Да, отлично.

Далее, свои истоки названия элементов берут в одной из пяти основных категорий. Одна из них – имена известных ученых, классический пример эйнштейниум. Элементы также могут быть названы в честь мест, где их задокументировали, например, германий, америций, галлий и так далее. Вариантом для названий могут служить названия небесных тел, таких как планеты. Уран впервые был обнаружен вскоре после открытия планеты Уран. Элементы могут получить имена из мифологии: например, есть титан в честь греческих Титанов и торий в честь скандинавского Бога грома-или Звездного Мстителя, что вам больше нравится.

Наконец, есть названия, которые описывают свойства элементов. Аргон происходит от греческого слова argos, что означает «ленивый» или «праздный». Сейчас вы решите, что аргон самый ленивый элемент. Эй, аргон, иди работать. Бром – еще одно такое название от греческого слова bromos, что означает «зловоние», что очень точно описывает ужасный запах брома.

4. Вряд ли это было вдохновение

Если вы хороши в картах, то этот факт только для вас. Менделееву необходимо было каким-то образом сортировать все элементы, и для этого нужен был системный подход. Естественно, чтобы разбить таблицу по категориям, он обратился к игре в пасьянс. Менделеев написал на отдельных картах атомный вес каждого элемента, и приступил к безумной игре в пасьянс, так сказать. Он укладывал элементы в соответствии со специфическими свойствами, которые формировали тип «масти». Затем он смог распределить эти вошедшие в определенную категорию элементы в колонки в соответствии с их атомным весом.

Многие из нас с трудом могут пройти уровни обычной игры в пасьянс, поэтому этот парень-игрок 1000-го уровня, очень впечатляет. Что дальше? Кто-то решит обратиться к шахматам, чтобы произвести революцию в астрофизике, а также построить ракету, которая сможет совершить к краю галактики и обратно, оставаясь при этом абсолютно стабильной? Это вполне возможно, если такой сумасшедший профессор, как Менделеев, смог систематизировать нечто огромное с помощью карточной игры.

3. "Нет" инертным газам

Фото: Wikimedia

Помните, как мы классифицировали аргон как самый ленивый и скучный элемент в истории Вселенной? Менделеев чувствовал нечто подобное. Когда в 1894 году аргон удалось впервые выделить, он не вписывался ни в одну из колонок новой таблицы, поэтому вместо того, чтобы найти способ внести дополнение, ученый решил отрицать существование этого элемента.

Еще более удивительно, что аргон не единственный несчастный элемент, который настигла подобная участь. Еще пяти элементам было оказано в существовании, как и неклассифицированному аргону. Просто какая-то дискриминация элементов. Шутки в сторону, радон, неон, криптон, гелий, ксенон – всем им было отказано в существовании, только потому, что Менделеев не смог найти для них место в таблице. После многих лет реконфигурации и повторной классификации эти счастливые элементы (называемые инертными газами) смогли войти в элитный клуб под названием «Существующие элементы».

2. Романтические соединения

Этот факт для вас, романтики. Если взять бумажную копию Периодической таблицы и вырезать средние столбцы, то получится периодическая таблица, в которой отсутствуют элементы. Сложите ее один раз в середине IV группы, и тадам - вы узнали, какие элементы могут образовывать соединения друг с другом.

Элементы, которые при этом «поцеловались», образуют стабильные соединения. У них дополняющие друг друга электронные структуры, которые позволяют их объединять. Если это не настоящая любовь, такая же как у Ромео и Джульетты, или даже Шрека и Фионы, тогда что это?

1. Углерод главный

Углерод желает быть самым главным. Вы думаете, что знаете об углероде все, но нет. Этот плохой парень способен на большее, чем вы когда-либо думали. Знаете ли вы, что большее количество соединений содержит углерод, чем не содержит его? Как насчет того, что 20% веса живых организмов составляет углерод? Еще более странно, что каждый атом углерода в вашем теле был когда-то частью доли углекислого газа в атмосфере. Углерод не только является практически суперэлементом, но и четвертым по распространенности элементом во всей Вселенной.

