Химия в бутылочке⚗️

Игра в конструктор. Как построить молекулу?🧬 Со школы мы знаем, что молекулы образуются за счёт возникновения химических связей между атомами. Например, молекула воды H₂O существует благодаря ковалентным связям между атомами водорода H и кислорода O, в кристаллы поваренной соли NaCl сформированы за счет ионной связи между хлорид-ионами и натрием. Но можно ли построить молекулу без химических связей? Неожиданный ответ — отчасти да, можно. Этой идеей загорелись ученые еще в прошлом веке — и у них получилось синтезировать молекулы, разные части которых удерживаются исключительно механически. Давайте посмотрим, что это за молекулы. Первыми были получены катенаны. Представьте себе звенья цепи — кольца, соединенные друг с другом ⛓ А теперь представьте молекулу, которая имеет аналогичное строение — две циклические структуры, продетые друг в друга. Длинная органическая цепочка состоит из атомов, соединенных химической связью, но между собой кольца соединены лишь механически — как два обруча, продетых друг в друга 🔗 На картинке молекула катенана схематически изображена слева. Первые синтезы катенанов опирались на принципы вероятности. Бралась реакционная смесь из длинных молекул, которые могли при определенных условиях образовывать кольцо, и надеялись: вдруг какая-то из них во время замыкания окажется продетой в уже существующий цикл и получится два звена, соединенных между собой. Чисто статистически катенаны действительно образовывались — их удавалось зафиксировать, но содержание было чрезвычайно мало (около 0,0001%). Другой тип молекул — ротаксаны — представляет собой структуры, состоящие из гантели и надетного на нее обруча ⭕️ В данном случае соскользнуть с перекладины кольцу мешают массивные группы на концах📍На картинке модель молекулы ротаксана находится справа. Первые синтезы ротаксана так же были предложены на основе статистики: какая-то доля циклических молекул в смеси могла замкнуться вокруг гантелевидных молекул. Существуют катенаны с большим числом звеньев и ротаксаны с большим числом надетых колец, а так же другие типы молекул с механическим взаимодействием: узлы и молекулярные кольца. Синтез подобных веществ представляет собой интересную задачу. В настоящее время никто не надеется на авось — разработаны новые методы направленного синтеза. Также хочу сказать пару слов о применении полученных экзотических соединений. Ротаксаны стали объектом внимания и биологов, и нанотехнологов. Современные ученые рассматривают такие структуры как элементы молекулярных машин — уже построены ротаксановые молекулярные переключатели, «молекулярные мышцы» и нанороботы. Наука не стоит на месте👩‍🔬

Как работает холодильник?☃️ Невозможно представить современную жизнь без холодильных установок. Только попробуйте сосчитать, сколько раз в день вы открываете дверцу холодильника. Число вас удивит. А как приятно зайти в помещение с кондиционером после палящего летнего солнца🌇 Все эти блага основаны на фундаментальных физико-химических законах и свойствах особых веществ. Давайте поговорим о том, по какому принципу работают холодильники. Начнём с процессов, которые протекают внутри компрессионного холодильника — наиболее распространенного в быту охлаждающего устройства. В нём главным переносчиком тепла является специальное вещество — хладагент❄️ Компрессор засасывает хладагент в виде пара💨 и сжимает его за счёт повышения давления, при этом температура хладагента возрастает. После сжатия вещество попадает в конденсатор, где нагретый хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду. Если вы имели дело со старыми холодильниками, то наверняка замечали змееподобную трубку на его задней стороне, которая довольно-таки сильно нагревалась во время работы. В нём хладагент с выделением тепла конденсируется, то есть превращается в жидкость💧 Жидкое вещество под давлением поступает через узкий капилляр или регулируемый вентиль в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости🌬 Так как испарение — это процесс, протекающий с поглощением тепла, хладагент отнимает его из окружающей среды через стенки испарителя, за счёт чего происходит охлаждение. Чтобы вам было легче представить это явление, вспомните, какое чувство прохлады вы испытываете, выходя на сушу из тёплого водоёма🏖 Ваше тело охлаждается за счёт испарения капель воды с поверхности кожи. За счёт аналогичных процессов наш организм охлаждается, когда мы потеем, чтобы избежать перегрева. Это лежит в основе естественной терморегуляции. Таким образом, в конденсаторе хладагент под воздействием высокого давления переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газ, поглощая тепло. Затем хладагент снова поступает через компрессор в конденсатор, и цикл многократно повторяется🔁 Общая схема довольно-таки проста Стоит отметить, что большое значение имеет чистота хладагента: вода и примеси могут засорить капилляр или повредить компрессор🙅‍♀️ Примеси могут образовываться в результате коррозии внутренних стенок трубопроводов холодильника, а влага может попасть при его заправке. Поэтому в каждом холодильнике имеется фильтр-осушитель, наполненный адсорбентом, который защищает капиллярную трубку. Также существует несколько вариантов компоновки. Наиболее привычной для нас является «европейская», когда морозильная камера находится снизу, а холодильная — сверху. Вариант с обратным расположением камер классифицируют как «азиатский». Компоновку, в которой холодильное и морозильное отделение расположены по всей высоте устройства, называют «американской» или side-by-side.

