Анастасия Мартюшева – Химия без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты (страница 2)

На данный момент универсального антидота против ядов всех змей не существует. Но ученые всего мира усердно работают над этим. На помощь им пришли нанотехнологии! Химики из Калифорнийского университета создали особые наночастицы. Они нейтрализуют токсины, содержащиеся в яде змей всего мира. В ближайшем будущем это изобретение спасет тысячи жизней и избавит врачей от необходимости подбирать антидот для каждого конкретного яда.

Яд и лекарство – часто одно и то же, все дело в пропорции.

№ 8. «Живая» и «мертвая» вода

Если через воду пропустить электрический ток, то рядом с полюсами источника тока изменятся состав и структура воды. У положительно заряженного анода соберется кислотная вода. Ее называют «мертвой». Около отрицательного катода сконцентрируется щелочная – «живая» – вода.

Мертвая вода (анолит) обладает легким кислым запахом и привкусом. Ее кислотность варьируется от 2,5 до 3,5 рH. Мертвая вода – бактерицид и дезинфектор. Такой водой можно полоскать нос, рот и горло при простуде. Кислотная среда уничтожает микробы и бактерии.

Живая вода (католит) является щелочным раствором. Она очень мягкая. Кислотность «живой» воды составляет 8,5–10,5 рН. Живая вода активизирует внутренние процессы организма: повышает кровяное давление и обмен веществ, улучшает самочувствие.

№ 9. Почему яд одних существ убивает, а других – исцеляет?

Яд – это вещество, приводящее к отравлению организма, заболеваниям и смертельным исходам. А знаете ли вы, что, несмотря на токсичность, яды некоторых живых существ используют для лечения людей?

Яд в небольшой концентрации может обладать лечебными свойствами. Этим правилом люди пользовались с древних времен. Современная медицина также разрабатывает лекарства на основе животных ядов. Чаще всего для этих целей используются яды змей, пчел и пауков. Помимо препаратов на основе продуктов пчеловодства, пчелиный яд наиболее распространен в быту.

Змеиный яд применяется в медицине относительно недавно. В чистом виде его не используют, так как даже малые дозы змеиного яда опасны. Ученые-химики и фармацевты подолгу проводят исследования, прежде чем выпустить лекарство на основе яда змеи.

№ 10. Синий, красный, голубой – выбирай себе любой! Пигменты

Биологические пигменты – это природные красители, придающие цвет тканям животных и растений. За проявление окраски отвечают определенные участки молекул пигментов – хромофоры. Они состоят из атомов, объединенных в цепочки или кольца с чередующимися одинарными и двойными связями.

—С=С–С=С–

Чем больше элементов в цепочке, тем насыщеннее окрас. Существует несколько групп растительных пигментов. Хлорофилл (C₅₅H₇2O₅N ₄Mg) – зеленый пигмент. Он содержится в зеленых частях растений, а также в бурых и красных водорослях. Антоцианы – красные и синие пигменты. Содержатся в клеточном соке и клеточных оболочках. Антоцианы получают при соединении сахаров с антоцианидинами – другими натуральными пигментами, которыми богаты ягоды голубики, ежевики, клюквы, вишни, граната и некоторые сорта винограда.

Флавоны и флавонолы – желтые пигменты. Они хорошо растворяются в воде, поэтому наши предки использовали флавоноловые красители для окраски тканей.

Каротиноиды – желто-оранжевые пигменты. В отличие от антоцианов, растворенных в клеточном соке, каротиноиды содержатся в желтых и оранжевых пластидах – хромопластах. Ими богаты морковь, помидоры, перец, шиповник. Меланины – темные пигменты. Идеально черный пигмент в природе не существует, но черно-коричневые цвета, создаваемые меланинами, встречаются в кожуре красного винограда, лепестках некоторых цветков, черном чае и березовом грибе (чаге).

Бетулин – белый пигмент. Он окрашивает в белый цвет стволы берез.

Главная функция пигментов – фотосинтез. Благодаря им растениям удается использовать для фотосинтеза почти весь спектр видимого света, а также ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Природа умеет и с небольшими средствами достигать великих эффектов.

№ 11. Кисленько! Кислоты в природе

Почти все органические кислоты относятся к карбоновым. В формуле карбоновых кислот присутствует фрагмент COOH. Это карбоксильная группа, состоящая из карбонильной (углерод (С) + кислород (О)) и гидроксильной (кислород (О) + водород (Н)) групп.

Муравьиная кислота (CH₂O₂) – это прозрачная, пахучая и едкая жидкость. Попадая на кожу, кислота может вызвать ожог. Для муравьев кислота – это средство общения, сигнал об опасности и средство защиты. CH₂O₂ содержится в соке крапивы, хвое и фруктах. Муравьиная кислота полезна для крупных млекопитающих. Медведи с ее помощью выводят паразитов. Животное ложится на муравейник, а муравьи кусают его, впрыскивая кислоту.

Уксусная кислота (CH₃COOH) образуется в результате брожения в присутствии кислорода. В чистом виде она замерзает при +16 °C, за что ее называют ледяной.