Если бы Периодическая таблица была вечеринкой, вы бы захотели оказаться на ней рядом с углеродом. Кажется, этот элемент действительно умеет веселиться. Это также основной элемент алмазов, поэтому добавьте немного блеска в список его удивительных качеств.

Футбольный клуб «Амкар» из Перми получил название от сокращения двух химических веществ - аммиака и карбамида, так как они были главной продукцией ОАО «Минеральные удобрения», создавшей клуб.

Если вязкость жидкости зависит только от её природы и температуры, как, например, у воды, такую жидкость называют ньютоновской. Если вязкость зависит ещё и от градиента скорости, её называют неньютоновской. Такие жидкости при внезапном применении силы ведут себя как твёрдые тела. Пример - кетчуп в бутылке, который не будет течь, пока не встряхнуть бутылку. Другой пример - суспензия кукурузного крахмала в воде. Если налить её в большую ёмкость, можно в буквальном смысле ходить по ней, если передвигать ногами быстро и прикладывать достаточную силу к каждому удару.

Эрнест Резерфорд занимался исследованиями в основном в области физики и однажды заявил, что «все науки можно разделить на две группы - на физику и коллекционирование марок». Однако Нобелевскую премию ему вручили по химии, что стало неожиданностью как для него, так и для других учёных. Впоследствии он замечал, что из всех превращений, которые ему удалось наблюдать, «самым неожиданным стало собственное превращение из физика в химика».

С 1990-х годов на веб-сайтах и в почтовых рассылках нередко появляются призывы запретить использование монооксида дигидрогена. В них перечисляются многочисленные опасности, которое вызывает это вещество: оно является главным компонентом кислотных дождей, ускоряет коррозию металлов, может вызывать короткое замыкание и т. п. Несмотря на опасность, вещество активно применяется в качестве промышленного растворителя, добавки к пищевым продуктам, на атомных станциях, а предприятия сбрасывают его в огромных количествах в реки и моря. Эта шутка - ведь монооксид дигидрогена есть не что иное, как вода - должна учить критическому восприятию информации. В 2007 году на неё купился новозеландский депутат. Ему пришло подобное письмо от избирателя, и он перенаправил его в правительство, потребовав запретить опасный химикат.

Земляничный альдегид с точки зрения органической химии является не альдегидом, а этиловым эфиром. Также это вещество не содержится в землянике, а только напоминает её своим запахом. Своё название вещество получило в 19 веке, когда химический анализ был ещё не очень точным.

Платина в переводе с испанского буквально означает «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное название, данное этому металлу конкистадорами, исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро. Сейчас на мировых биржах платина дороже серебра примерно в 100 раз.

Запах мокрой земли, который мы чувствуем после дождя, - это органическое вещество геосмин, которое вырабатывают живущие на поверхности земли цианобактерии и актинобактерии.

Множество химических элементов получили своё название в честь стран или других географических объектов. Сразу 4 элемента - иттрий, иттербий, тербий и эрбий - были названы в честь шведской деревни Иттербю, около которой обнаружили крупное месторождение редкоземельных металлов.

При обжиге содержащих мышьяк кобальтовых минералов выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Руда, содержащая эти минералы, получила у горняков имя горного духа Кобольда. Древние норвежцы приписывали отравления плавильщиков при переплавке серебра проделкам этого злого духа. В честь него и назвали сам металл кобальт.

Канарейки очень чувствительны к содержанию в воздухе метана. Эту особенность использовали в своё время шахтёры, которые, спускаясь под землю, брали с собой клетку с канарейкой. Если пения давно не было слышно, значит следовало подниматься наверх как можно быстрее.

Антибиотики были открыты случайно. Александр Флеминг оставил пробирку с бактериями стафилококка без внимания на несколько дней. В ней выросла колония плесневых грибов и стала разрушать бактерии, а затем Флеминг выделил активное вещество - пенициллин.

Грифы-индейки имеют очень острый нюх, особенно хорошо они чуют этантиол - газ, который выделяется при гниении трупов животных. Искусственно полученный этантиол добавляют в природный газ, который сам по себе не имеет запаха, чтобы мы могли почуять утечку газа из незакрытой конфорки. В малонаселённых районах США инженеры-обходчики иногда обнаруживают утечки на магистральных трубопроводах именно по кружению над ними грифов-индеек, привлекаемых привычным им запахом.

