Хімія навколо нас

Зокрема, така праця в 1851г. був написаний  викладачем Петербурзького

технологічного інституту М. Віттом.

З його книжки ми дізнаємося, що свічки були воскові, сальні, стеаринові,

спермацетние і вельми дорогі парафінові. Про те, з яких матеріалів

готувалися свічки, буде рассказано нижче. Однак не відразу про це. Не можна не

згадати, що в середині минулого століття великий англійський учений Майкл 

Фарадей виступив з лекцією на тему. «Історія свічки». Це був натхненний

гімн творінню людини і природи. Лекція була переведена на російську  мову і 

частина її опублікована. Автор рекомендує кожному, хто цікавиться фізикою  і 

хімією, прочитати це видатне творіння.

Ймовірно, перші свічки були воскові. Бджолиний віск - це дар природи і свічка

з нього могла бути виготовлена  самим примітивним способом. Набагато пізніше віск

стали очищати. Технологія знову ж  була вельми проста. Це досягалося

плавленням воску і фільтруванням у розплавленому стані через тканину. Для

відбілення воску, в залежності від можливостей, використовували  кістяний вугілля,

діоксид сірки або хлор.

Слід зазначити, що з американських  континентів до Європи завозився 

рослинний віск. Він застосовувався для виготовлення свічок замість бджолиного,

проте був набагато дорожче і  тому не витримував конкуренції.

Нитки для свічок проварювали протягом декількох годин в лузі,

приготованому з поташу і паленої  вапна. Потім слід було промивання водою  і 

відбілити ¬ вання хлорним вапном.

Під стеарином спочатку розуміли два  різних продукту, які з 

яловичого і баранячого сала. Один з них отримували видаленням з  сала рідин 

пресуванням. Твердий залишок і  називали стеарином. Інший продукт  отримували

хімічною обробкою сала спочатку вапном, а потім сірчаної кислотою. За

Фактично, це був гідроліз жирів (гліцеридів) з наступним виділенням суміші

кислот: стеаринової, пальмітинової  і невеликої кількості неграничних 

кислот.

Стеаринова кислота СН3 (СН2) 16СООН була

відкрита в салі в 1816г. французьким хіміком Шеврелем. Разом з Люссаком в

1825р. він взяв в Англії привілей  на приготування стеаринових  свічок.

Стеаринові свічки виявилися дешевше, ніж воскові. Однак російська  церква

довго не погоджувалася застенять  воскові свічки на стеаринові. Однією з причин

було те, що воскові свічки при  згорянні видавали приємний запах.

Сальні свічки готували з витопленого  сала, яке потім очищали 

механічно (проціджуванням через тканину) або хімічно (глиноземом або 

дубильними речовинами) і знебарвлювали так само, як і віск. При горінні

сальні свічки сильно коптили.

Спермацет для спермацетних свічок витягували з порожнин, що знаходяться  в голові

китів. Він звільнявся від супутніх рідких масел вижиманням холодним або 

гарячим пресуванням. Якщо була необхідність, то проводилося очищення

за допомогою мильного щелока. Свічки, виготовлені з спермацету, відрізнялися

білизною і полупрозрачностью. Однак вони мали і недолік. При  горінні зі

часом обпливають.

У поточному столітті, до винищення китів, дефіцитний спермацет використовували

головним чином як основу для  кремів і різних мазей, а також  в якості

високоякісного мастила для  прецизійних інструментів.

Парафінові свічки спочатку були досить дорогими, так як парафін витягували при 

перегонці дьогтю рослинних речовин. Потім в Англії його почали видобувати з

торфу. Однак і в тому і в  іншому випадку він виходив лише в невеликих 

кількостях. Докорінна зміна сталося  з налагодженням великомасштабної

переробки нафти. Зараз - це один з  найбільш доступних нафтохімічних

продуктів. Парафін - суміш граничних  вуглеводнів С18-С35

. Суміш граничних вуглеводнів  С36-С55 називають 

церезином. Сучасні свічки зі ¬  стоять із суміші парафіну і церезину.

Лампочка складається з скляного балона, в який введені держателі спіралі,

і з самої спіралі. Спіраль виготовлена  з вольфраму - одного з найбільш

тугоплавких металів. Його температура  плавлення дорівнює 3410 ° С. Крім високої 

тугоплавкої, вольфрам має ще одним  дуже важливим властивістю - високою 

пластичністю. З 1 кг. вольфраму можна витягнути дріт довжиною 3,5 км,

якої вистачитьт на виготовлення 23 тис. 60-ватних лампочок. Тримач

виготовлений з молібдену - елементу-аналога  вольфраму. У періодичній системі 

Д. І. Менделєєва ці два елементи перебувають  в одній і тій же підгрупі.

