Ботаника 

Интересные факты об открытии химических элементов. Всё что делает нашу жизнь проще

Впервые обнаруженный в 1817 году и использовавшийся в качестве примеси цинка, кадмий был ничем не примечателен, до начала 1900-х, когда началась добыча цинка в шахте Камиока в центральной Японии. Во время процесса очистки цинка, кадмий сбрасывался в реку Jinzu. К 1930 году, отходы затронули кости местных жителей и сделали их невероятно хрупкими; один врач сломал запястье девушки, пытаясь прощупать ее пульс. Только в 1961 году, было определено, что причиной этой болезни является кадмий. Исследования показали, что местные культуры были переполнены кадмием, который попадал на рисовые поля из речной воды.

Атомная структура кадмия позволяет ему связать металлотионеин, белок в клетках организма, который, связывает, более биологически важные металлы. Когда местные жители ели рис, кадмий сворачивал цинк, кальций и другие минеральные вещества, необходимые для укрепления костей. В 1972 году добывающая компания выплатила компенсацию 178 выжившим жителям, которые жили или работали вдоль реки. Двенадцать лет спустя, когда кинематографистам нужно было убить Годзиллу в последнем сиквеле, они использовали ракеты с кадмиевым наконечником.

Химический элемент Галлий, исчезающая ложка

Элемент для розыгрышей лабораторных шутников, галлий был обнаружен в 1875 году, его открыл французский химик Пол Эмиль Франсуа Лекок де Буабодран. Несмотря на твердое состояние при комнатной температуре, металл плавится уже при 84 ° F. Это означает, что вы гипотетически можете вылепить ложку из галлия, передать ее другу, чтобы помешать его утренний кофе, и увидеть его реакцию, когда ложка исчезнет в горячем напитке. (Несмотря на низкую токсичность галлия, твоему приятелю не следует пить этот кофе). Помимо его использования в розыгрышах, способность галлия выдерживать широкий диапазон температур в жидком виде делает его удобным для замены ртути для высокотемпературных термометров.

Химический элемент Фосфор, элемент дьявола

Один из ключевых компонентов в современных взрывчатых веществах фосфор впервые был обнаружен в малоприятном месте: в моче. В 1669 году немецкий алхимик Хенниг Бранд пытался создать «философский камень», легендарный артефакт, который мог бы превращать металл в золото. Алхимики уделяли большое значение цвету веществ, и, так как моча была (более или менее) похожа цветом на золото, Бранд, вероятно предположил, что он мог бы использовать ее, чтобы получить золото.

Бранд понятия не имел, что он сделал первое открытие элемента с древнейших времен

После кипячения и разложения большое количество жидких отходов, предположительно, взятых из местных пивных, алхимик получил черную пасту. Он смешал результат с песком, затем нагревал и дистиллировал его, получив при этом белое воскообразное вещество, которое слабо светилось в темноте, иногда даже выбрасывало пламя при контакте с воздухом! (Отсюда и прозвище: «Элемент Дьявола»). Бранд понятия не имел, что он сделал первое открытие элемента с древнейших времен; он только знал, что его неаппетитный проект не дал золото, которое он искал.

Химический элемент Кислород, секрет жизни

Будучи еще мальчиком, Джозеф Пристли заметил, что пауки запечатанные в банках, в конечном счете умирают. Он знал, что его пленники исчерпали воздух, но что осталось в банке с мертвым пауком? Годы спустя, во время работы проповедником, Пристли все еще занимает этот вопрос. Тогда его осенила идея: а что если там были различные типы воздуха? Любопытство Пристли только усилилось, когда он понял, что, в отличие от животных, растения могут выжить в герметичных банках.

Чтобы проверить свою теорию, он поместил мышей в банку с веточками мяты. Когда его подопытные продержались дольше в банке с зеленью, он пришел к выводу, что растения производят что-то жизненно важное. Пристли позднее назвал свое открытие «дефлогистированным воздухом» неуклюжим термином, который, французский химик Антуан Лавуазье заменил на слово «кислород», после проведения серии подобных экспериментов.

В начале 1770-х годов, Пристли поделился своими наблюдениями со своим другом Бенджамином Франклином, который позже написал, «Я надеюсь, что это даст повод пересмотреть яростное уничтожение деревьев, которое происходит из-за мнения, что деревья могут быть заражены. Я уверен, после длительного наблюдения, что нет ничего нездорового в воздухе лесов».

Химический элемент Сиборгий

После оказания помощи в открытии 10 элементов в Беркли, в том числе плутония, америция и кюрия, химик Гленн Сиборг был бы не против присвоить свое имя одному из них. Но в 1974 году, команда из России в городе Дубне объявила, что обнаружила элемент 106, за несколько месяцев до команды из Беркли. Развернулась холодная война за то, кто именно, впервые обнаружил этот новый элемент и какое он должен носить название, американцы записали его как Сиборгий.

