№ 10. Синий, красный, голубой – выбирай себе любой! Пигменты

Биологические пигменты – это природные красители, придающие цвет тканям животных и растений. За проявление окраски отвечают определенные участки молекул пигментов – хромофоры. Они состоят из атомов, объединенных в цепочки или кольца с чередующимися одинарными и двойными связями.

—С=С–С=С–

Чем больше элементов в цепочке, тем насыщеннее окрас. Существует несколько групп растительных пигментов. Хлорофилл (C₅₅H₇2O₅N ₄Mg) – зеленый пигмент. Он содержится в зеленых частях растений, а также в бурых и красных водорослях. Антоцианы – красные и синие пигменты. Содержатся в клеточном соке и клеточных оболочках. Антоцианы получают при соединении сахаров с антоцианидинами – другими натуральными пигментами, которыми богаты ягоды голубики, ежевики, клюквы, вишни, граната и некоторые сорта винограда.

Флавоны и флавонолы – желтые пигменты. Они хорошо растворяются в воде, поэтому наши предки использовали флавоноловые красители для окраски тканей.

Каротиноиды – желто-оранжевые пигменты. В отличие от антоцианов, растворенных в клеточном соке, каротиноиды содержатся в желтых и оранжевых пластидах – хромопластах. Ими богаты морковь, помидоры, перец, шиповник. Меланины – темные пигменты. Идеально черный пигмент в природе не существует, но черно-коричневые цвета, создаваемые меланинами, встречаются в кожуре красного винограда, лепестках некоторых цветков, черном чае и березовом грибе (чаге).

Бетулин – белый пигмент. Он окрашивает в белый цвет стволы берез.

Главная функция пигментов – фотосинтез. Благодаря им растениям удается использовать для фотосинтеза почти весь спектр видимого света, а также ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Природа умеет и с небольшими средствами достигать великих эффектов.

Генрих Гейне

№ 11. Кисленько! Кислоты в природе

Почти все органические кислоты относятся к карбоновым. В формуле карбоновых кислот присутствует фрагмент COOH. Это карбоксильная группа, состоящая из карбонильной (углерод (С) + кислород (О)) и гидроксильной (кислород (О) + водород (Н)) групп.

Муравьиная кислота (CH₂O₂) – это прозрачная, пахучая и едкая жидкость. Попадая на кожу, кислота может вызвать ожог. Для муравьев кислота – это средство общения, сигнал об опасности и средство защиты. CH₂O₂ содержится в соке крапивы, хвое и фруктах. Муравьиная кислота полезна для крупных млекопитающих. Медведи с ее помощью выводят паразитов. Животное ложится на муравейник, а муравьи кусают его, впрыскивая кислоту.

Уксусная кислота (CH₃COOH) образуется в результате брожения в присутствии кислорода. В чистом виде она замерзает при +16 °C, за что ее называют ледяной.

Щавелевая (C₂H₂O₄), малоновая (C₃H₄O₄) и лимонная (C₆H₈O₇) кислоты – белые кислые кристаллики. Щавелевая и малоновая кислоты есть в плодах и листьях щавеля, спаржи, крапивы, рябины, черники. Много лимонной кислоты содержится в ягодах барбариса, земляники, малины, в овощах и фруктах, особенно в цитрусовых.

Молочная кислота (С₃Н₆О₃) – промежуточный продукт обмена веществ у теплокровных существ. Кровососущие насекомые улавливают ее запах, что позволяет им находить жертву. Молочная кислота содержится в соленых огурцах, квашеной капусте, а также образуется при созревании сыра.

За счет кислот растения способны конкурировать друг с другом. Дикорастущие растения выделяют уксусную и масляную кислоту (C₄H₈O₂), тем самым подавляя рост или убивая другие растения.

Мал муравей, а жалит больно.

Корейская поговорка

№ 12. Из чего состоит воздух: чем на самом деле мы дышим?

Воздух – это смесь газов, образующая атмосферу Земли. Его основные компоненты – азот (N ₂) и кислород (О₂). В состав воздуха входят и другие газы: аргон (Ar), углекислый газ (CO₂), неон (Ne), метан (CH₄), гелий (He), криптон (Kr), водород (H₂), ксенон (Xe).

