Химия туралы 18 қызықты мәліметтер

Ғылым адам өмірінің әрбір қырына – жұлдыздардың құрылысынан бастап, біздің денемізді құрайтын молекулаларға дейін – еніп жатыр. Табиғи ғылымдардың ішінде химия ерекше орын алады, себебі ол материяның өзін – оның құрылымын, қасиеттерін және түрленулерін зерттейді. Дәл осы ғылым металдың неге тот басатынын, нанның пісіру кезінде неге көтерілетінін және дәрінің неге ауырсынуды басатынын түсіндіреді. Химиялық білімсіз адамзатта қазіргі заманғы медицина да, синтетикалық материалдар да, миллиардтаған адамды тамақтандыратын тыңайтқыштар да болмас еді. Сонымен қатар, көптеген адамдар химия туралы тек мектеп сабақтарынан есте қалған мәліметтерді ғана біледі, ал шынайы ғылым таңқаларлық, парадоксалды және кейде мүлдем күтпеген фактілерге толы. Төменде солардың он сегізі жинақталған – және олардың әрқайсысы қоршаған әлемге деген дағдылы көзқарасты өзгерте алады.

1. Су жануы мүмкін. Бұл тұжырым парадоксалды естіледі, себебі су өртті сөндіру үшін қолданылады, дегенмен фтор тікелей жанасқанда оны тұтата алады. Фтордың сумен реакциясы соншалықты қарқынды жүреді, айтарлықтай мөлшерде жылу мен жарық бөлінеді. Дәл осы себепті фтор ең қауіпті химиялық элементтердің қатарына жатады.
2. Алмаз бен графит – бір зат. Қатты әрі мөлдір алмаз бен жұмсақ қара графит тек көміртегі атомдарынан тұрады – олардың арасындағы айырмашылық тек олардың байланысу тәсілінде ғана. Алмазда әрбір көміртегі атомы қатаң үш өлшемді торда төр көршісімен байланысқан, ал графитте атомдар бір-біріне қатысты оңай сырғитын қабаттар құрайды. Құрылымдағы осы айырмашылық екі заттың физикалық қасиеттеріндегі орасан зор айырмашылықты түсіндіреді.
3. Жер бетіндегі ең көп таралған металл. Алюминий жер қыртысындағы ең кең таралған металл болып табылады және оның массасының шамамен сегіз пайызын құрайды. Дегенмен, XIX ғасырдың ортасына дейін ол алтыннан да қымбат бағаланған – өнеркәсіптік балқыту әдісі ойлап табылғанға дейін оны алу өте қымбатқа түскен. Наполеон III құрметті қонақтарына ғана алюминий ыдыста тағам ұсынған, ал қалғандары алтын мен күміспен қанағаттануға мәжбүр болған.
4. Адам денесі – химиялық зертхана сияқты. Ересек адамның ағзасында одан шамамен тоғыз мың қарындаш жасауға жететін көміртегі бар. Сонымен қатар, денешің шағын шеге жасауға жететін темір, бор жасауға қажетті кальций және бірнеше жүздеген сіріңке өндіруге жететін фосфор бар. Адам буквалды түрде өзіне қоршаған жансыз әлемдегі дәл сол элементтерден тоқылған.
5. Суық от. Хемолюминесценция – жылу бөлінбейтін, бірақ жарық шығаратын химиялық реакция. Дәл осы принцип концерттер мен мерекелердегі жарқыраған таяқшалардың, сондай-ақ жарқырауық шыбындар мен кейбір теңіз организмдерінің биолюминесценциясының жұмыс істеу негізінде жатыр. Табиғат адамдар оны жасанды түрде қайта жаңғыртуды үйренгеннен әлдеқайда бұрын «суық отты» игеріп алған.
6. Алтын ериді. Көптеген адамдар алтынды іс жүзінде ерімейтін деп санайды, дегенмен «патша арағы» – концентрленген азот және тұз қышқылдарының қоспасы – оны керемет ерітеді. Дәл осы қасиетті дат физигі Нильс Бор Екінші дүниежүзілік соғыс жылдары пайдаланды – ол Нобель медалін нацистерден жасыру үшін оны патша арағында ерітті. Соғыстан кейін алтын ерітіндіден сәтті түндіріліп алынып, медаль қайтадан құйылды.
7. Дәм мен молекулалар. Тәтті, ащы, қышқыл және тұзды дәмдер – субъективті сезімдер ғана емес, нақты молекулалардың тіл рецепторларымен әрекеттесуінің нәтижесі. Сахароза бір ақуыз-рецепторлармен, ал хинин басқаларымен байланысады, және дәл осы молекулалық ерекшелік дәмді қабылдауды анықтайды. Жасанды тәттілендіргіштер осы ерекшелікті пайдаланады – олар көмірсулар болмағанымен, қант сияқты сол рецепторларды іске қосады.
8. Бір уақытта қорғасыннан ауыр да, судан жеңіл де зат. Аэрогель – шыныға қарағанда шамамен мың есе аз тығыздығы бар, бірақ өз массасынан мыңдаған есе артық жүк көтере алатын жасанды синтезделген материал. Бұл таңғажайып материал Гиннесс рекордтар кітабына планетадағы ең жеңіл қатты заттардың бірі ретінде енген. НАСА аэрогельді ғарыш кемелерін жылу оқшаулау үшін және жұлдызаралық шаңды жинау үшін пайдаланады.
9. Периодтық жүйе және бос ұяшықтар. Дмитрий Менделеев 1869 жылы өзінің периодтық кестесін жариялағанда, ғылымға әлі ашылмаған элементтерге арналған бос орындарды әдейі қалдырды. Оның осы белгісіз заттардың қасиеттері туралы болжамдары кейіннен галлий, скандий және германий ашылған кезде таңқаларлық дәлдікпен расталды. Кестенің осы болжаушылық күші оның іргелі дұрыстығының ең сенімді дәлелдерінің біріне айналды.