Найважливішим властивістю молібдену  є малий коефіцієнт лінійного 

розширення. При нагріванні він  збільшується в розмірі так само, як і скло.

Оскільки при нагріванні і охолодженні  молібден і скло змінюють розміри 

синхронно, останнє не тріскається і тому не порушується герметизація.

Відомо, що інтенсивність випромінювання тіла зростає пропорційно 

четвертого ступеня абсолютної температури. Це випливає із закону Стефана -

Больцмана. Отже, підвищення температури  вольфрамової нитки 

електричної лампочки всього на 100 °  з 24001 до 2500 ° С призводить до збільшення

світлового потоку] на 16%. Крім того, зі збільшенням температури в  загальному

потоці випромінювання збільшується частка видимого світла. Це явище відображається

законом Вина, тобто зі збільшенням температури нитки розжарювання зростає світлі

віддача, а значить, збільшується економічність  лампочки. Підвищенню температури 

заважає розігрівання скляного балона і випаровування нитки. Знизити 

розігрівання балона можна створенням у ньому вакууму. Ці »шляхом зменшується

теплопровідність від нитки  до скла. Проте у вакуумі буде посилюватися

випаровування нитки. Це буде призводити до її утоньшения і, врешті-решт, нитка 

перегорить. Заповнення балона інертним газом, наприклад азотом, перешкоджає

випаровуванню нитки і тим більше, чим важче молекули заповнює газу.

Відірвалися від нитки атоми  вольфраму будуть битися в молекули газу, їх шлях

до стінок балона буде подовжений, а деякі атоми можуть повернутися  до нитки.

Чим важче молекули заповнює газу, тим більше вони будуть перешкоджати

випаровуванню нитки розжарювання. Так, часткова заміна азоту на аргон  дозволяє

збільшувати температуру вольфрамової нитки до 2600-2700 ° С. Повністю замінити

азот на аргон не можна, такяк  останній має порівняно високу

електричну провідність і з'явиться  небезпека виникнення електричної 

дуги між молібденовим власниками. Ще краще оберігають вольфрамову 

нитку від руйнування більш важкі  благородні гази - криптон і ксенон. Вони

дозволяють підняти температуру нитки до 2800 ° С і знизити обсяг газового

балона. Заповнення ними ламп замість  аргону дозволяє отримати на 15% більше

світловіддачу, збільшити вдвічі термін служби нитки розжарювання і на 50% скоротити 

об'єм балона.

Для збільшення терміну служби електричних ламп розжарювання в балон додають

невелика кількість йоду. Він  виконує роль собаки, що охороняє отару  овець. У 

зоні з температурою приблизно 1600 ° С йод взаємодіє з відірвалися 

від нитки атомами вольфраму, переводячи їх у з'єднання Wl2. При

хаотичному русі рано чи пізно молекула иодида вольфраму (II) потрапляє в

область більш високих температур, де вона продіссоціірует відповідно до

рівнянням

WI2 → W + 2l

Таким чином, йод повертає атоми  вольфраму в зону, навколишнє нитку  і,

отже, перешкоджає її випаровування. У йодних лампах на стінках

скляного балона не буває і слідів темного нальоту металевого

вольфраму. З цієї причини світловіддача  таких ламп з часом не знижується, а 

термін служби збільшується.

 

 

Хімічні елементи в організмі людини

 

Всі живі організми на Землі, в тому числі і людина, знаходяться в  тісному 

контакті з навколишнім середовищем. Харчові продукти і питна вода сприяють

надходженню в організм практично  всіх хімічних елементів. Вони

 

 

повсякденно вводяться в організм і виводяться з нього. Аналізи показали, що

кількість окремих хімічних елементів  і їх співвідношення в здоровому 

організмі різних людей приблизно  однакові.

Думка про те, що в організмі  людини можна виявити практично  всі 

елелементах періодичної системи  Д. І. Менделєєва, стає звичним. Однак

пред ¬ положення вчених йдуть  далі - в живому організмі не тільки присутні

всі хімічні елементи, але кожен  з них виконує якусь біологічну

функцію. Цілком можливо, що ця гіпотеза не підтвердиться. Однак у міру

того як розвиваються дослідження в даному напрямі, виявляється

біологічна роль все більшого числа  хімічних елементів. Безсумнівно, час 

і праця вчених проллють світло і  на це питання.

Биоактивность окремих хімічних елементів. Експериментально встановлено, що

в організмі людини метали складають  близько 3% (за масою). Це дуже багато.

Якщо прийняти масу людини за 70 кг., То на частку металів припадає 2,1 кг.