Американец Чарльз Гудьир случайно открыл рецепт изготовления резины, которая не размягчается в жару и не становится хрупкой на морозе. Он по ошибке нагрел смесь каучука и серы на кухонной плите (по другой версии, оставил образец резины у печи). Этот процесс получил название вулканизация.

У многих будние дни проходят практически однообразно: дом, работа, дом… И часто это вгоняет людей в депрессию, ибо не хватает какого-то разнообразия, событий, приключений, чего-то интересного! Но на самом деле, вокруг нас каждый день происходят миллионы событий и различных занятных явлений, на которые мы не обращаем внимания не только из-за того, что невнимательны, а потому что человеческий глаз этого просто не видит.

Например, вокруг нас постоянно проходят различные химические процессы. Это иллюзия, что химия – что-то сложное и непонятное. На самом деле, химия - это часть нашей жизни, без которой жизнь человека была бы не просто гораздо скучнее, а вообще невозможна.

Удивительные факты о химии:

1. Мыльный пузырь – это самая тонкая материя, которую может увидеть человеческий глаз. Мыльный пузырь лопается за 0,001 секунды. При этом, если надуть пузырь в -15 С о, то он замерзнет при соприкосновении с поверхностью, а при -25 С о – замерзнет в воздухе и разобьется при ударе.

2. В водах океана содержится золото. На одну тонну океанской воды приходится 7 миллиграммов золота.

3. Во время полета самолеты используют до 75 тонн кислорода, такое количество кислорода вырабатывает 30000 ГА леса.

4. Железо можно превратить в газ при температуре 1539 С 0 .

5. Каждый живой организм на нашей планете содержит в себе белок, но в разных соотношениях. Мозг человека – это тоже белок.

6. Смертельная доза метилового спирта составляет 30 мл, при этом антидотом является этиловый спирт.

7. Металл не пахнет. Всем знаком запах не обработанного (не крашеного) металла, так пахнут, например, металлические деньги, перила, старые качели, арматура или просто кусок метала. Но этот запах выделяет не сам металл, это результат соприкосновения металла с органическим веществом, к примеру, с нашей ладонью или пальцем, который выделяет пот.

8. Помидоры – очень умные растения, они умеют кричать «SOS!» В момент, когда насекомое – например, гусеница – начинает грызть листочек помидора, он выделяет химическое вещество с определенным запахом, который привлекает птиц.

9. Чарльз Гудьир – ученый, который совершенно случайно изобрел резину, которая не плавится в жару и не ломается в мороз. Он забыл убрать с включённой плиты смесь серы и каучука, так был изобретен процесс изготовления резины, который назвали вулканизацией.

10. В головном мозге человека ежеминутно происходит около 100 тысяч химических реакций.

Химия, постоянно окружает нас. Она находится не только вокруг нас, но и внутри нашего организма, и даже наш мыслительный процесс, в сущности, химия. Так что химия помогает нам не только узнать много интересного и удивительного, но и приносит нам пользу во всех смыслах.

В эту самую минуту

Пока Вы читаете данную статью, Ваши глаза используют органическое соединение – ретиналь , который преобразует световую энергию в нервные импульсы. Пока Вы сидите в удобной позе, мышцы спины поддерживают правильную осанку благодаря химическому расщеплению глюкозы с высвобождением требуемой энергии. Как Вы понимаете, пробелы между нервными клетками так же заполнены органическими веществами – медиаторами (или нейространсмиттерами), которые помогают всем нейронам стать одним целым. И данная слаженная система работает без участия Вашего сознания! Так глубоко, как биологи, только химики-органики понимают, насколько филигранно создан человек, как логично устроены внутренние системы органов и их жизненный цикл. Отсюда следует, что изучение органической химии – основа понимания нашей жизни! А качественное изучение – это путь в будущее, ибо новые лекарства создаются прежде всего в химических лабораториях. Наша кафедра желает познакомить Вас поближе с этой прекрасной наукой.