Атмосфера загрязняется вредными выбросами заводов, фабрик, атомных электростанций и автомобилей. Согласно статистике ВОЗ, от воздействия загрязненного воздуха ежегодно погибает 7 миллионов человек. Основные «загрязнители» присутствуют в воздухе крупных мегаполисов и промышленных городов.

«Угарный газ» (СО) образуется при определенных условиях во время горения угля, газа и нефти. Углекислый газ (СО₂) – продукт окисления углерода. Малые количества CO₂ в воздухе – это норма. А вот его избыток способен привести к парниковому эффекту и, как следствие, к повышению температуры на планете. Диоксид серы (SO₂) является одной из причин выпадения кислотных дождей. Озон (О₃) – мощный окислитель и один из самых токсичных «загрязнителей». Углеводороды – соединения углерода (С) и водорода (H). Они содержатся в несгоревшем бензине, средствах для химчистки и т. д. Металл свинец (Pb) токсичен в любой форме. Его используют в производстве красок и боеприпасов. Около 80 % соединений свинца попадает в воздух с выхлопными газами автомобилей.

Чтобы вдыхать меньше вредного воздуха, нужно чаще бывать в лесопарковых зонах, садах и парках. Растения поглощают из воздуха вредные вещества и обогащают его кислородом. Также рекомендуется регулярно проветривать квартиры и офисы.

Если хочешь жить, нужно научиться вообще не дышать.

Александр Покровский

№ 13. Извержение вулкана: как пахнет сера?

Сера (S) встречается в природе в свободном состоянии (самородная сера) и в виде соединений. Раньше серу добывали после извержения вулканов, а наибольшую ценность представляли продукты, содержащие углекислый газ и сероводород (H₂S).

Во время извержения вулкан выбрасывает на поверхность раскаленные осколки горных пород, пепла, магмы и газов. Вулканический газ – это настоящий химический коктейль из пара, углекислого газа, сероводорода, оксида углерода (CO), азота (N ₂), оксида серы (SO), газообразной серы (S ₂) и других летучих соединений.

Вулканы могут испускать ядовитые газы даже между извержениями. Вулканические газы поднимаются в атмосферу и выпадают в виде кислотных дождей. Сера и ее соединения имеют удушающий зловонный запах. Сероводород (H₂S), например, пахнет протухшим куриным яйцом.

№ 14. Как рождаются алмазы?

Алмаз – модификация чистого углерода (С). Этот минерал – одно из самых твердых веществ в мире и ценнейший драгоценный камень.

Алмазы образуются под землей на глубине 100–200 км. Температура в местах их «рождения» достигает 1100–1300 °С, а давление – 35–50 килобар. При таких условиях углерод, содержащийся в графите, превращается в алмаз, имеющий плотную кубическую структуру. Спустя миллиарды лет, проведенные в недрах планеты, алмазы попадают на поверхность Земли во время вулканических взрывов. Так образуются целые месторождения драгоценных камней.

Кристалл алмаза – правильный многогранник, имеющий восемь граней. Вес алмаза измеряется в каратах. Один карат равен 0,2 грамма, или 200 миллиграммов. Алмазы массой более 15 карат встречаются редко, массой в сотни карат считаются величайшей редкостью.

До недавнего времени самым крупным считался «Куллинан». Его обнаружили в 1905 году в Южной Африке. Масса алмаза составляла 3106 карат (621 г). Во время обработки «Куллинан» раскололи на 105 частей. Самую крупную (516,5 карата, вес 103,3 г) назвали «Звезда Африки». В 2015 году в ЮАР был найден алмаз весом 7000 каратов (примерно 1,5 кг).

После огранки алмазы превращаются в сверкающие бриллианты. Как правило, алмазы бесцветны, но есть и исключения. Бриллиант «Фиорентино», тайну исчезновения которого до сих пор не раскрыли, весил 137 карат и имел золотисто-желтый оттенок. Знаменитый «Орлов» (199,6 карат) зеленовато-голубого цвета. «Хоуп» (45,5 карата) имеет насыщенный сапфирово-синий отлив. Крайне ценны красные алмазы. В мире их всего 10.