Аэрозоли и спреи💨 Приходя в аптеку, мы сталкиваемся с многообразием форм лекарственных препаратов 👩🏻‍⚕️Помимо привычных таблеток, мазей и капель, на витринах представлены спреи и аэрозоли, как более новые и удобные способы доставки действующих веществ. Давайте выясним, в чем принципиальная разница между двумя похожими на первый взгляд формами👀 Внутри аэрозольного баллончика под давлением находится раствор действующего вещества в сжиженном пропелленте. И если с действующими веществами всё понятно — они меняются в зависимости от назначения аэрозоля, — то в качестве пропеллента используется ограниченный ряд газов🧪 Когда-то в качестве газового наполнителя баллончиков использовались фреоны, но после исследования их разрушающего действия на озоновый слой, на смену пришли более экологичные вещества. В бытовых аэрозолях — лаки для волос, дезодоранты, освежители воздуха — используются углеводородные пропелленты (пропан, н-бутан и изобутан). К сожалению, эти газы очень горючи и взрывоопасны, поэтому обращение с ними требует особых правил. По этой же причине для распыления веществ в экстремальных условиях продолжают использовать более инертные и негорючие фреоны (например, в огнетушителях)🧯 Для распыления пищевых продуктов (например, взбитые сливки🍦) используют закись азота N₂O или углекислый газ CO₂. Когда мы нажимаем на аэрозоль, внутри открывается клапан, и содержимое баллончика выбрасывается за счет высокого давления газа. Взамен часть жидкого пропеллента внутри испаряется, возвращая давление в баллончике на исходную отметку🧭 На выходе из аэрозоля мы получаем облако из мельчайших частичек жидкости, распределенных в воздухе. В свою очередь спреи не содержат пропеллента, а высвобождение содержимого происходит за счет нажатия на поршень микронасоса. При этом давление во флаконе и вне его одинаковое. Это позволяет брать спреи в самолеты, походы, подвергать действию солнечных лучей и температуры, не опасаясь за повреждение флакона✈️ Спрей так же равномерно распределяет частицы действующего вещества, только их размер чуть больше (от 5 микрометров) по сравнению с частицами аэрозольного распылителя (от 2 до 5 мкм)💦 Дозировать вещество с помощью аэрозоля очень непросто — размер порции зависит от того, как долго мы жмём на кнопку. К тому же, если плохо встряхнуть баллон перед использованием, можно получить пустую струю газа. В случае спрея всё намного удобнее. Один пшик — чёткое дозирование💨 Лекарственные препараты в формате спреев и аэрозолей облегчают доставку действующего вещества и способ нанесения. Согласитесь, что использовать пантенол на место ожога из аэрозольного баллончика или лекарство от насморка в виде спрея намного удобнее и быстрее, чем в виде мази или капель🤔 Зная принципиальные отличия аэрозоля от спрея, вы всегда сможете выбрать наиболее подходящий для вас формат😉