Международный союз теоретической и прикладной химии вмешался, и отменил это имя в начале 90-х. Опираясь на мощные химические журналы, американцы настаивали на сохранении имени, и оно было официально восстановлено в 1997 году. Команда города Дубна тоже получила свой приз: элемент 105, дубний. Чтобы отпраздновать свою победу, Сиборг был сфотографирован рядом с большой периодической таблицей, и своим элементом в ней, единственным, когда-либо публично названым, в честь живого человека.

К концу 19 века как наука сформировалась органическая химия. Интересные факты помогут лучше понять окружающий мир и узнать, как делались новые научные открытия.

«Живое» блюдо

Первый интересный факт о химии касается необычной еды. Одно из известных блюд японской кухни - «Одори Дону» - «танцующий кальмар». Многих шокирует вид шевелящего щупальцами кальмара в тарелке. Но не стоит переживать, он не страдает и давно ничего не чувствует. Свежеосвежеванного кальмара помещают в чашу с рисом и перед подачей поливают соевым соусом. Щупальца кальмара начинают сокращаться. Это происходит из-за особого строения нервных волокон, которые на некоторое время после смерти животного вступают в реакцию с ионами натрия, содержащимися в соусе, заставляя мышцы сокращаться.

Случайное открытие

Интересные факты о химии часто касаются открытий, произведенных случайно. Так, в 1903 году Эдуард Бенедиктус, известный французский химик, изобрел небьющееся стекло. Ученый случайно уронил колбу, которая была заполнена нитроцеллюлозой. Он обратил внимание, что колба разбилась, но стекло не разлетелось на куски. Проведя необходимые исследования, химик установил, что подобным образом можно создать противоударное стекло. Так появились первые небьющиеся стекла для автомобилей, которые значительно снизили количество травм при автоавариях.

Живой датчик

Интересные факты про химию повествуют об использовании чувствительности животных для пользы человека. Вплоть до 1986 года шахтеры брали с собой под землю канареек. Дело в том, что эти птицы чрезвычайно чувствительны к рудничным газам, особенно метану и угарному газу. Даже при небольшой концентрации этих веществ в воздухе птица может погибнуть. Шахтеры прислушивались к пению птицы и следили за её самочувствием. Если канарейка проявляет беспокойство или начинает слабеть, это сигнал к тому, что шахту нужно покинуть.

Птица не обязательно погибала от отравления, на свежем воздухе ей быстро становилось лучше. Применялись даже специальные герметичные клетки, которые закрывались при признаках отравления. Даже сегодня не изобретен прибор, чувствующий рудные газы так же тонко, как канарейка.

Резина

Интересный факт о химии: ещё одно случайное изобретение - резина. Чарльз Гудьир, американский ученый, открыл рецепт приготовления резины, которая не плавится в жару и не ломается на морозе. Он случайно разогрел смесь серы и каучука, оставив его на плите. Процесс получения резины был назван вулканизацией.

Пенициллин

Ещё один интересный факт о химии: пенициллин был изобретен случайно. забыл о пробирке с бактериями стафилококка на несколько дней. А когда вспомнил о ней, то обнаружил, что колония погибает. Все дело оказалось в плесени, которая начала разрушать бактерии. Именно из ученый получил первый в мире антибиотик.

Полтергейст

Интересные факты о химии могут опровергать мистические истории. Часто можно услышать о старинных домах, наполненных привидениями. А все дело в устаревшей и плохо работающей системе отопления. Из-за утечки вызывающего отравление, у жителей дома возникают головные боли, а также слуховые и зрительные галлюцинации.

Серые кардиналы среди растений

Химия может объяснять поведение животных и растений. В ходе эволюции многие растения выработали механизмы защиты от травоядных. Чаще всего они растения выделяют яд, но ученые обнаружили и более тонкий метод защиты. Некоторые растения выделяют вещества, привлекающие… хищников! Хищники регулируют численность травоядных и отпугивают их от места произрастания "умных" растений. Такой механизм есть даже у привычных нам растений, таких как томаты и огурцы. Например, гусеница подточила огуречный листок, а запах выделившегося сока привлек птиц.

Защитники белки

Интересные факты: химия и медицина тесно связаны. Во время опытов над мышами вирусологи обнаружили интерферон. Этот белок продуцируется у всех позвоночных животных. Из зараженной вирусом клетки выделяется особый белок - интерферон. Он не обладает противовирусным действием, но контактирует со здоровыми клетками и делает их невосприимчивыми к вирусу.

Запах металла

Мы обычно думаем, что монетки, поручни в общественном транспорте, перила и т. д. пахнут металлом. Вот только этот запах выделяет не металл, а соединения, которые образуются в результате соприкосновения с металлической поверхностью органических веществ, например, человеческого пота. Для того чтобы человек почувствовал характерный запах, нужно совсем немного реагентов.

