17 дивовижних фактів про хімію, які вразять вас

Кластер атомів вуглецю C₆₀ у формі футбольного м’яча називають “найкрасивішою молекулою”, і якщо у вас є відчуття симетрії, то легко зрозуміти чому. Але, якщо ви коли-небудь любили хімію в школі або працювали в галузі хімії, ви знаєте, що хімія виходить за рамки “краси”.

Як і фізиці, хімії притаманна романтика, яка випливає з “істини”, а не з класичних естетичних особливостей. Сподіваємось, ці короткі факти та цікавинки про хімію розпалять або відновлять інтерес до цієї благородної галузі науки.

1. Удари блискавки утворюють озон, звідси характерний запах після грози

Озон, потрійна молекула кисню, яка діє як захисна стратосферна ковдра від ультрафіолетових променів, створюється в природі блискавкою. При ударі блискавка розщеплює молекули кисню в атмосфері на радикали, які перетворюються на озон. Запах озону дуже різкий, його часто описують як схожий на запах хлору. Ось чому ви відчуваєте “чистий” запах після грози.

2. Є тільки два не сріблясті метали – золото і мідь

Метал – це елемент, який легко утворює позитивні іони (катіони) і має металевий зв’язок. Ці елементи мають електрони, які вільно утримуються на атомах, і легко передають їх. Ось чому метали є чудовими електро- і теплопровідниками: адже електрони переміщують енергію.

Електрони більшості металів однаково відбивають кольори, тому сонячне світло відбивається як біле. Однак золото і мідь поглинають синє і фіолетове світло, залишаючи жовте. Варто зазначити, що мідь також є єдиним металом, який має природні антибактеріальні властивості.

3. Вода розширюється при замерзанні, на відміну від інших речовин

Зазвичай, коли щось холодне, воно стискається. Це тому, що температура описує вібрацію атомів – чим більше вібрація, тим більше місця вона займає, отже, розширюється. Вода є винятком. Незважаючи на те, що вона вібрує менше, коли замерзає, лід займає більший об’єм. Це пов’язано з дивною формою молекули води.

Якщо ви пам’ятаєте курс хімії 101, молекула води схожа на Міккі Мауса: атом кисню сидить у центрі (обличчя), а два атоми водню розташовані під кутом (вуха Міккі). Завдяки тому, як кисень і водень з’єднуються, молекула води є відкритою структурою з великою кількістю простору. Коли вода замерзає, вона вивільняє енергію, оскільки утворюється багато надміцних зв’язків. Але при цьому вона займає більше місця. Отже, лід розширюється, коли замерзає. Ще один цікавий факт, про який варто згадати: гаряча вода замерзає швидше, ніж холодна.

4. Скло – це насправді рідина, просто вона тече дуже, дуже повільно

Це справді так, містер Фріз.

Оскільки скло не є ні рідиною, ні твердим тілом, пояснити його властивості набагато складніше, ніж дехто може подумати. У склі молекули все ще рухаються, але з такою низькою швидкістю, що це ледь відчутно. Тому недостатньо класифікувати скло як рідину, але й як тверде тіло. Натомість хіміки класифікують скло як аморфні тверді речовини – стан десь посередині між цими двома станами речовини. Існує також так зване металеве скло – клас матеріалів, які втричі міцніші за титан і мають модуль пружності кістки, але при цьому надзвичайно легкі.

5. Кожному атому водню у вашому тілі, ймовірно, 13,5 мільярдів років, тому що вони були створені при народженні Всесвіту

У нульовій точці, під час сингулярності Всесвіту, найпершим хімічним елементом був Водень. Всі інші з’явилися в результаті синтезу Водню в Гелій, який потім перетворився на Вуглець і так далі. Приблизно 73% маси видимого Всесвіту знаходиться у формі Водню. Гелій становить близько 25% маси, а все інше – лише 2%. За масою Водень і Гелій разом складають менше 1% Землі.

6. Надплинний гелій кидає виклик гравітації і підіймається на стіни

При температурі 2,17К (-270,45°C – дуже близько до абсолютного нуля) у властивостях рідкого гелію відбувається дивовижний перехід, який називають “лямбда-точкою” для гелію. Частина рідини стає “надтекучою”, рідиною з нульовою в’язкістю, яка буде швидко рухатися через будь-яку пору в апараті.

7. Якщо всипати жменю солі в склянку з водою, рівень води знизиться

Коли ви зайдете у ванну, рівень води одразу ж підніметься, згідно із законом Ахімеда. Але коли ви додаєте певний об’єм хлориду натрію (повареної солі) до об’єму води, загальний об’єм насправді зменшується на 2%. Що відбувається? Чисте зменшення спостережуваного об’єму відбувається за рахунок молекул розчинника, які стають більш впорядкованими поблизу розчинених іонів.

8. Алмаз і графіт повністю складаються з Вуглецю і ні з чого іншого

Хоча вони зроблені з одного й того ж матеріалу, різниця між коштовним каменем і грифелем олівця полягає у формі. А саме, у алмаза і графіта атоми Вуглецю по-різному розташовані в просторі, що робить їх алотропами.

