Интересные факты о химии: от периодической таблицы до блеска металлов

Человека повсюду окружают химические элементы. Химия вплотную связана с биологией, физикой и иными смежными областями. Для тех, кому хочется узнать больше, расширить кругозор, в статье 24СМИ предложены интересные факты о химии.

Легенды о Менделееве

Основы физической химии заложил Михаил Ломоносов, его теория объяснила химические явления с точки зрения физики. В лаборатории он провел свыше 4 тыс. опытов. Но основой химии стала составленная гораздо позже таблица Менделеева. С тех пор личность великого ученого обросла рядом мифов, из которых больше всего споров вызывают два заблуждения.

Распространено мнение, что таблица приснилась Дмитрию Ивановичу. Об этом хоть раз слышал каждый советский и российский школьник. Но это вымысел.

Легенда появилась с легкой руки товарища Менделеева — профессора Петербургского университета геолога Александра Иностранцева. Сам составитель периодической таблицы этого ни разу не заявлял. Напротив, утверждал, что результат достигнут благодаря упорному 20-летнему труду, а никак не сновидению.

Вторая сказка, которую любят до сих пор передавать из уст в уста, гласит, что Менделеев придумал традиционную водку крепостью 40 градусов. Слух породила работа ученого, в которой он исследовал соединения воды со спиртом. К алкоголю труд имел косвенное отношение — в нем ученый заложил основы гидратной теории растворов воды и спирта при разной температуре, а не рецепты напитков.

Рекорды периодической таблицы

Продолжая разговор о Дмитрии Ивановиче, стоит пристальнее взглянуть на его таблицу. Точнее, на некоторые позиции, отличающиеся от остальных.

В таблице присутствуют все известные элементы, как распространенные, так и нет. Самый редкий на земле — астат. На планете присутствует не более 1 г вещества. На втором месте — франций. Среди газов самым редким признан неон — его содержание в атмосфере не превышает 0,0018%. Из металлов реже всего встречается рений. Единственное обнаруженное его месторождение расположено на острове Итуруп, принадлежащем России. Чтобы получить 1 г рения, необходимо переработать до 2 тыс. тонн руды.

Самый распространенный химический элемент занимает 1-е место в таблице. О водороде известно, что по количеству атомов на него приходится 92% Вселенной, по массе — 75%.

Земная атмосфера — в основном азот. Он занимает 78%. При этом любопытно, что его не использует ни один живой организм на планете. Исключение — азотфиксирующие бактерии.

Наиболее дорогой элемент в таблице — калифорний. Радиоактивное вещество стоит от $27 млн. за 1 г. Самый тугоплавкий — вольфрам. Он плавится при температуре 3400 °C, поэтому из него делают нити накаливания в лампочках.

Проще всего ковать золото. Из 1 кг мягкого металла удается вытянуть нить длиной до 2 км. Интересно, что древние алхимики упорно пытались превратить свинец в золото, не зная, что это принципиально разные элементы. Только в начале XVII века ученые выявили простейшие вещества — стало понятно, что превращение невозможно.

О жидких металлах

Все металлы твердые, за исключением пары — ртути и брома. Для перехода в жидкое состояние им хватает комнатной температуры. Но известен еще один металл с чуть более высокой температурой плавления, но тоже легко превращающийся в жидкость. Это галлий. Ему достаточно разогреться до 28 °C, чтобы потечь, тает в руках, как мороженое. С помощью галлия даже делают фокусы, когда чайная ложка полностью растворяется в чашке с горячим чаем.

Но эти и остальные элементы объединяет свойство — при замерзании они сжимаются. Однако есть исключение — речь о воде. Если ее заморозить, она, наоборот, станет шире. Ледяной кубик занимает на 9% больше пространства, чем вода, из которой его получили.

Тверже всех

Самый твердый природный минерал — алмаз. Для определения твердости ученые используют шкалу Мооса, по которой этот минерал получает высший балл — 10. Любопытно, что графит состоит из того же элемента, что и алмаз, а именно — углерода. Но при этом графит в шкале занял нижнюю позицию — 2 балла. Мягкость и хрупкость графита известна каждому с детства — в повседневной жизни его можно встретить в виде карандашного стержня.

Еще один элемент, которому присуща повышенная твердость, — это кремний. Кристаллическое тело относится к металлоидам. Это значит, что он одновременно похож и не похож на металл.

Кремний используют в электронных устройствах, потому что он выступает в роли полупроводника — проводит электричество, но не до конца для него проницаем. Элемент распространен на Земле — встречается на всех материках. Это основной компонент для изготовления стекла.

В человеческом теле самый твердый элемент — зубная эмаль. Основа ее состава — кристаллический фосфат кальция. В упомянутой шкале Мооса эмаль получила 5 баллов, как и природный минерал апатит.

Наконец, среди металлов твердостью славится титан. Правда, он по сей день до конца не изучен — вызывает вопросы двоякость его характеристик. С одной стороны, титан — прочнейший среди металлов, с другой — самый хрупкий из них.

Почему металлы блестят

Черная сажа поглощает световые лучи. Стекло — пропускает через себя, поэтому оно прозрачное. А металлы блестят, потому что свет отражается от их поверхности. Правда, не обо всех металлах допустимо говорить, что они на 100% отталкивают солнечные лучи.