Строительный материал

Химия изучает белки сравнительно недавно. Они возникли более 4 миллиардов лет назад непостижимым образом. Белки являются строительным материалом для всех живых организмов, иные формы жизни науке неизвестны. Половину сухой массы у большинства живых организмов составляют белки.

В 1767 году заинтересовала природа пузырьков, которые выходят из пива во время брожения. Он собрал газ в чашу с водой, которую попробовал на вкус. Вода оказалась приятной и освежающей. Таким образом, ученый открыл углекислый газ, который сегодня используют для производства газированной воды. Через пять лет он описал более эффективный метод получения этого газа.

Заменитель сахара

Этот интересный факт о химии говорит о том, что многие научные открытия были сделаны практически случайно. Курьезный случай привел к обнаружению свойств сукралозы, современного заменителя сахара. Лесли Хью, профессор из Лондона, изучающий свойства нового вещества трихлорсахароза, дал указание своему помощнику Шашиканту Пхаднису протестировать его (test по-английски). Студент, плохо владеющий английским языком, понял это слово как «taste», что означает попробуй на вкус, и незамедлительно выполнил указание. Сукралоза оказалась очень сладкой.

Ароматизатор

Скатол - это органическое соединение, образующееся в кишечнике животных и человека. Именно это вещество обуславливает характерный запах фекалий. Но если в больших концентрациях скатол имеет запах каловых масс, то в малом количестве это вещество имеет приятный запах, напоминающий сливки или жасмин. Поэтому скатол используется для ароматизации парфюмерии, пищевых продуктов и табачных изделий.

Кот и йод

Интересный факт о химии - в открытии йода принимал непосредственное участие самый обычный кот. Фармацевт и химик Бернар Куртуа обычно обедал в лаборатории, и к нему часто присоединялся кот, любивший сидеть на плече хозяина. После очередной трапезы кот спрыгнул на пол, при этом опрокинув емкости с серной кислотой и суспензией золы водорослей в этаноле, стоявшие у рабочего стола. Жидкости смешались, и в воздух начал подниматься фиолетовый пар, оседавший на предметах мелкими черно-фиолетовыми кристаллами. Так был открыт новый химический элемент.

Вы, вероятно, уже видели Периодическую таблицу элементов раньше. Возможно, она все еще является вам во снах, или, может быть, он канула для вас в небытие, будучи не более чем украшением стены класса, призванной сделать кабинет более солидным. Однако в этой системе, казалось бы, случайно расположенных ячеек есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд.

Периодическая таблица (или ПТ, поскольку эта статья будет периодически ссылаться на нее) и элементы, которые в ней описываются, имеют особенности, о которых вы, возможно, никогда не догадывались. От неправдоподобного происхождения до новых дополнений, вот десять фактов, которые вы, вероятно, не знаете о Периодической таблице элементов.

10. Менделееву помогли

Периодическая таблица используется с 1869 года, когда ее создал бородатый Димитрий Менделеев. Большинство людей думают, что Менделеев был единственным, кто изобрел таблицу и стал гениальным химиком века. Тем не менее, его усилия поддержали несколько европейских ученых, которые внесли важный вклад, чтобы сделать эту колоссальную диаграмму элементов полной.

Менделеев, как и положено, широко известен как отец Периодической таблицы, но он не документировал каждый известный нам элемент.

9. Новые дополнения


Фото: IUPAC

Хотите верьте, хотите нет, но Периодическая таблица не сильно изменилась с 1950-х годов. Однако 2 декабря 2016 года были добавлены четыре новых элемента: нихоний (элемент 113), московий (элемент 115), теннесин (элемент 117) и оганесон (элемент 118). Эти новые дополнения были озвучены в июне 2016 года, но, чтобы их можно было официально добавить в ПТ, потребовалось пять месяцев анализа.

Каждый из этих элементов был назван в честь города или государства, в котором они были обнаружены, за исключением оганесона, который был назван в честь российского физика-ядерщика Юрия Оганесяна за его усилия по документированию этого элемента.

8. Нет буквы «J»

В английском алфавите есть 26 замечательных букв, и каждая из них не менее важна, чем предыдущая и последующая. Однако Менделеев смотрел на это иначе. Попробуйте угадать, какая несчастная буква ни разу не встречается в ПТ? Вот подсказка: произносите буквы и загибайте пальцы на , пока не загнете все (если у вас есть все десять). Угадали? Правильно, это буква «J», которой ни разу не появилась в ПТ.

Говорят, один в поле не воин? Тогда, возможно, J - самая одинокая буква. Однако вот забавный факт: буква «J» чаще всего используется в именах для мальчиков, начиная с 2000 года. Итак, «J» получает достаточно внимания, не переживайте.