11-цис-ретиналь, поглощает свет

серотонин – нейромедиатор

Органическая химия как наука

Органическая химия как наука возникла в конце девятнадцатого века. Она возникла на перекрещивании разных сфер жизни – от получения пищи до лечения миллионов людей, не подозревающих о роли химии в их жизни. Химия занимает уникальное место в структуре понимания Вселенной. Это наука о молекулах , но органическая химия является чем-то большим, чем это определение. Органическая химия в буквальном смысле сама себя создает, словно растет . Органическая химия, занимаясь изучением не только природных молекул имеет возможность самой создавать новые вещества, структуры, материи. Данная особенность подарила человечеству полимеры, красители для одежды, новые лекарства, духи. Некоторые считают, что синтетические материалы могут нанести вред человеку, либо быть экологически опасными. Однако, как порой отличить черное от белого, так и установить тонкую грань между «опасностью для человека» и «коммерческой выгодой» очень сложно. В этом вопросе так же поможет кафедра Органического синтеза и нанотехнологий (ОСиНТ) .

Органические соединения

Органическая химия формировалась, как наука о жизни, ранее считалось, что она сильно отличается от неорганической химии в лаборатории. Затем ученые полагали, что органическая химия – это химия Углерода, особенно соединений каменного угля. В наше время органическая химия объединяет все соединения Углерода как живой, так и не живой природы .

Доступные для нас органические соединения получаются либо из живых организмов, либо из ископаемых материалов (нефть, уголь). Примером субстанций из природных источников являются эфирные масла – ментол (вкус мяты) и цис-жасмон (аромат цветков жасмина). Эфирные масла получают перегонкой с водяным паром; подробности раскроются при обучении на нашей кафедре.

Ментол Цис-жасмон Хинин

Уже в 16 веке был известен алкалоид – хинин , который получают из коры хинного дерева (Южная Америка) и используют против малярии.

Иезуиты, что открыли данное свойство хинина, конечно же не знали его структуры. Тем более в те времена не стоял вопрос о синтетическом получении хинина – что удалось осуществить только в 20 столетии! Ещё любопытная история, связанная с хинином – это открытие фиолетового пигмента мовеина Уильямом Перкиным в 1856 году. Зачем он это сделал и какие результаты его открытия – так же можно узнать на нашей кафедре.

Но вернемся к истории становления органической химии. В 19 веке (времена У. Перкина) основным источником сырья для химической промышленности был уголь. Сухая перегонка угля давала коксовый газ, который использовался для обогрева и приготовления пищи, каменноугольную смолу, богатую на ароматические карбоциклические и гетероциклические соединения (бензол, фенол, анилин, тиофен, пиридин). На нашей кафедре Вам расскажут, чем они отличаются и какое они имеют значение в органическом синтезе.

Фенол обладает антисептическими свойствами (тривиальное название – карболовая кислота ), а анилин стал основой развития красочной промышленности (получение анилиновых красителей). Данные красящие вещества по-прежнему коммерчески доступны, например, Бисмарк-Браун (коричневый) показывает, что большая часть ранних трудов по химии была проведена в Германии:

Однако в 20 столетии, нефть опередила уголь в качестве основного источника органического сырья и энергии , поэтому газообразные метан (природный газ), этан, пропан стали доступным энергетическим ресурсом.

В тоже время, химическая промышленность разделилась на массовую и тонкую. Первая занимается производством красок, полимеров – веществ, не имеющих сложное строение, однако, производимых в огромном количестве. А тонкая химическая промышленность, правильнее сказать – тонкий органический синтез занимается получением лекарств, ароматов, вкусовых добавок, в гораздо меньших объемах, что, однако более прибыльно. В настоящее время известно около 16 миллионов органических соединений. Сколько ещё возможно? В этой области, органический синтез не имеет ограничений. Представьте себе, что Вы создали самую длинную алкильную цепь, однако Вы можете легко добавить ещё один углеродный атом. Этот процесс бесконечен. Но не следует думать, что все эти миллионы соединений – обычные линейные углеводороды; они охватывают все виды молекул с удивительно разнообразными свойствами.

Свойства органических соединений

Каковы же физические свойства органических соединений?