Химия конфет Я уже как-то раз писала про карамель, но в этот раз хочу углубиться в химический состав любых конфет. Если честно, я много раз пыталась не есть конфеты и вообще сладости, но все мои попытки заканчивались провалом. Максимум сколько я не ела сладкое было три месяца. Это интересный опыт, рекомендую всем попробовать не есть хотя бы месяц сладкое. 🍭Не многие знают, но слово «конфеты» и сам продукт произошли от аптекарей XVI века. Да, да именно они придумали лечить анемию засахаренными фруктами. Лекарство получилось настолько вкусным, что его стали употреблять здоровые люди. ⠀ 🍫Расцвет кондитерской промышленности начался после соединения двух ингредиентов, которые раньше никак не сочетались в природе: жиров и сахара. Большинство всех конфет состоит из сахарозы (практически 70% веса). Чтобы сладость не казалась слишком приторной к ней добавляют кислоты, например, лимонную. 🍭Сложнее остальных сладостей готовятся ириски. Чтобы их получить необходимо упаривать сахар, молоко и жир. При этом помимо перемешивания и сплавления идут реакции Майарда (сахар с аминокислотами) и карамелизации (частичная потеря воды сахарами). 🍫Если конфеты дешёвые, то скорее всего их изготовили из "патоки", а не сахара. Вместо жира использовали пальмовое масло или маргарин.. Применявшийся ранее желатин (белок) постепенно заменили на пектины (растительные полисахариды). 🍬Сегодняшние конфеты, помимо экстремальной калорийности (карамелька ~ тарелка овсяной каши), содержит малополезные компоненты. Это и опасные для сердца транс-ненасыщенные кислоты из кондитерского жира, и канцерогенные гетероциклы из перегретой патоки, и аллергичные ароматизаторы/красители. 🍴Хотите сладкого? Съешьте фрукт. Мало? Возьмите мед или сделайте конфету из плавленного сахара с добавкой варенья. Хотите шоколада?Покупайте с 80+% какао. Остальной - смесь кондитерского жира и патоки с коричневым красителем и ароматизатором «шоколад».

Химия моркови В морковке🥕содержатся каротиноиды - это природные пигменты от желто- оранжевого до красного цвета, а также бета-каротин. Последний это «провитамин А». Именно благодаря бета-каротину в организме легко получается витамин А. Оба этих вещества - сильные антиоксиданты, они «улавливают» активные молекулы в организме, не давая им повредить ДНК и органоиды наших клеток. Стимулируют иммунные клетки, особенно, Т-лимфоциты. Интересный факт. Сам по себе🥕бета-каротин снижает вероятность онкологических заболеваний. Однако эффект может быть противоположным, если человек курит. Доказано, что никотин вместе с бета-каротином повышают вероятность рака лёгких. Какими именно соединениями вызван данный эффект пока не известно. ⠀ Кроме того, благодаря морковке🥕 можно подлечить и зрение. Бета-каротин переходит в организме в ретиналь, который дает пигмент родопсин, улавливающий свет в наших глазах. Если родопсина не будет хватать - мы просто ослепнем. ⠀ 👉🏻Небольшой совет. Витамин А и каротиноиды - неполярные вещества и плохо растворяются в воде. Поэтому для лучшего усвоения врачи рекомендуют растворять данный продукт в чём-то жирном. Для этого отлично подойдёт оливковое масло или сметана. Поэтому в следующий раз когда будете есть морковь, употребляйте её вместе с маслом, так будет намного полезнее! ⠀ Кстати, бета-каротин часто используется как одна из Е-добавок🍭. Во многих продуктах он встречается как краситель Е160а. Это, пожалуй, одна из немногих Е добавок, которая не опасна.