7. Искусственные элементы


Фото: Popocatomar

Как вы только что узнали, в Периодической таблице теперь есть целых 118 элементов. Можете догадаться, сколько из этих 118 сделано человеком? Из 118 элементов 90 можно найти в красивом месте, которое мы называем природой.

Как 28 элементов могут быть искусственными? Это, действительно, так. Мы синтезировали элементы с 1937 года и продолжаем делать это и сейчас. Хорошая новость заключается в том, что ПТ удивительна, и эти искусственные элементы можно легко обнаружить, если вам когда-нибудь станет любопытно. Просто посмотрите на элементы с 93 по 118. Полное разоблачение: этот диапазон включает в себя несколько элементов, которые очень редко встречаются в природе и поэтому почти всегда создаются в лабораториях, что также верно для элементов 43, 61, 85 и 87.

6. Элемент 137

В середине 20-го века, известный ученый по имени Ричард Фейнман (Richard Feynman) сделал серьезное заявление, которое задело за живое ученых всего мира, заставив их вечно ломать голову. Он сказал, что, если мы когда-нибудь обнаружим 137-й элемент, у нас не будет никакого способа количественно определить его протоны и электроны. 137 элемент отличается тем, что это значение константы тонкой материи, определяемой как вероятность того, что электрон поглотит . Теоретически, 137 элемент будет иметь 137 электронов и 100-процентную вероятность поглощения фотона. Его электроны вращались бы со скоростью света. Еще более безумно, что электроны элемента 139, если такое вещество существует, должны вращаться быстрее скорости света.

Достаточно физики? Обдумайте это, и вам станет интересно (ну, так же интересно, как чтение об электронах). Элемент 137 в теории может объединить три важные части физики: скорость света, квантовую механику и электромагнетизм. С начала 1900-х годов физики предположили, что элемент 137 может лежать в основе Великой Единой Теории, которая могла бы соединить воедино все три вышеупомянутые области. По общему мнению, это звучит так же безумно, как Зона 51 с инопланетянами или Бермудский треугольник.

5. Что необычного в названии?

Почти все названия элементов имеют больше смысла и значения, чем вы могли бы представить. Они выбираются на случайно. Мы бы, например, назвали элемент первым словом, пришедшим нам в голову. «Керфлумп». Да, отлично.

Далее, свои истоки названия элементов берут в одной из пяти основных категорий. Одна из них – имена известных ученых, классический пример эйнштейниум. Элементы также могут быть названы в честь мест, где их задокументировали, например, германий, америций, галлий и так далее. Вариантом для названий могут служить названия небесных тел, таких как планеты. Уран впервые был обнаружен вскоре после открытия планеты Уран. Элементы могут получить имена из мифологии: например, есть титан в честь греческих Титанов и торий в честь скандинавского Бога грома-или Звездного Мстителя, что вам больше нравится.

Наконец, есть названия, которые описывают свойства элементов. Аргон происходит от греческого слова argos, что означает «ленивый» или «праздный». Сейчас вы решите, что аргон самый ленивый элемент. Эй, аргон, иди работать. Бром – еще одно такое название от греческого слова bromos, что означает «зловоние», что очень точно описывает ужасный запах брома.

4. Вряд ли это было вдохновение

Если вы хороши в картах, то этот факт только для вас. Менделееву необходимо было каким-то образом сортировать все элементы, и для этого нужен был системный подход. Естественно, чтобы разбить таблицу по категориям, он обратился к игре в пасьянс. Менделеев написал на отдельных картах атомный вес каждого элемента, и приступил к безумной игре в пасьянс, так сказать. Он укладывал элементы в соответствии со специфическими свойствами, которые формировали тип «масти». Затем он смог распределить эти вошедшие в определенную категорию элементы в колонки в соответствии с их атомным весом.

Многие из нас с трудом могут пройти уровни обычной игры в пасьянс, поэтому этот парень-игрок 1000-го уровня, очень впечатляет. Что дальше? Кто-то решит обратиться к шахматам, чтобы произвести революцию в астрофизике, а также построить ракету, которая сможет совершить к краю галактики и обратно, оставаясь при этом абсолютно стабильной? Это вполне возможно, если такой сумасшедший профессор, как Менделеев, смог систематизировать нечто огромное с помощью карточной игры.

3. "Нет" инертным газам


Фото: Wikimedia

Помните, как мы классифицировали аргон как самый ленивый и скучный элемент в истории Вселенной? Менделеев чувствовал нечто подобное. Когда в 1894 году аргон удалось впервые выделить, он не вписывался ни в одну из колонок новой таблицы, поэтому вместо того, чтобы найти способ внести дополнение, ученый решил отрицать существование этого элемента.