За окремим металам маса розподіляється наступним чином: кальцій (1700 р),

калій (250г.), натрій (70г.), магнії (42г.), залізо (5г.), цинк (3г.).

Решта припадає на мікроелементи. Якщо концентрація елемента в організмі 

перевищує 10 лютого

%, То його вважають макроелементом. Мікроелементи знаходяться в  організмі в 

концентраціях 10

3-10 5

%. Якщо концентрація елемента нижче 10

5%, то його вважають ультрамікроелементи.  Неорганічні речовини в живій 

організмі знаходяться в різних формах. Більшість іонів металів  утворюють 

з'єднання з біологічними об'єктами. Вже сьогодні встановлено, що багато

ферменти (біологічні каталізатори) містять іони металів. Наприклад,

марганець входить до складу 12 різних ферментів, залізо - у 70, мідь - у 30, а 

цинк - більш ніж у 100. Природно, що нестача цих елементів повинен 

позначитися на змісті відповідних  ферментів, а значить, і на нормальному

функціонуванні організму. Таким  чином, солі металів абсолютно необхідні 

для нормального функціонування живих  організмів. Це підтвердили і досліди  по

солі дієті, яка застосовувалася  для годування піддослідних тварин. Для 

цієї мети багаторазовим промиванням водою зїжі видаляли солі. Виявилося, що

харчування такою їжею призводило до загибелі тварин

Шість елементів, атоми яких входять  до складу білків і нуклеїнових кислот:

вуглець, водень, азот, кисень, фосфор, сірка. Далі слід виділити

дванадцять елементів, роль і значення яких для життєдіяльності 

організмів відомі: хлор, йод, натрій, калій, магній, кальцій, марганець,

залізо, кобальт, мідь, цинк, молібден. У літературі є вказівки на

прояв біологічної активності ванадієм, хромом, нікелем і кадмієм

Є велика кількість елементів, що є  отрутами для живого організму, наприклад 

ртуть, талій, свиней та ін Вони надають  несприятливу біологічне

вплив, але без них організм може функціонувати. Існує думка, що

причина дії цих отрут пов'язана з блокуванням певних груп у

молекулах протеїнів або ж з  витісненням з деяких ферментів  міді та цинку.

Бувають елементи, які у відносно великих кількостях є отрутою, а  в 

низьких концентраціях надають  корисний вплив на організм. Наприклад, миш'як

є сильною отрутою, що порушує серцево-судинну систему і вражаючим

печінка і нирки, але в невеликих  дозах він прописується лікарями для поліпшення

апетиту людини. Вчені вважають, що мікродози миш'яку підвищують стійкість 

організму до дії шкідливих мікробів. Широко відомо сильне отруйна

речовина іприт S (СН2СН2С1) 2. Однак у

розбавленому в 20 000 тис. разів вазеліном  під назвою «псориазин» його

застосовують проти лускатого  лишаю. Сучасна фармакотерапія поки ще не

може обійтися без значної кількості  лікарських засобів, до складу яких

входять токсичні метали. Як тут не згадати приказку, що в малих 

кіль ¬ чествах лікує, а у  великих - калічить.

Цікаво, що хлорид натрію (кухонна  сіль) в десятикратному надлишку в 

організмі в порівнянні з нормальним вмістом є отрутою. Кисень,

необхідний людині для дихання, у висОкою концентрації і особливо під 

тиском надає отруйну дію. З  цих прикладів видно, що

концентрація елемента в організмі  іноді грає дуже істотне, а часом 

і катастрофічне значення.

Залізо входить до складу гемоглобіну крові, а точніше в червоні пігменти крові,

оборотно зв'язують молекулярний кисень. У дорослої людини в крові 

міститься близько 2,6 р. заліза. У процесі  життєдіяльності в організмі 

відбувається постійний розпад і синтез гемоглобіну. Для відновлення заліза,

втраченого з розпадом гемоглобіну, людині необхідно добове надходження  в 

організм близько 25 мг. Недолік  заліза в організмі призводить до захворювання -

анемії. Однак надлишок заліза в  організмі теж шкідливий. З ним  пов'язаний сідероз

очей і легенів - захворювання, що викликається відкладенням сполук заліза в тканинах

цих органів. Недолік в організмі  міді викликає деструкцію кровоносних 

судин. Крім того, вважають, що його дефіцит  є причиною ракових 

захворювань. У деяких випадках ураження раком легенів у людей пожі ¬ лого

віку лікарі пов'язують з віковим  зниженням міді в організмі. Однак 

надлишок міді призводить до порушення  психіки і паралічу деяких органів (хвороба 

Вільсона). Для людини шкоду завдають лише великі кількості з'єднань міді.