Страдания ради науки☠️ В настоящее время мы воспринимаем многие законы природы как нечто привычное и обыденное. Мы смотрим на таблицу Менделеева, не размышляя над тем, как были открыты те или иные химические элементы. Мы видим солнечный свет, заливающий комнату по утрам, не задумываясь о его природе, громадном пути, который он преодолел, и о том, почему мы его вообще видим. А ведь всего пару веков назад эти мысли не давали покоя учёным, имена которых нам хорошо известны. Многим кажется, что наука — это своего рода развлечение, приятным результатом которого становятся гениальные открытия. Вот только очень часто поиск истины превращался в причинение вреда собственному организму. Сегодня я хочу поделиться с тобой историями трёх ученых, пожертвовавших свои здоровьем во имя науки. Гениальность Исаака Ньютона порой не останавливала его от совершения весьма глупых и опасных поступков. В своей лаборатории Ньютон, вырезав из слоновой кости тонкий изогнутый зонд, запускал его себе в глаз и давил им на заднюю сторону глазного яблока, чтобы понять, почему мы вообще видим окружающий мир.👁 В другой период своих научных интересов Ньютон внимательно смотрел на солнце столько, сколько мог выдержать, чтобы выяснить, как это отразится на его зрении. Итогом опыта стало длительное восстановление в условиях кромешной темноты. Скорее всего, благодаря этим экспериментам в дальнейшем было тщательно исследовано негативное влияние прямых солнечных лучей на органы зрения. Шведский химик Карл Шееле является первооткрывателем многих химических соединений. За его именем скрывается обнаружение кислорода, фтора и марганца, получение винной, молочной и щавелевой кислот, а также привычной для нас "марганцовки" и целого списка газов. В современных справочниках в описании свойств напротив многих соединений указывается их вкус и запах. Есть идеи, откуда учёные знают о вкусе ядовитых веществ?🧪 Думаю, тут не обошлось без заслуг Карла Шееле, курьезной страстью которого была тяга пробовать на вкус всё, с чем он имел дело. Он пробовал токсичные соли ртути, смертельно ядовитые цианиды и многие другие опасные для здоровья вещества. К сожалению, эта страсть обернулась смертью — учёного нашли мертвым на своем рабочем месте в окружении массы ядовитых реактивов в день его свадьбы. И третья история связана с именем Марии Склодовской-Кюри, которая совместно с мужем, Пьером Кюри, и Анри Беккерелем впервые исследовала явление радиоактивности. Открытие радиоактивности стало переломным моментом в науке прошлого столетия, благодаря чему мы сейчас используем энергию атомных электростанций и исследуем наш организм с помощью рентгенографии.💡 Но история Марии Склодовской-Кюри так же показала, насколько опасным может быть влияние радиации на живой организм. Постоянно получая смертельные дозы излучения, Мария погибла от лучевой болезни и лейкемии. Страшная ирония открытия радиоактивности заключается в том, что по началу люди и учёные были уверены в положительном и даже лечебном влиянии гамма-излучения на живые ткани, и добровольно облучались колоссальными дозами радиации для укрепления здоровья. Сейчас же для нас эти истории кажутся полным безумием, но они были объективной реальностью ушедших эпох. Пытливость ума и страсть к познанию — вот что объединяло учёных, принесших себя в жертву во имя открытий!

Какая кислота самая сильная? Азотная HNO₃? А может быть серная H₂SO₄? Какие еще кислоты ты помнишь с уроков химии?👩🏻‍🏫 На самом деле, существуют соединения, кислотные свойства которых в тысячи раз сильнее концентрированной серной кислоты — их называют суперкислотами. Прочитав этот пост, ты узнаешь о некоторых из них. Мы уже обсуждали меру кислотности — значение pH, — но при рассмотрении суперкислот бессмысленно опираться на водородный показатель, потому что он используется только для водных растворов и его диапазон строго ограничен. Для характеристики силы суперкислот была введена особая величина — параметр или функция кислотности Гаммета. Она и позволяет сравнивать свойства более экзотических соединений. Для 100% серной кислоты функция кислотности составляет 11,93. Это значение является точкой отчёта — все вещества, для которых оно больше, относятся к суперкислотам💪 К таким соединениям относится хлорная кислота HClO₄. В чистом виде хлорная кислота является бесцветной дымящей жидкостью, но при длительном хранении она желтеет и становится взрывоопасной за счёт накопления оксида хлора Cl₂O₇. Соли хлорной кислоты используются в производстве взрывчатых веществ💥 Безводная фторсерная кислота HSO₃F еще сильнее чем серная и хлорная вместе взятые. Это желтая, едкая и токсичная жидкость, которая разрушает многие вещества, устойчивые под действием обычных кислот — органические волокна и металлические поверхности. Её водные смеси способны растворять даже стеклянную посуду 🍽 Карборановые кислоты являются одними из самых сильных суперкислот, известных человеку, — эти соединения сильнее серной кислоты почти в десятки тысяч раз. Первые карборановые кислоты синтезировали в 2005 году в университете Калифорнии