Еще более удивительно, что аргон не единственный несчастный элемент, который настигла подобная участь. Еще пяти элементам было оказано в существовании, как и неклассифицированному аргону. Просто какая-то дискриминация элементов. Шутки в сторону, радон, неон, криптон, гелий, ксенон – всем им было отказано в существовании, только потому, что Менделеев не смог найти для них место в таблице. После многих лет реконфигурации и повторной классификации эти счастливые элементы (называемые инертными газами) смогли войти в элитный клуб под названием «Существующие элементы».

2. Романтические соединения

Этот факт для вас, романтики. Если взять бумажную копию Периодической таблицы и вырезать средние столбцы, то получится периодическая таблица, в которой отсутствуют элементы. Сложите ее один раз в середине IV группы, и тадам - вы узнали, какие элементы могут образовывать соединения друг с другом.

Элементы, которые при этом «поцеловались», образуют стабильные соединения. У них дополняющие друг друга электронные структуры, которые позволяют их объединять. Если это не настоящая любовь, такая же как у Ромео и Джульетты, или даже Шрека и Фионы, тогда что это?

1. Углерод главный

Углерод желает быть самым главным. Вы думаете, что знаете об углероде все, но нет. Этот плохой парень способен на большее, чем вы когда-либо думали. Знаете ли вы, что большее количество соединений содержит углерод, чем не содержит его? Как насчет того, что 20% веса живых организмов составляет углерод? Еще более странно, что каждый атом углерода в вашем теле был когда-то частью доли углекислого газа в атмосфере. Углерод не только является практически суперэлементом, но и четвертым по распространенности элементом во всей Вселенной.

Если бы Периодическая таблица была вечеринкой, вы бы захотели оказаться на ней рядом с углеродом. Кажется, этот элемент действительно умеет веселиться. Это также основной элемент алмазов, поэтому добавьте немного блеска в список его удивительных качеств.

Химия – всем знакомый школьный предмет. Наблюдать за реакцией реагентов нравилось всем. Но мало кому известны интересные факты о химии, о которых мы расскажем в данной статье.

  • 1. Современные пассажирские самолеты во время девятичасового полета используют от 50 до 75 тонн кислорода. Столько же этого вещества вырабатывает 25000-50000 гектаров леса в процессе фотосинтеза.
  • 2. Один литр морской воды содержит 25 граммов соли.
  • 3. Атомы водорода настолько малы, что если их в количестве 100 миллионов разместить в цепочку друг за другом, получится длина лишь в один сантиметр.
  • 4. В одной тонне воды Мирового океана содержится 7 миллиграмм золота. Общая же сумма данного драгоценного металла в водах океанов составляет 10 миллиардов тонн.
  • 5. В человеческом организме примерно 65-75% воды. Она используется системами органов для транспортировки полезных веществ, регуляции температуры и растворения питательных соединений.
  • 6. Интересные факты о химии касаются нашей планеты Земля. К примеру, за последних 5 веков ее масса увеличилась на целый миллиард тонн. Такой вес прибавили космические вещества.
  • 7. Стенки мыльного пузыря – пожалуй, самая тонкая материя, которую человек способен увидеть невооруженным взглядом. Для примера, толщина папиросной бумаги или волоса в несколько тысяч раз толще.
  • 8. Скорость лопания мыльного пузыря составляет 0.001 секунды. Скорость ядерной реакции – 0.000 000 000 000 000 001 секунды.
  • 9. Железо, очень твердый и прочный материал в обычном его состоянии, становится газообразным при температуре 5 тысяч градусов Цельсия.
  • 10. Всего за минуту Солнце вырабатывает энергии больше, чем наша планета расходует за целый год. Но мы не используем ее полностью. 19% солнечной энергии поглощает атмосфера, 34% возвращается в космос, а лишь 47% доходит до Земли.
  • 11. Как ни странно, но лучше, чем воздух звук проводит гранит. Так, если бы между людьми была бы гранитная стена (сплошная), они бы слышали звуки на расстоянии одного километра. В обычной жизни в подобных условиях звук распространяется лишь на сто метров.
  • 12. Шведский ученый Карл Шелле является рекордсменом по количеству открытых химических элементов. На его счету хлор, фтор, барий, вольфрам, кислород, марганец, молибден.
  • Второе место разделили шведы Яком Берцелиус, Карл Монсандер, англичанин Гемфри Дэви и француз Поль Лекок де Буабордан. Им принадлежит открытие четверти всех известных современной науке элементов (то есть по 4 каждый).
  • 13. Самый крупный самородок из платины – так называемый «Уральский гигант». Его вес составляет 7 килограммов и 860,5 граммов. Хранится этот гигант в Алмазном фонде Московского Кремля.
  • 14. 16 сентября с 1994 года – Международный день охраны озонового слоя, согласно указу Генеральной ассамблеи ООН.
  • 15. Углекислый газ, который широко используется для создания современных газированных напитков, был открыт английским учёным Джозефом Пристли еще в 1767 году. Тогда Пристли заинтересовали пузырьки, образуемые при брожении пива.
  • 16. Танцующий кальмар – так называется удивительное блюдо в Японии. Недавно пойманного и убитого кальмара кладут в миску с рисом и перед клиентом поливают соевым соусом. При взаимодействии с натрием, который содержится в соевом соусе, нервные окончания даже убитого кальмара начинают реагировать. В результате такой химической реакции моллюск начинает «танцевать» прямо в тарелке.
  • 17. Скатол – органическое соединение, которое отвечает за характерный запах фекалий. Интересен тот факт, что в больших дозах данное вещество имеет приятный цветочный аромат, который используют в пищевой промышленности и парфюмерии.

