Химия без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты

Вам кажется, что химия трудна, грустна и сложна для восприятия? Это глобальное заблуждение. Ведь химия вокруг нас и даже внутри нас. Химическая наука настолько интересна и неожиданна, что стоит только ею увлечься, и оторваться очень трудно. История науки и ее современность, химия в природе и в быту, мягкие металлы, вездесущий углерод, огнеупорная бумага и глутамат натрия… В этой книге вы найдете столько интересного, что полюбите химию навсегда.

Книга также издавалась под названием «99 секретов химии».

Почти во всем, что мы покупаем, можно найти пластик. Все вещи, которые нас окружают, когда-то были упакованы в пластиковую тару. Знаете ли вы, что пластик – это продукт переработки нефти, а его точное название – полиэтилентерефталат? Ежегодно в мире производят и выбрасывают более 13 миллиардов пластиковых бутылок. А чтобы получить 1 миллиард пластиковых бутылок, необходимо 90 миллионов литров нефти.

Представьте, что Атлантический океан пересох и в эту яму сбросили весь пластиковый мусор из вод Мирового океана. Яма заполнится не просто до краев, а с горкой! Потому что в водах Мирового океана плавает 12,7 миллиона тонн пластика.

Часть бутылок удается собрать и отправить на переработку. Переработанные бутылки используются повторно, но со временем они снова оказываются на свалках. Поэтому утилизация пластика обернулась глобальной экологической проблемой. На разрушение всего одной пластиковой бутылки матушка-природа тратит целых 300 лет! А таких бутылок – миллионы тонн.

Ученые нашли решение проблемы. Они обнаружили «пластикоядную» бактерию Ideonella sakaiensis, способную разлагать цепочки полимера на воду и углекислый газ.

В ДНК микроба есть два фермента: ПЭФаза и МГЭТ-гидролаза. Первая разлагает пластик на «кирпичики», вторая – расщепляет эти звенья на этиленгликоль и терефталевую кислоту, которыми и питается бактерия. Если добавлять колонии Ideonella sakaiensis в кучи мусора на свалках, его разложение ощутимо ускорится. Ученые предполагают, что если искусственно синтезировать ферменты, то можно превратить пластик в воду и углекислый газ.

Фотосинтез – это образование органических веществ в клетках зеленых растений из углекислого газа и воды. Фотосинтез протекает в двух фазах: световой и темновой. Первая фаза происходит под воздействием света. Сначала растение всасывает воду из почвы. Затем под лучами света вода внутри листьев распадается, вследствие чего в атмосферу выделяется кислород.

Для темновой фазы свет необязателен. В ее процессе из углекислого газа, полученного растением из воздуха, и водорода, оставшегося при распаде воды, образуется глюкоза.

Глюкоза – продукт фотосинтеза. Это пища растений, которую они не могут добыть из почвы или воздуха. Они вынуждены производить ее самостоятельно. Благодаря фотосинтезу в природе регулируется баланс углекислого газа, а воздух насыщается кислородом.

Твердость материалов измеряется в гигапаскалях (ГПа). При показателях выше 40 ГПа материал считается сверхтвердым. Эталоном твердости признан алмаз. Его твердость – 115 ГПа. Однако в мире существуют и другие сверхтвердые вещества.

Диборид рения (ReB 2) – очень необычный материал. Без нагрузок он ведет себя как сверхтвердый (48 ГПа): его твердость и износостойкость выше, чем у многих сплавов с высочайшей твердостью. При нагрузках диборид рения как будто размягчается, и его твердость снижается до 22 ГПа. Этот факт стал поводом для споров среди ученых – стоит ли считать диборид рения сверхтвердым.

Карбид бора (B 4C) используют для изготовления пластин бронежилетов. Твердость карбида бора составляет 49 ГПа. При соединении с ионами аргона его твердость возрастает до 72 ГПа.

Лонсдейлит (С) по структуре очень похож на алмаз. Оба минерала – модификации углерода. Лонсдейлит впервые был обнаружен среди метеоритных остатков в кратере Барринджера (Каньон Дьявола, США). Его микрокристаллы также были найдены на месте падения Тунгусского метеорита, одним из компонентов которого являлся графит. Вероятно, при взрыве метеорита графит превратился в лонсдейлит. Беспримесный лонсдейлит тверже алмаза – 152 ГПа.

Фуллерит (С60) – самое твердое вещество в мире. Фуллерит является природной кристаллической формой углерода. Его кристаллы состоят не из отдельных атомов, а из молекул. Благодаря этому вещество обладает исключительной твердостью. Фуллерит способен царапать алмаз так же легко, как сталь царапает пластик. Твердость фуллерита – 310 ГПа.