при участии сотрудников Российской академии наук. Карборановые кислоты обладают структурой икосаэдра — многогранника с 20 гранями — и за счёт этого являются стабильными веществами, которые можно хранить и использовать в лабораторных условиях👩🏻‍🔬 «Магическая кислота» — смесь уже упомянутой фторсерной кислоты HSO₃F и фторида сурьмы SbF₅. Эта смесь получила своё название после того, как на новогодней вечеринке один из сотрудников показал фокус с исчезновением свечи — он растворил её в «магической кислоте»🧞‍♀️. Исследование показало, что кислота настолько сильная, что способна расщепить молекулы парафинов, из которых состоит свеча. Оказалось, что она более чем в миллион раз сильнее, чем серная. Существуют и многие другие суперкислоты, каждая из которых представляют интерес для науки и производства. С их помощью удаётся запустить те реакции, которые или не идут совсем🙅‍♀️, или требуют экстремальных условий🤷‍♀️. Желаю тебе отличного дня! И помни, что серная кислота далеко не самая сильная 👀

СВЧ-печи Сегодня разберём один из самых популярных мифов связанный с излучением. А именно опасны ли для жизни человека микроволновые печи? Излучения бояться очень многие люди. Однако не все знают, что практически любой предмет излучает. Солнце, диван и даже люди. Энергия дивана или человека обычно небольшая, и зависит от температуры. Гамма и рентгеновское излучение - смертельно опасны, они несут много энергии и разрушают связи в молекулах, в том числе, ДНК. Световые и тепловые волны не так опасны, но и они способны нагреть и даже поджечь предмет, если сфокусировать. Микроволновая печь - это электрический ящик, который разогревает водосодержащие вещества, благодаря электромагнитному излучению дециметрового диапазона. Главное предназначение микроволновки это быстро разогревать, размораживать и готовить еду. В печи происходит диэлектрический нагрев материалов, которые содержат полярные молекулы. Энергия электромагнитных колебаний происходит благодаря электрическому движению молекул, обладающих дипольным моментом,который приводит к увеличению температуры материала. У СВЧ-печи есть несколько опасностей. Ни в коем случае не запускайте печку с поврежденной сеткой на дверце или снятой крышкой. Без клетки Фарадея излучение очень опасно. ДНК не повредится (как любят пугать горе-блогеры), энергетика не та, а вот сварить мозг насмерть может. То же самое с гаджетами. Магнетрон способен сжечь практически любую сложную электронику.

Как парниковые газы влияют на качество нашего питания? Установлено, что уровень содержания углекислого газа в атмосфере непрерывно растёт еще с начала промышлённой революции в середине XIX века. Основными поставщиками диоксида углерода в атмосферу были и остаются энергетическая промышленность, животноводство, транспорт. Колоссальные объемы CO2 выбрасываются при сжигании ископаемого топлива — угля, нефти, природного газа. С этими количествами даже не идут в сравнение те объёмы, которые выделяются в процессе дыхания человеком и другими живыми организмами. Каждый из нас знает, что углекислый газ потребляется зелёными растениями в ходе процесса фотосинтеза. Они поглощают CO2 из атмосферы и используют его для синтеза и накопления питательных веществ. На этом устроен круговорот углерода в природе. Казалось бы, чем больше CO2 в воздухе, тем больше пользы для растений — они получают больше "строительного" материала. Но дело в том, что избыточный диоксид углерода растениям приходится использовать для синтеза простых углеводов, при этом содержание более важных и полезных веществ — белков, витаминов и минералов — заметно уменьшается. Растения как бы "переключаются" на синтез сахаров и крахмала, не уделяя внимания более сложным и важным соединениям. На эту тему были проведены исследования. В ходе эксперимента сравнивались два рисовых поля, одно из которых находилось в естественной атмосфере, а другое — искусственно обдувалось углекислым газом. В растениях со второго участка содержание белков уменьшилось на 10%, железа — на 8%, цинка — на 5%. Казалось бы, небольшие значения... Смотрим дальше. Содержание витаминов B1 и B2, участвующих во многих важных процессах жизнедеятельности, уменьшилось на 17%. Содержание фолиевой кислоты, необходимой для развития растущего организма, уменьшилось на 30%. А теперь вспомним, что составляет большую часть нашего рациона? Верно, растительная пища — крупы, макароны, мучные изделия, овощи и фрукты. Даже если ты убежденный мясоед, стоит помнить, что питание выращиваемых животных состоит из тех же растительных культур. Наш естественный рацион обедняется полезными вещества — простые углеводы медленно вытесняют белки, витамины, макро- и микроэлементы. Если бы мы могли сравнить содержание питательных веществ в рационе наших предков с нынешним состоянием, то разница была бы неутешительна. Современная еда несомненно утоляет чувство голода, но она не способна в полной мере обеспечить наш организм необходимыми полезными веществами. И мы выяснили, что одной из причин этой проблемы являются избыточные выбросы углекислого газа.