В эту самую минуту

Пока Вы читаете данную статью, Ваши глаза используют органическое соединение – ретиналь , который преобразует световую энергию в нервные импульсы. Пока Вы сидите в удобной позе, мышцы спины поддерживают правильную осанку благодаря химическому расщеплению глюкозы с высвобождением требуемой энергии. Как Вы понимаете, пробелы между нервными клетками так же заполнены органическими веществами – медиаторами (или нейространсмиттерами), которые помогают всем нейронам стать одним целым. И данная слаженная система работает без участия Вашего сознания! Так глубоко, как биологи, только химики-органики понимают, насколько филигранно создан человек, как логично устроены внутренние системы органов и их жизненный цикл. Отсюда следует, что изучение органической химии – основа понимания нашей жизни! А качественное изучение – это путь в будущее, ибо новые лекарства создаются прежде всего в химических лабораториях. Наша кафедра желает познакомить Вас поближе с этой прекрасной наукой.

11-цис-ретиналь, поглощает свет

серотонин – нейромедиатор

Органическая химия как наука

Органическая химия как наука возникла в конце девятнадцатого века. Она возникла на перекрещивании разных сфер жизни – от получения пищи до лечения миллионов людей, не подозревающих о роли химии в их жизни. Химия занимает уникальное место в структуре понимания Вселенной. Это наука о молекулах , но органическая химия является чем-то большим, чем это определение. Органическая химия в буквальном смысле сама себя создает, словно растет . Органическая химия, занимаясь изучением не только природных молекул имеет возможность самой создавать новые вещества, структуры, материи. Данная особенность подарила человечеству полимеры, красители для одежды, новые лекарства, духи. Некоторые считают, что синтетические материалы могут нанести вред человеку, либо быть экологически опасными. Однако, как порой отличить черное от белого, так и установить тонкую грань между «опасностью для человека» и «коммерческой выгодой» очень сложно. В этом вопросе так же поможет кафедра Органического синтеза и нанотехнологий (ОСиНТ) .

Органические соединения

Органическая химия формировалась, как наука о жизни, ранее считалось, что она сильно отличается от неорганической химии в лаборатории. Затем ученые полагали, что органическая химия – это химия Углерода, особенно соединений каменного угля. В наше время органическая химия объединяет все соединения Углерода как живой, так и не живой природы .

Доступные для нас органические соединения получаются либо из живых организмов, либо из ископаемых материалов (нефть, уголь). Примером субстанций из природных источников являются эфирные масла – ментол (вкус мяты) и цис-жасмон (аромат цветков жасмина). Эфирные масла получают перегонкой с водяным паром; подробности раскроются при обучении на нашей кафедре.

Ментол Цис-жасмон Хинин

Уже в 16 веке был известен алкалоид – хинин , который получают из коры хинного дерева (Южная Америка) и используют против малярии.

Иезуиты, что открыли данное свойство хинина, конечно же не знали его структуры. Тем более в те времена не стоял вопрос о синтетическом получении хинина – что удалось осуществить только в 20 столетии! Ещё любопытная история, связанная с хинином – это открытие фиолетового пигмента мовеина Уильямом Перкиным в 1856 году. Зачем он это сделал и какие результаты его открытия – так же можно узнать на нашей кафедре.

Но вернемся к истории становления органической химии. В 19 веке (времена У. Перкина) основным источником сырья для химической промышленности был уголь. Сухая перегонка угля давала коксовый газ, который использовался для обогрева и приготовления пищи, каменноугольную смолу, богатую на ароматические карбоциклические и гетероциклические соединения (бензол, фенол, анилин, тиофен, пиридин). На нашей кафедре Вам расскажут, чем они отличаются и какое они имеют значение в органическом синтезе.