Они могут быть кристаллическими как сахар, или пластичными как парафин, взрывоопасными как изооктан, летучими как ацетон.

Сахароза Изооктан (2,3,5-триметилпентан)

Окраска соединений так же может быть самая разнообразная. Человечество уже столько синтезировало красителей, что создается впечатление, что уже не осталось таких цветов, какие нельзя получить с помощью синтетических красителей.

К примеру, можно составить такую таблицу ярко окрашенных веществ:

Однако кроме этих характеристик, органические вещества обладают запахом , который помогает их дифференцировать. Любопытный пример – защитная реакция скунсов. Запах секрета скунсов обуславливают сернистые соединения – тиолы:

Но самый ужасный запах был «унюхан» в городе Фрайбурге (1889), во время попытки синтеза тиоацетона разложением тримера, когда пришлось эвакуировать население города, поскольку «неприятный запах, которых быстро распространился по большой площади в городе, вызывает обмороки, рвоту и тревожные состояния». Лабораторию закрыли.

Но этот опыт решили повторить химики научной станции Ессо (Esso) к югу от Оксфорда. Передадим им слово:

«В последнее время, проблемы запаха вышли за пределы наших худших ожиданий. Во времена ранних экспериментов, пробка выскочила из бутылки с отходами и сразу была заменена, а наши колеги из соседней лаборатории (200 ярдов) немедленно почувствовали тошноту и рвоту.

Двое из наших химиков, которые просто изучали крекинг незначительных количеств тритиоацетона нашли себя как объект враждебных взглядов в ресторане и были посрамлены, когда официантка распылила дезодорант вокруг них. Запахи «бросили вызов» ожидаемым эффектам разбавления, поскольку работники лаборатории не считали запахи невыносимыми… и по-настоящему отрицали свою ответственность, так как они работали в закрытых системах. Чтобы убедить их в обратном, они были распределены с другими наблюдателями по всей территории лаборатории на расстояниях до четверти мили. Затем одна капля ацетон гем-дитиола, а позже маточного раствора перекристаллизации тритиоацетона была размещена на часовом стекле в вытяжном шкафу. Запах был обнаружен по ветру в считанные секунды» . Т.е. запах этих соединений усиливается при понижении концентрации.

Существует два претендета на эту ужасную вонь – дитиол пропан (вышеуказанный гем-дитиол), либо 4-метил-4сульфанил-пентанон-2:

Вряд ли кто-то найдется чтобы определить из них лидера.

Однако, неприятный запах имеет свою область применения . Природный газ, что поступает в наши дома содержит небольшое количество ароматизатора – третбутил тиола. Небольшое количество – это столько, что люди способны почувствовать одну часть тиола в 50 миллиардах частей метана.

Напротив, некоторые другие соединения имеют восхитительные запахи. Чтобы искупить честь сернистых соединений мы должны сослаться на трюфель, который хрюшки могут унюхать через метр почвы и чей вкус и запах настолько восхитительны что они стоят дороже, чем золото. За аромат роз отвечают дамаскеноны . Если Вы имеете возможность понюхать запах одной капли, то Вы, вероятно, будете разочарованы, так как она пахнет как скипидар, или камфора. А на следующее утро Ваша одежда (и Вы в том числе) будете очень сильно благоухать розами. Так же, как и тритиоацетон, этот запах усиливается при разведении.

Демаскенон – аромат роз

А как насчет вкуса?

Всем известно, что дети могут попробовать на вкус бытовую химию (средство для чистки ванны, туалета и т.д.). Перед химиками встала задача, чтобы несчастные дети больше не захотели попробовать какую-то химию в яркой упакове. Обратите внимание, что это сложное соединение является солью:

Некоторые другие вещества оказывают «странное» воздействие на человека, вызывая комплексы психических ощущений – галюцинации, эйфорию и т.д. К ним относятся наркотики, этиловый спирт. Они очень опасны, т.к. вызывают зависимость и уничтожают человека как личность.