Щавелевая (C₂H₂O₄), малоновая (C₃H₄O₄) и лимонная (C₆H₈O₇) кислоты – белые кислые кристаллики. Щавелевая и малоновая кислоты есть в плодах и листьях щавеля, спаржи, крапивы, рябины, черники. Много лимонной кислоты содержится в ягодах барбариса, земляники, малины, в овощах и фруктах, особенно в цитрусовых.

Молочная кислота (С₃Н₆О₃) – промежуточный продукт обмена веществ у теплокровных существ. Кровососущие насекомые улавливают ее запах, что позволяет им находить жертву. Молочная кислота содержится в соленых огурцах, квашеной капусте, а также образуется при созревании сыра.

За счет кислот растения способны конкурировать друг с другом. Дикорастущие растения выделяют уксусную и масляную кислоту (C₄H₈O₂), тем самым подавляя рост или убивая другие растения.

Мал муравей, а жалит больно.

№ 12. Из чего состоит воздух: чем на самом деле мы дышим?

Воздух – это смесь газов, образующая атмосферу Земли. Его основные компоненты – азот (N ₂) и кислород (О₂). В состав воздуха входят и другие газы: аргон (Ar), углекислый газ (CO₂), неон (Ne), метан (CH₄), гелий (He), криптон (Kr), водород (H₂), ксенон (Xe).

Атмосфера загрязняется вредными выбросами заводов, фабрик, атомных электростанций и автомобилей. Согласно статистике ВОЗ, от воздействия загрязненного воздуха ежегодно погибает 7 миллионов человек. Основные «загрязнители» присутствуют в воздухе крупных мегаполисов и промышленных городов.

«Угарный газ» (СО) образуется при определенных условиях во время горения угля, газа и нефти. Углекислый газ (СО₂) – продукт окисления углерода. Малые количества CO₂ в воздухе – это норма. А вот его избыток способен привести к парниковому эффекту и, как следствие, к повышению температуры на планете. Диоксид серы (SO₂) является одной из причин выпадения кислотных дождей. Озон (О₃) – мощный окислитель и один из самых токсичных «загрязнителей». Углеводороды – соединения углерода (С) и водорода (H). Они содержатся в несгоревшем бензине, средствах для химчистки и т. д. Металл свинец (Pb) токсичен в любой форме. Его используют в производстве красок и боеприпасов. Около 80 % соединений свинца попадает в воздух с выхлопными газами автомобилей.

Чтобы вдыхать меньше вредного воздуха, нужно чаще бывать в лесопарковых зонах, садах и парках. Растения поглощают из воздуха вредные вещества и обогащают его кислородом. Также рекомендуется регулярно проветривать квартиры и офисы.

Если хочешь жить, нужно научиться вообще не дышать.

№ 13. Извержение вулкана: как пахнет сера?

Сера (S) встречается в природе в свободном состоянии (самородная сера) и в виде соединений. Раньше серу добывали после извержения вулканов, а наибольшую ценность представляли продукты, содержащие углекислый газ и сероводород (H₂S).

Во время извержения вулкан выбрасывает на поверхность раскаленные осколки горных пород, пепла, магмы и газов. Вулканический газ – это настоящий химический коктейль из пара, углекислого газа, сероводорода, оксида углерода (CO), азота (N ₂), оксида серы (SO), газообразной серы (S ₂) и других летучих соединений.

Вулканы могут испускать ядовитые газы даже между извержениями. Вулканические газы поднимаются в атмосферу и выпадают в виде кислотных дождей. Сера и ее соединения имеют удушающий зловонный запах. Сероводород (H₂S), например, пахнет протухшим куриным яйцом.

№ 14. Как рождаются алмазы?

Алмаз – модификация чистого углерода (С). Этот минерал – одно из самых твердых веществ в мире и ценнейший драгоценный камень.

Алмазы образуются под землей на глубине 100–200 км. Температура в местах их «рождения» достигает 1100–1300 °С, а давление – 35–50 килобар. При таких условиях углерод, содержащийся в графите, превращается в алмаз, имеющий плотную кубическую структуру. Спустя миллиарды лет, проведенные в недрах планеты, алмазы попадают на поверхность Земли во время вулканических взрывов. Так образуются целые месторождения драгоценных камней.

Кристалл алмаза – правильный многогранник, имеющий восемь граней. Вес алмаза измеряется в каратах. Один карат равен 0,2 грамма, или 200 миллиграммов. Алмазы массой более 15 карат встречаются редко, массой в сотни карат считаются величайшей редкостью.

До недавнего времени самым крупным считался «Куллинан». Его обнаружили в 1905 году в Южной Африке. Масса алмаза составляла 3106 карат (621 г). Во время обработки «Куллинан» раскололи на 105 частей. Самую крупную (516,5 карата, вес 103,3 г) назвали «Звезда Африки». В 2015 году в ЮАР был найден алмаз весом 7000 каратов (примерно 1,5 кг).