Алмазы можно отыскать лишь в недрах земли; истины можно отыскать лишь в глубинах человеческой мысли.

Виктор Гюго

№ 15. Несоленая соль и несладкий сахар

Под понятиями «соль» и «сахар» мы обычно подразумеваем поваренную соль (хлорид натрия – NaCl) и сахарозу (C₁₂H₂₂O₁₁). Но существуют соли и сахара, не имеющие привычного сладкого и соленого вкуса.

Далеко не все соли соленые. Бромид калия (KBr) и йодид аммония (NH₄I) обладают горько-соленым вкусом. Хлорид цезия (CsCl), бромиды рубидия (AlBr₃) и цезия (NaBr), иодиды калия (KI), рубидия (RbI) и цезия (CsI), сульфат магния (MgSO₄) сильно горчат. Раньше химики пробовали вещества на вкус. Возможно, именно это стало причиной смерти шведского химика Шееле. Ученый проводил опыты с синильной кислотой (HCN) и ее солями. Великий физик Исаак Ньютон тяжело заболел после исследования вкуса соединений ртути (Hg).

Полисахариды – сложные углеводы – несладкие. Каждый человек ежедневно употребляет в пищу около 500 г сахарозы в составе сложных углеводов.

Наиболее распространенные полисахариды – это крахмал ((C₆H₁₀O₅)_n), целлюлоза ((C₆H₁₀O₅)_n) и гликоген (C₂₄H₄₂O₂₁).

Крахмал содержится в растительных волокнах. Например, в злаках и клубнях картофеля. Он образуется в тканях растений из глюкозы.

С₆Н₁₂О₆ = (С₆Н₁₀О₅)_n + _nН₂О (глюкоза = крахмал + вода)

Гликоген содержится в клетках животных и человека.

Целлюлоза присутствует в некоторых продуктах питания. В организме человека нет ферментов, способных ее расщепить. Однако жвачные животные способны переваривать целлюлозу, разделяя ее на молекулы глюкозы.

Молочный сахар, или лактоза (C₁₂H₂₂O₁₁) – еще один из сахаров. Примерно 5 % лактозы содержится в молоке. Ее вкус почти в 3 раза менее сладкий, чем у сахарозы.

Не верь всему что видишь. Ведь даже соль выглядит как сахар.

Арабская пословица

Химия в быту

№ 16. Яды: убийцы или спасители?

Многие вещества, в зависимости от концентрации, могут навредить или принести пользу. Некоторые яды в малых дозах помогают излечиться от опасных болезней.

Одни яды убивают мгновенно, другие – медленно и мучительно. Синильная кислота (HCN) и ее соединения крайне опасны для человека. Даже микроскопическая доза соли синильной кислоты – цианида – способна мгновенно убить живой организм. Однако существует простое противоядие – сахар. При попадании в организм зарина (C₄H₁₀FO₂P) человек испытывает сильные мучения, приводящие к смерти. Этот яд долго использовали как химическое оружие. К счастью, сейчас его производство запрещено.

Аматоксины содержатся в ядовитых грибах. Первые симптомы отравления человек может почувствовать лишь спустя 10 часов.

Ртуть (Hg) способна накапливаться во внутренних органах и медленно отравлять организм в течение длительного времени.

Стрихнин (C₂₁H₂₂N ₂O₂) получают из орехов чилибухи. Его избыток приводит к отравлению, но в малых дозах вещество отлично помогает при параличе.

Тетродотоксин (C₁₁H₁₇N ₃O₈) содержится в японской рыбе фугу. После попадания яда внутрь врачи не всегда успевают прийти на помощь. Несмотря на опасность, люди продолжают есть блюда из фугу.

Ядовитое вещество Ви-Экс, или V-газ (C₁₁H₂₆NO₂PS) используется военными в качестве химического оружия. Если вещество попадет в легкие или на кожу, то мучительной смерти не избежать.

Вещество рицин получают из растений. Этот яд очень мощный. Несмотря на запрет его применения, яд все же используют военные и террористы.

Пороки входят в состав добродетелей, как яды в состав лекарств.

Франсуа де Ларошфуко