Ирина Андржеевская – Химия: удивительная и понятная. 100 открытых задач (страница 8)
H2O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),
оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном
состоянии), лёд, водяной лёд (в твёрдом состоянии).
Задача 22. Почему мы любим море?***
Человек вышел из моря, захватив с собой собственный аквариум.
Жизнь, родившаяся в море, не могла начать своё шествие по земле до того момента, пока усилиями эволюции не удалось наконец создать организм, способный унести с собой клочок океана.
В 1898 году российский физиолог Густав Бунге высказал гипотезу о том, что жизнь зародилась в океане. Миллиарды лет тому назад в воде океанов обитали одноклеточные живые организмы. Из воды они брали питательные вещества, в воду же выделяли продукты обмена. Этот процесс происходил с помощью диффузии или активного транспорта через клеточные мембраны. Потом появились многоклеточные организмы. Им для обмена веществ с внешней средой уже не хватало диффузии и активного транспорта. Появился «посредник», который доставлял питательные вещества и удалял продукты обмена. Этим посредником стала сама морская вода, которая «замкнулась» внутри организма, превратилась в «пленённое море» и стала выполнять те же функции, что и морская вода для одноклеточных организмов.
Где человек хранит свой «кусочек океана»?
Как можно доказать сходство «аквариума» человека и океанской воды?
Контрольный ответ
Чтобы доказать сходство, нужно изучить химический состав морской воды и жидкостей организма человека. В воде, этом универсальном растворителе, происходит большинство химических реакций в организме. Больше всего воды в жидкой части крови, плазме – 90%. Химический ионный состав плазмы крови очень похож на состав морской воды. Количество ионов натрия (Na+) и кальция (Са2+) в морской воде и в крови одинаково, а общая концентрация солей в морской воде выше. Исключение составляют ионы магния (Mg2+), которых больше в морской воде, и калия (К+), которых больше в сыворотке крови. Так что плазма крови и есть наш древний океан.
Подумайте…****
Почему состав крови и морской воды отличается по содержанию ионов магния и калия?
Контрольный ответ
Если принять гипотезу о том, что жизнь очень давно зародилась в океане, то нужно принять во внимание изменение состава воды уже после появления тех первых живых организмов в морской воде. Предполагается (хотя это очень трудно доказать), что со временем состав океанской воды менялся: реки приносили соли калия, натрия, кальция и магния. При повышении концентрации соли кальция и магния выпадали в осадок в виде карбонатов, а соли натрия и калия оставались в растворе. То есть концентрация солей калия и натрия росла, а кальция и магния – нет. Некоторые живые существа в процессе эволюции не стали перестраиваться под эти изменяющиеся условия, а заключили морскую воду в систему своих кровеносных сосудов. И эта внутренняя среда не менялась, как океан – она сохранила то соотношение ионов, которое было в древней океанской воде. И, сохранив её, в конце концов организмы вышли на сушу.
Кстати…
До сих пор среди учёных нет единого мнения, верна ли эта гипотеза – исследования продолжаются. Исследователи изучили морскую соль (галит), образовавшуюся в разное время за период продолжительностью в 150 миллионов лет, и проследили хронологию изменений химического состава океанской воды. Исследование опубликовано в журнале
Улыбнитесь
Кальций хвастается перед Натрием и Калием.
– Меня все в гости зовут!
– Э, да тебя зовут не в гости, а в кости! А вот нас на вечеринки приглашают часто. А вчера вечером что было! Случайно столкнулись Кислород и Магний!
– Omg3!
H2O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),
оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном
состоянии), лёд, водяной лёд (в твёрдом состоянии).
O2 – кислород, дикислород (по правилам).
Na – элемент натрий.
К – элемент калий.
Са – элемент кальций.
Mg – элемент магний.
Задача 23. Можно ли дышать жидкостью?****
Вода хорошо растворяет многие газы. Какие-то газы, например, хлороводород с полярными молекулами, растворяются лучше, а какие-то – хуже, например, водород или азот с неполярными молекулами. Кислород растворяется в воде лучше, чем азот, поэтому соотношение растворённых газов в воде отличается от атмосферного: в воздухе объёмное содержание кислорода 21%, а в растворённом в воде воздухе – 34%, таким образом соотношение кислорода к азоту в нём получается 1:2.