Фенол обладает антисептическими свойствами (тривиальное название – карболовая кислота ), а анилин стал основой развития красочной промышленности (получение анилиновых красителей). Данные красящие вещества по-прежнему коммерчески доступны, например, Бисмарк-Браун (коричневый) показывает, что большая часть ранних трудов по химии была проведена в Германии:

Однако в 20 столетии, нефть опередила уголь в качестве основного источника органического сырья и энергии , поэтому газообразные метан (природный газ), этан, пропан стали доступным энергетическим ресурсом.

В тоже время, химическая промышленность разделилась на массовую и тонкую. Первая занимается производством красок, полимеров – веществ, не имеющих сложное строение, однако, производимых в огромном количестве. А тонкая химическая промышленность, правильнее сказать – тонкий органический синтез занимается получением лекарств, ароматов, вкусовых добавок, в гораздо меньших объемах, что, однако более прибыльно. В настоящее время известно около 16 миллионов органических соединений. Сколько ещё возможно? В этой области, органический синтез не имеет ограничений. Представьте себе, что Вы создали самую длинную алкильную цепь, однако Вы можете легко добавить ещё один углеродный атом. Этот процесс бесконечен. Но не следует думать, что все эти миллионы соединений – обычные линейные углеводороды; они охватывают все виды молекул с удивительно разнообразными свойствами.

Свойства органических соединений

Каковы же физические свойства органических соединений?

Они могут быть кристаллическими как сахар, или пластичными как парафин, взрывоопасными как изооктан, летучими как ацетон.

Сахароза Изооктан (2,3,5-триметилпентан)

Окраска соединений так же может быть самая разнообразная. Человечество уже столько синтезировало красителей, что создается впечатление, что уже не осталось таких цветов, какие нельзя получить с помощью синтетических красителей.

К примеру, можно составить такую таблицу ярко окрашенных веществ:

Однако кроме этих характеристик, органические вещества обладают запахом , который помогает их дифференцировать. Любопытный пример – защитная реакция скунсов. Запах секрета скунсов обуславливают сернистые соединения – тиолы:

Но самый ужасный запах был «унюхан» в городе Фрайбурге (1889), во время попытки синтеза тиоацетона разложением тримера, когда пришлось эвакуировать население города, поскольку «неприятный запах, которых быстро распространился по большой площади в городе, вызывает обмороки, рвоту и тревожные состояния». Лабораторию закрыли.

Но этот опыт решили повторить химики научной станции Ессо (Esso) к югу от Оксфорда. Передадим им слово:

«В последнее время, проблемы запаха вышли за пределы наших худших ожиданий. Во времена ранних экспериментов, пробка выскочила из бутылки с отходами и сразу была заменена, а наши колеги из соседней лаборатории (200 ярдов) немедленно почувствовали тошноту и рвоту.

Двое из наших химиков, которые просто изучали крекинг незначительных количеств тритиоацетона нашли себя как объект враждебных взглядов в ресторане и были посрамлены, когда официантка распылила дезодорант вокруг них. Запахи «бросили вызов» ожидаемым эффектам разбавления, поскольку работники лаборатории не считали запахи невыносимыми… и по-настоящему отрицали свою ответственность, так как они работали в закрытых системах. Чтобы убедить их в обратном, они были распределены с другими наблюдателями по всей территории лаборатории на расстояниях до четверти мили. Затем одна капля ацетон гем-дитиола, а позже маточного раствора перекристаллизации тритиоацетона была размещена на часовом стекле в вытяжном шкафу. Запах был обнаружен по ветру в считанные секунды» . Т.е. запах этих соединений усиливается при понижении концентрации.

Существует два претендета на эту ужасную вонь – дитиол пропан (вышеуказанный гем-дитиол), либо 4-метил-4сульфанил-пентанон-2:

Вряд ли кто-то найдется чтобы определить из них лидера.

Однако, неприятный запах имеет свою область применения . Природный газ, что поступает в наши дома содержит небольшое количество ароматизатора – третбутил тиола. Небольшое количество – это столько, что люди способны почувствовать одну часть тиола в 50 миллиардах частей метана.

Напротив, некоторые другие соединения имеют восхитительные запахи. Чтобы искупить честь сернистых соединений мы должны сослаться на трюфель, который хрюшки могут унюхать через метр почвы и чей вкус и запах настолько восхитительны что они стоят дороже, чем золото. За аромат роз отвечают дамаскеноны . Если Вы имеете возможность понюхать запах одной капли, то Вы, вероятно, будете разочарованы, так как она пахнет как скипидар, или камфора. А на следующее утро Ваша одежда (и Вы в том числе) будете очень сильно благоухать розами. Так же, как и тритиоацетон, этот запах усиливается при разведении.

Демаскенон – аромат роз

А как насчет вкуса?