9. Найрідкісніший природний елемент у земній корі – Астат

Названий від грецького слова, що означає “нестабільний” (astatos), Астат – це природний напівметал, що утворюється в результаті розпаду урану і торію. У своїй найстабільнішій формі цей елемент має період напіврозпаду лише 8,1 години. Уся земна кора містить близько 28 г цього елемента. Якщо вченим коли-небудь доведеться його використовувати, їм, по суті, доведеться створювати його з нуля. На сьогоднішній день було отримано лише 0,00000005 грама Астату.

10. Ці бакіболи продаються по 167 мільйонів доларів за грам. Єдине, що коштує дорожче у світі – це антиматерія

Фото: Оксфордський університет

Оксфордський стартап нещодавно продав ендоедричні фулерени (одна з кількох алотропних модифікацій Карбону) по 167 мільйонів доларів за грам. За даними Designer Carbon Materials – єдиної компанії у світі, яка виробляє цей екзотичний матеріал – вона продала 200 мікрограмів чистих ендоедричних фулеренів за $33 400.

11. ДНК – антипірен

ДНК, також відома як “креслення життя”, містить всі біологічні інструкції, які роблять кожен вид унікальним. Молекула життя також напрочуд витривала, оскільки вважається природним антипіреном і супресантом. Її вогнезахисні властивості зумовлені хімічною структурою ДНК – при нагріванні фосфатовмісна основа виробляє фосфорну кислоту, яка хімічно видаляє воду, залишаючи після себе вогнестійкий, багатий на вуглець залишок. Інші основи, такі як азот, вступають в реакцію з утворенням аміаку, який гальмує горіння. У майбутньому дослідники планують покрити тканину ДНК, щоб виготовити незаймистий одяг.

12. Один сантиметр дощу дорівнює 10 сантиметрам снігу

Коли температура становить близько 30 градусів за Фаренгейтом (0 градусів за Цельсієм), один сантиметр рідких опадів випадає як 10 сантиметрів снігу – за умови, що дощ – це сніг.

13. Технічно гумова шина – це одна єдина, гігантська, полімеризована молекула

Деякі молекули можуть бути дуже великими, але більшість все ще мікроскопічні. Але не вулканізована шина – це все одна велика молекула! По суті, вулканізована шина складається з великих полімерних ланцюгів, зшитих між собою ковалентними зв’язками.

14. Подушки безпеки вашого автомобіля наповнені сольовим азидом натрію, який є дуже токсичним

Коли відбувається зіткнення, датчики автомобіля генерують електричний імпульс, який за долі секунди різко підвищує температуру солей. Потім вони розкладаються на нешкідливий газ азот, який швидко розширює подушку безпеки.

15. Відомий хімік Глен Сіборг був єдиною людиною, яка могла написати свою адресу хімічними елементами

Він писав Sg, Lr, Bk, Cf, Am. Це Сиборгій (Sg), названий на честь самого Сіборга; Лоуренсій (Lr), названий на честь Національної лабораторії Лоуренса Берклі; Беркелій (Bk), названий на честь міста Берклі, де розташований Каліфорнійський університет; Каліфорній (Cf), названий на честь штату Каліфорнія; Америсій (Am), названий на честь Америки.

16. Повітря стає рідким при –190°C

Зазвичай матерія перебуває в одному з чотирьох станів: твердому, рідкому, газоподібному і плазмовому. Повітря, яким ми всі дихаємо, є газоподібним, але, як і будь-яка інша речовина, воно може змінювати свій стан під впливом певної температури і тиску. Повітря – це суміш азоту, кисню та інших газів. Газ можна зріджувати шляхом стиснення та охолодження до надзвичайно низьких температур – за нормального атмосферного тиску повітря потрібно охолодити до –200°C, а за високого тиску (зазвичай 200 атмосфер) до –141°C, щоб перетворити його на рідину. Рідке повітря використовується в промисловості для заморожування інших речовин і особливо як проміжний етап у виробництві азоту, кисню, аргону та інших інертних газів.

17. Марс червоний через оксид заліза

Фото: Pixabay

У той час як Землю іноді називають “блакитним мармуром”, оскільки вона здебільшого вкрита океанами і має густу атмосферу, що надає їй блакитного кольору, Марс вкритий великою кількістю оксиду заліза – це ті самі сполуки, які надають крові та іржі виразний колір. У світлі цього не випадково Марс, який час від часу з’являється у вигляді яскраво-червоної “зірки”, був названий на честь грецького бога війни.

Пов'язані публікації:

Фотосинтез: що це таке і як він відбувається? §1. Поняття про розчини і дисперсні системи Узагальнення і систематизація знань з теми «Прості речовини, метали і неметали» Фотосинтез без рослин став реальністю. І це може зробити можливим життя на Марсі §3. Вода як розчинник §21. Поняття про твердість води