2 вещества способны поглощать фиолетовый и синий спектр. При этом на 100% отражают желтый, красный и оранжевый. Это золото и медь — единственные металлы с желтым оттенком вместо серебристого, как можно сказать о серебре, цинке, хроме, алюминии и пр. Также желтой является бронза, но это сплав на основе меди.

Интересное о галогенах

Люди, далекие от химии, иногда думают, что ничего не знают о галогенах. Меж тем они ежедневно сталкиваются с этими веществами из VII группы периодической таблицы. К ним относится привычный йод, применяемый в зубной пасте фтор или обычная поваренная соль.

Сюда входят 5 веществ — фтор, бром, йод, астат и хлор. Но любопытно другое — искусственным образом ученые вывели элемент под названием теннессин. Его свойства пока еще слабо изучены, но ясно одно — как остальным галогенам, ему присущи выраженные свойства неметаллов.

Создание резины

Издавна люди пользовались каучуком — природным тягучим веществом, получаемым из сока дерева гевеи. Но каучук нестабилен, плавится при повышении температуры, не держит форму. Поэтому ученые годами бились над ним. Среди остальных трудился американец по имени Чарльз Гудъер — смешивал каучук с теми или иными компонентами.

Жене изобретателя категорически не нравилось занятие мужа — денег оно не приносило, а лишь распространяло невыносимый запах по жилищу. Гудъеру приходилось скрывать опыты от супруги, поскольку он не терял надежды на успех.

Однажды ученый соединил каучук с серой, но смесь вновь не оправдала ожиданий. Вдруг Чарльз услышал голос приближающейся жены и в попытке скрыть очередной эксперимент бросил смесь в печь на горячие угли. Потом он достал из очага то, во что превратился каучук, и увидел искомый состав — вулканизированную резину.

Химия в быту и в жизни

Многие факты о химии тесно переплетены с повседневной жизнью. О кислороде известно, что для человека и большинства живых организмов Земли это важнейший химический элемент. Удивительно, что до 20% содержания это вещества в атмосфере генерируют леса бассейна Амазонки. Правда, не отстает и российская тайга. Но больше всего кислорода производит Мировой океан.

Другое вещество, играющее важную роль в жизни человека, — это соль. Древнейшая специя. Из-за нее случались и войны, и бунты, пока не научились добывать соль в промышленных масштабах.

Любопытно, что это единственный минерал, который люди употребляют в чистом виде. В соли, что продается в магазинах, на это вещество приходится 97%. Остальное — мизерные примеси соединений фтора, йода или угольной кислоты.

В быту человек часто сталкивается с таким явлением, как ржавчина на железе. Коррозия происходит из-за контакта металла с водой и кислородом. Если в воду добавить соли, реакция превращается в электрохимическую и ржавление ускоряется.

Еще один пример использования химии в жизни — это основания. Например, к ним относится гашеная известь. Если ее смешать с водой, получится известковое молоко. Его используют при производстве соды, сахара, иных веществ. Также гашеной известью обрабатывают растения для борьбы с вредителями.

Другое основание — гидроксид натрия — применяют в текстильной промышленности или для очистки нефти. Также с его помощью делают мыло, но это уже органика.

Химия и медицина

В медицине химии отводится чуть ли не главная роль. Этой науке обязан ряд инноваций в области фармацевтики, стоматологии, протезирования и пр.

Распространено афористичное утверждение, что каждое вещество становится отравой или лекарством в зависимости от дозировки. Это выражение находит подтверждения в истории.

Например, мышьяк — смертельный яд. В западных странах его так и использовали. В то же время в традиционной китайской медицине с его помощью в течение 2 тыс. лет боролись с псориазом и сифилисом. А еще мышьяк применяли как пищевой консервант. Так было еще в XIX веке и начале XX столетия, пока вещество в 1920 году не изъяли из употребления по причине опасности.

Десятки химических элементов — незаменимые компоненты лекарств от разноплановых болезней. Например, бор используют, чтобы:

• укреплять костные ткани;
• лечить остеоартрит;
• наращивать мышечную массу;
• улучшать координацию;
• нормализовать мышление;
• повышать уровень тестостерона.

Также соединения бора присутствуют в препаратах для борьбы с онкологическими заболеваниями. Он входит в состав ряда антисептиков и глазных капель.

Химия и человеческий организм

Химические вещества содержатся не только в воде, земле и воздухе. Они присутствуют и в живых организмах. В мире белки дают жизнь 2 млн видов живых организмов. Но не всем известны факты о белках — например, для вирусов это основные элементы, занимающие до 95%.

Вместе с углеводами, нуклеиновыми кислотами и жирами белки — главные компоненты живой материи. В организме человека до 30% белков приходятся на мышцы. В сухожилиях и костях их доля — 20%, а в коже — 10%. Кстати, мозг тоже белок.

Еще один необходимый для жизни людей элемент — магний. Он входит во все ткани организма — без него клетки нормально не функционируют. А без фосфора невозможно формирование крепких костей и зубов, а также молекул РНК и ДНК.

Перечисленные факты о химии показывают, что это вовсе не скучная дисциплина, а мир, наполненный загадками и любопытными закономерностями. Кроме того, найдется не так много наук, вокруг которых вертится такое количество домыслов и легенд.