Лучшие друзья девушек. И не только о бриллиантах💍 Сложно сказать, когда именно люди начали отождествлять красивые камни природного происхождения с признаками роскоши и богатства. Но одно можно отметить точно: редкость, яркий блеск, прозрачность, игра света и твердость драгоценных камней напрямую связана с их высокой стоимостью. Вот только химия драгоценных минералов не такая сложная, как может показаться👩🏻‍🔬 Сразу обозначим границы рассмотрения. В России действует официальный федеральный закон, который относит к драгоценным камням природные алмазы, изумруды, рубины, сапфиры, александриты, а также жемчуг в сыром или обработанном виде. Все иные камни относятся к категориям полудрагоценных или поделочных🔍 Простейший химический состав имеет алмаз — это аллотропная модификация чистого углерода, самое твёрдое вещество в природе. Вот только вы бы вряд ли обратили внимание на свежедобытый минерал, потому что выглядит он, мягко говоря, невзрачно. Вся красота камня раскрывается только при правильной огранке💎 Ювелиры создают на поверхности камня множество плоскостей, через которые преломляется попадающий внутрь кристалла свет. После многократного внутреннего отражения и преломления лучи, покидая камень, создают игру оттенков на его поверхности. Появляется тот самый притягательный блеск и сияние — огранённый алмаз становится бриллиантом. Разную окраску алмазам придают дефекты структуры и различные примеси — встречаются кристаллы жёлтого, розового, синего, зелёного и даже черного цветов. Причём каждый окрашенный камень — совершенно уникальное произведение природы✨ Небесно-голубые сапфиры🔹и насыщенно-красные рубины♦️ являются разновидностями одного минерала — корунда, — представляющего кристаллическую модификацию оксида алюминия Al₂O₃. Казалось бы, откуда такие яркие цвета? Всё дело в тех же примесях: красная окраска обусловлена наличием хрома Cr, а синяя — железа Fe и титана Ti. И если стоимость природных рубинов и сапфиров соревнуется со стоимостью алмазов, то синтетические камни производят в громадных количествах — сотни тонн в год. Из них изготавливают стекла смартфонов и часов, микросхемы, уникальную оптику, лазеры и светодиоды⌚️ Изумруды и александриты так же относятся к одной группе берилловых минералов. Александрит представляет собой алюминат бериллия BeAl₂O₄ с примесями хрома Cr. Его кристаллы способны менять оттенки окраски в зависимости от освещения: от тёмно-зелёной при дневном свете до красно-малиновой при вечернем или искусственном освещении 👀 Изумруд имеет уже более сложную формулу, которую можно не запоминать (Be₃Al₂Si₆O₁₈), но свой насыщенно зелёный цвет он приобретает за счет вкраплений оксидов железа Fe₂O₃, ванадия V₂O₃ и хрома Cr₂O₃. Крупные изумруды без дефектов ценятся значительно дороже алмазов💰 Чтобы в ювелирном салоне вы представляли массу драгоценных камней и металлов, хочу отметить, что она измеряется в особых единицах — каратах. 1 карат равен 200 мг (0,2 грамма)⚖️ Теперь вы знаете, какая химия скрывается за символами роскоши🕶