Рыбы и другие водные обитатели дышат растворённым в воде кислородом. Их жабры пропускают колоссальный объём воды, забирают растворённый кислород и отдают в кровь. У человека нет жабр, а лёгкие, заполненные водой, не обеспечивают достаточный газообмен. Однако в фантастических фильмах есть сцены, когда скафандр заполняется вязким веществом, и главный герой начинает дышать этой необычной жидкостью так, словно он дышит простым воздухом. Оказывается, это не совсем фантастика. На данный момент технология полного заполнения лёгких ещё не создана, но частичное жидкостное дыхание, в том числе вентиляция с помощью паров и аэрозолей, уже проводится. Особенно перспективен этот метод для недоношенных младенцев, которые не могут дышать самостоятельно, а также при погружениях на большие глубины и в космонавтике.
Какими свойствами должна обладать эта удивительная жидкость, которой можно будет дышать?
Контрольный ответ
Это должна быть подвижная жидкость, хорошо растворяющая кислород (то есть с неполярными молекулами). Учёные синтезировали такие жидкости. Это перфторуглероды. Их молекулы состоят из цепочек атомов углерод-углерод, все свободные валентности которого заняты фтором. Атомы фтора слабо поляризуются и не притягиваются друг к другу, поэтому вязкость такой жидкости невелика. Между молекулами много пустот, в которые легко проникают молекулы газов, растворяясь в жидкости. Химическая связь углерод-фтор чрезвычайно прочна, поэтому перфторуглероды совершенно инертны и не вступают ни в какие химические реакции. Поэтому растворённые кислород и углекислый газ, не связанные химически, легко и быстро выделяются при снижении их парциального давления. Также важно, что это вещество безвредно для организма.
Улыбнитесь
Фтор подходит к кассе без очереди и достаёт удостоверение электроотрицательности:
– Я всегда беру первый, пропустите, пожалуйста!
Кстати…
Американский хирург Арнольд Лэнди изобрёл водолазный костюм, в котором вообще не нужно дышать. «Жидкий воздух», поступающий из баллона, заполняет шлем дайвера и вытесняет воздух из лёгких. Углекислый газ выводится прямо из крови специальным прибором, наподобие жабр, прикреплённым к бедренной вене ныряльщика. Такому водолазу не страшна большая глубина, ведь жидкость не сжимается, как обычный воздух, под огромным давлением толщи воды, и в жидкости нет азота, гелия и водорода, которые при подъёме образуют пузырьки и закупоривают сосуды, приводя к кессонной болезни.
H2O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),
оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном
состоянии), лёд, водяной лёд (в твёрдом состоянии).
НСl – хлороводород (по правилам), хлористый водород (устар), соляная кислота, хлороводородная кислота, хлористоводородная кислота (водный раствор).
H2 – водород.
N2 – азот.
O2 – кислород, дикислород (по правилам).
СО2 – диоксид углерода (по правилам), углекислота
(в быту), оксид углерода (IV), двуокись углерода, угольный ангидрид (устар.), углекислый газ (в газообразном состоянии), сухой лёд (в твёрдом состоянии).
Задача 24. Цветные дожди*
Замечали ли вы что-то необычное, когда гуляли после летнего дождя? Оказывается, иногда выпадают особенные дожди, разноцветные! Чего только ни думали люди об этом явлении столетия назад! Но теперь учёные знают, как возникают цветные дожди.
Попробуйте объяснить, почему иногда в некоторых местностях может пройти белый, чёрный или жёлтый дождь.
Какого цвета бывает лёд в природе?
Контрольный ответ
Белым дождь бывает из-за меловой пыли, которая смешивается с каплями дождя. Чёрные дожди идут после извержения вулканов, вместе с дождём выпадает вулканическая пыль. Жёлтыми дожди становятся во время цветения деревьев из-за примеси цветочной пыльцы.
Чистый лёд прозрачен. Если лёд образуется из снега, пузырьки воздуха делают его белым. Речной лёд желтоватый или даже коричневый из-за примеси глины. Морской солёный лёд зелёного цвета. Старый лёд айсбергов голубой или синий. А тонкие тающие льдинки – серые. Бывает удивительный розовый и красный лёд – с бактериями или планктоном внутри.
H2O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),
оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном
состоянии), лёд, водяной лёд (в твёрдом состоянии).
CaCO3 – карбонат кальция (по правилам), известь (в быту), кальцит, мрамор, арагонит, исландский шпат (минералы).
Задача 25. Неуловимый газ*
Джозеф Пристли по профессии не был учёным. И научного образования у него не было. Но он совершил величайшие открытия, и его называют «отцом современной химии». И всё благодаря его любознательности и тяге к экспериментированию.