Всем известно, что дети могут попробовать на вкус бытовую химию (средство для чистки ванны, туалета и т.д.). Перед химиками встала задача, чтобы несчастные дети больше не захотели попробовать какую-то химию в яркой упакове. Обратите внимание, что это сложное соединение является солью:

Некоторые другие вещества оказывают «странное» воздействие на человека, вызывая комплексы психических ощущений – галюцинации, эйфорию и т.д. К ним относятся наркотики, этиловый спирт. Они очень опасны, т.к. вызывают зависимость и уничтожают человека как личность.

Давайте не забывать и о других существах. Известно, что кошки любят спать в любое время. Недавно ученые получили из спинномозговой жидкости бедных кошек вещество, позволяющее им быстро засыпать. Оно так же действует и на человека. Это удивительно простое соединение:

Подобная структура, носящая название Коньюгированная Линолевая Кислота (КЛК) обладает противоопухолевыми свойствми:

Ещё одна любопытная молекула – ресвератол, может быть отвечает за благотворное влияние красного вина в профилактике сердечных заболеваний:

В качестве третьего примера «съедобных» молекул (после КЛК и ресвератрола) возьмем витамин С. Моряки дальнего плавания времен эпохи Великих Географических Открытий страдали заболеванием скорбут (цингой), когда происходят дегенеративные процессы мягких тканей, особенно ротовой полости. Нехватка данного витамина и вызывает цингу. Аскорбиновая кислота (тривиальное название витамина С) является универсальным антиоксидантом, она нейтрализует свободные радикалы, защищая людей от рака. Некоторые считают, что большие дозы витамина С защищают нас от простуды, но это ещё не доказано.

Органическая химия и промышленность

Витами С в больших колличествах получают в Швейцарии, на фармацевтическом заводе Roshe (не путать с РошеноМ). Во всем мире объемы промышленности органического синтеза исчисляются как килограмами (мелкотоннажные производства), так и миллионами тонн (крупнотоннажные производства) . Это хорошая новость для студентов-органиков, т.к. дефицита рабочих мест (равно как и переизбытка выпускников) тут нет. Другими словами профессия инженера-химика очень актуальна.

Некоторые простые соединения можно получать как из нефти, так и из растений. Этиловый спирт используют в качестве сырья для получения резины, пластмасс, других органических соединений. Его можно получить каталитической гидратацией этилена (из нефти), либо путем ферментации отходов сахарной промышленности (как в Бразилии, где использование этанола в качестве топлива позволило улучшить экологическую ситуацию).

Стоит отдельно упомянуть полимерную промышленность . Она поглощает наибольшую часть продуктов переработки нефти в виде мономеров (стирол, акрилаты, винилхлорид, этилен). Производство синтетических волокон имеет оборот более чем 25 миллионов тонн в год. В получение поливинилхлорида вовлечено около 50 000 людей с годовым выпуском 20 миллионов тонн.

Следует так же упомянуть производство клеев, герметиков, покрытий . Например, известным суперклеем (на основе метил цианоакрилата) Вы можете приклеить почти все.

Цианоакрилат – основной компонент суперклея

Пожалуй, наиболее известным красителем является индиго , который раньше выделяли из растений, а сейчас получают синтетически. Индиго – это цвет синих джинсов. Для окраски полиэфирных волокон используются, к примеру, бензодифураноны (как дисперсол), которые придают ткани отличный красный цвет. Для окрашивания полимеров используют фталоцианины в виде комплексов с железом, или медью. Они так же находят применение в качестве компонента активного слоя CD, DVD, Blu Ray дисков. Новый класс «высокопроизводительных» красителей на основе DPP (1,4-diketopyrrolopyrroles) разработан Ciba-Geidy.

Фотография сначала была черно-белой: галоиды серебра взаимодействуя со светом высвобождали атомы металла, которые и воспроизводили изображение. Окрашенные фотографии в цветной пленке марки Кодак возникали как следствие химической реакции между двумя бесцветными реагентами. Один из них, как правило ароматический амин:

От фотоискусства можно легко перейти в сладкую жизнь.

Подсластители , такие как классический сахар получают в огромных масштабах. Другие подсластители, как аспартам (1965) и сахарин (1879) производятся в аналогичных объемах. Аспартам представляет собой дипептид из двух натуральных аминокислот:

Фармацевтические компании производят лекарственные субстанции от многих болезней. Примером коммерчески успешного, революционного препарата является Ранитидин (от язвенной болезни) и Силденафил (Виагра, надеемся Вы в курсе кому и зачем она нужна).

Успех этих препаратов связан как с лечебной эффективностью, так и прибыльностью:

Это еще не всё. Это только начало

Ещё осталось много интересного об органической химии, поэтому обучение на кафедре ОСиНТ является приоритетным не только для любителей химии, но и для абитуриентов, которым интересен окружающий мир, которые желают расширить рамки своего восприятия и раскрыть свой потенциал.