10. Озонның найзағай иісі. Найзағайдан кейінгі таза, ерекше жаңа иіс ауадағы озонның – электр разрядтары кезінде түзілетін оттегінің үш атомды түрінің болуымен түсіндіріледі. Өзінің жоғары концентрациясында озон тыныс алу жолдары үшін улы, дегенмен стратосферада ол өмірлік маңызды қызмет атқарады – Күннің ультракүлгін сәулеленуін сіңіреді. Жиырма-отыз шақырым биіктіктегі осы заттың жұқа қабаты Жердегі тіршіліктің сақталуының бір шарты болып табылады.
11. Натрий суда жарылады. Сілтілік металл натрий кәдімгі сумен қарқынды реакцияға түсіп, сутекті және оның тұтануына жеткілікті жылуды бөледі. Натрий кесегі неғұрлым үлкен болса, реакция соғұрлым жарылыс сипатына ие болады. Химиктер бұл металды атмосфера ылғалдылығымен жанасуды толық болдырмау үшін минералды май қабатының астында сақтайды.
12. Ақшаның иісі. Көпшілік «металл» иісі деп санайтын тиындардың ерекше иісі шын мәнінде металдың өзіне қатысы жоқ. Бұл хош иіс тері майының мыс немесе темір иондарымен жанасқандағы реакциясы нәтижесінде пайда болады. Басқаша айтқанда, иістенетін тиындар емес, металдың адам терісімен химиялық әрекеттесу өнімдері.
13. Ережеден ерекшеленетін су. Көптеген заттар қатқанда тығыздалып, сұйық фазада батады, дегенмен мұз судың бетінде жүзеді. Бұл аномалия қатқанда көлемі үлкен «бос» кристалдық тор құрайтын су молекулалары арасындағы сутектік байланыстардың ерекше құрылымымен түсіндіріледі. Осы ерекшеліктің арқасында су айдындары төменнен емес, жоғарыдан қатып, қыс мезгілінде су тіршілігін аман сақтап қалады.
14. Хлороформ кинодағыдай емес. Фильмдерде хлороформға малынған мата бір тиіскенде құрбанды бірден есінен тандырады, дегенмен шынайы химия кинематографтан алыс. Іс жүзінде әсерге жету үшін бұл затты секундтар емес, бірнеше минут бойы жұту қажет. Мұндай кинематографиялық асыра сілтеулер көрермендерде химиялық қосылыстардың қасиеттері туралы жалған түсінік қалыптастырады.
15. Жер бетіндегі ең сирек элемент. Астат – ең сирек кездесетін табиғи элементтердің бірі: жер қыртысында кез келген уақытта одан бірнеше граммнан артық болмайды. Бұл радиоактивті галоген соншалықты тез ыдырайды, ғалымдар оның өмір сүруін тіркеуге ғана жеткілікті өте аз мөлшермен ғана жұмыс істей алған. Дегенмен, астат онкологиялық ауруларды мақсатты емдеудің ықтимал құралы ретінде зерттелуде.
16. Тіршіліктің негізі – көміртегі. Көміртегі периодтық жүйедегі кез келген басқа элементке қарағанда он миллионнан астам әртүрлі қосылыс түзе алады. Ұзын тізбектер мен тармақталған құрылымдар түзуге қабілетті бұл бірегей қасиет көміртегіні барлық органикалық химияның құрылыс блогына айналдырды. Дәл осы себепті біз білетін түрдегі тіршілік кремнийлі немесе азотты емес, көміртекті болып табылады.
17. Сынап пен басқа металдар. Сынап бөлме температурасында сұйық күйде қалатын жалғыз металл болып табылады – бұл оның атомдарының электрондық құрылымының ерекшеліктерімен түсіндіріледі. Галлий да бөлме температурасына жақын температурада, шамамен отыз градус Цельсийде балқиды, сондықтан ол алақанда ериді. Екі металл да элементтердің бір тобы ішінде физикалық қасиеттердің қаншалықты әртүрлі бола алатынын айқын көрсетеді.
18. Иіс пен жады химиясы. Мұрынның иіс рецепторлары аралық нейрондық буындарды айналып өтіп, тікелей естеліктерді қалыптастыруға жауапты ми бөлігі – гиппокампимен байланысады. Дәл осы себепті иіс көру немесе есту қабілеті ие емес күшпен жарқын естеліктерді лезде жаңғырта алады. Иісті заттың молекуласы рецепторға түскенде химиялық реакциялар каскадын іске қосады, оның нәтижесі өткен шақтың субъективті сезіміне айналады.

Химия – оқулықтағы жалықтыратын формулалар мен реакциялар жиынтығы ғана емес, ғаламның мәні туралы тірі ғылым. Келтірілген фактілердің әрқайсысы әлемнің алғашқы қарағанда көрінгеннен әлдеқайда нәзік әрі үйлесімді екенін еске салады. Химиялық әрекеттесулердің негіздерін болса да түсінетін адам табиғатқа сиқыр ретінде емес, әр құбылыстың өз түсіндірмесі бар мінсіз құрылған жүйе ретінде қарайды. Мүмкін, дәл осы көзқарас – қызығушылық танытатын, салмақты ойлайтын және шектеусіз көзқарас – осы ұлы ғылымның біздің әрқайсымызға сыйлай алатын ең басты нәрсе болар.