Давайте не забывать и о других существах. Известно, что кошки любят спать в любое время. Недавно ученые получили из спинномозговой жидкости бедных кошек вещество, позволяющее им быстро засыпать. Оно так же действует и на человека. Это удивительно простое соединение:

Подобная структура, носящая название Коньюгированная Линолевая Кислота (КЛК) обладает противоопухолевыми свойствми:

Ещё одна любопытная молекула – ресвератол, может быть отвечает за благотворное влияние красного вина в профилактике сердечных заболеваний:

В качестве третьего примера «съедобных» молекул (после КЛК и ресвератрола) возьмем витамин С. Моряки дальнего плавания времен эпохи Великих Географических Открытий страдали заболеванием скорбут (цингой), когда происходят дегенеративные процессы мягких тканей, особенно ротовой полости. Нехватка данного витамина и вызывает цингу. Аскорбиновая кислота (тривиальное название витамина С) является универсальным антиоксидантом, она нейтрализует свободные радикалы, защищая людей от рака. Некоторые считают, что большие дозы витамина С защищают нас от простуды, но это ещё не доказано.

Органическая химия и промышленность

Витами С в больших колличествах получают в Швейцарии, на фармацевтическом заводе Roshe (не путать с РошеноМ). Во всем мире объемы промышленности органического синтеза исчисляются как килограмами (мелкотоннажные производства), так и миллионами тонн (крупнотоннажные производства) . Это хорошая новость для студентов-органиков, т.к. дефицита рабочих мест (равно как и переизбытка выпускников) тут нет. Другими словами профессия инженера-химика очень актуальна.

Некоторые простые соединения можно получать как из нефти, так и из растений. Этиловый спирт используют в качестве сырья для получения резины, пластмасс, других органических соединений. Его можно получить каталитической гидратацией этилена (из нефти), либо путем ферментации отходов сахарной промышленности (как в Бразилии, где использование этанола в качестве топлива позволило улучшить экологическую ситуацию).

Стоит отдельно упомянуть полимерную промышленность . Она поглощает наибольшую часть продуктов переработки нефти в виде мономеров (стирол, акрилаты, винилхлорид, этилен). Производство синтетических волокон имеет оборот более чем 25 миллионов тонн в год. В получение поливинилхлорида вовлечено около 50 000 людей с годовым выпуском 20 миллионов тонн.

Следует так же упомянуть производство клеев, герметиков, покрытий . Например, известным суперклеем (на основе метил цианоакрилата) Вы можете приклеить почти все.

Цианоакрилат – основной компонент суперклея

Пожалуй, наиболее известным красителем является индиго , который раньше выделяли из растений, а сейчас получают синтетически. Индиго – это цвет синих джинсов. Для окраски полиэфирных волокон используются, к примеру, бензодифураноны (как дисперсол), которые придают ткани отличный красный цвет. Для окрашивания полимеров используют фталоцианины в виде комплексов с железом, или медью. Они так же находят применение в качестве компонента активного слоя CD, DVD, Blu Ray дисков. Новый класс «высокопроизводительных» красителей на основе DPP (1,4-diketopyrrolopyrroles) разработан Ciba-Geidy.

Фотография сначала была черно-белой: галоиды серебра взаимодействуя со светом высвобождали атомы металла, которые и воспроизводили изображение. Окрашенные фотографии в цветной пленке марки Кодак возникали как следствие химической реакции между двумя бесцветными реагентами. Один из них, как правило ароматический амин:

От фотоискусства можно легко перейти в сладкую жизнь.

Подсластители , такие как классический сахар получают в огромных масштабах. Другие подсластители, как аспартам (1965) и сахарин (1879) производятся в аналогичных объемах. Аспартам представляет собой дипептид из двух натуральных аминокислот:

Фармацевтические компании производят лекарственные субстанции от многих болезней. Примером коммерчески успешного, революционного препарата является Ранитидин (от язвенной болезни) и Силденафил (Виагра, надеемся Вы в курсе кому и зачем она нужна).

Успех этих препаратов связан как с лечебной эффективностью, так и прибыльностью:

Это еще не всё. Это только начало

Ещё осталось много интересного об органической химии, поэтому обучение на кафедре ОСиНТ является приоритетным не только для любителей химии, но и для абитуриентов, которым интересен окружающий мир, которые желают расширить рамки своего восприятия и раскрыть свой потенциал.