Химия вокруг нас
Химия вокруг нас
Содержание
Введение 2
Вода 3
Спички 9
Бумага и карандаши 11
Стекло 13
Мыла и моющие средства 17
Химические средства гигиены и косметики 20
Химия в земледелии 24
Свеча и электрическая лампочка 26
Химические элементы в организме человека 29
Использованная литература 33
Введение
Повсюду, куда бы ни обратил свой взор, нас окружают предметы и
изделия, изготовленные из веществ и материалов, которые получены на
химических заводах и фабриках. Кроме того, в повседневной жизни, сам того
не подозревая, каждый человек осуществляет химические реакции. Например,
умывание с мылом, стирка с использованием моющих средств и др. При
опускании кусочка лимона в стакан горячего чая происходит ослабление
окраски — чай здесь выступает в роли кислотного индикатора, подобного
лакмусу. Аналогичное кислотно-основное взаимодействие проявляется при
смачивании уксусом нарезанной синей капусты. Хозяйки знают, что капуста при
этом розовеет. Зажигая спичку, замешивая песок и цемент с водой или гася
водой известь, обжигая кирпич, мы осуществляем настоящие, а иногда и
довольно сложные химические реакции. Объяснение этих и других широко
распространенных в жизни человека химических процессов — удел специалистов.
Приготовление пищи — это тоже химические процессы. Не зря говорят, что
женщины-химики часто очень хорошие кулинары. Действительно, приготовление
пищи на кухне иногда напоминает выполнение органического синтеза в
лаборатории. Только вместо колб и реторт на кухне используют кастрюли и
сковородки, но иногда и автоклавы в виде скороварок. Не стоит далее
перечислять химические процессы, которые проводит человек в повседневной
жизни. Необходимо лишь отметить, что в любом живом организме в огромных
количествах осуществляются различные химические реакции. Процессы усвоения
пищи, дыхания животного и человека основаны на химических реакциях. В
основе роста маленькой травинки и могучего дерева также лежат химические
реакции.
Химия - это наука, важная часть естествознания. Строго говоря, наука
не может окружать человека. Его могут окружать результаты практического
приложения науки. Это уточнение весьма существенное. В настоящее время
часто можно слышать слова: «химия испортила природу», «химия загрязнила
водоем и сделала его непригодным для использования» и т. д. На самом же
деле наука химия здесь вовсе непричем. Люди, используя результаты науки,
плохо оформили их в технологический процесс, безответственно отнеслись к
требованиям правил безопасности и к экологически допустимым нормам
промышленных сбросов, неумело и не в меру использовали удобрения на
сельскохозяйственных угодьях и средства защиты растений от сорняков и
вредителей растений. Любая наука, особенно естествознание, не может быть
хорошей или плохой. Наука — накопление и систематизация знаний. Другое
дело, как и в каких целях используются эти знания. Однако это уже зависит
от культуры, квалификации, моральной ответственности и нравственности
людей, не добывающих, а использующих знания.
Без продуктов химической промышленности современному человеку не
обойтись, так же как нельзя обойтись без электричества. Такая же ситуация и
с продуктами химической промышленности. Нужно протестовать не против
некоторых химических производств, а против их низкой культуры.
Культура человека — сложное и разноплановое понятие, при котором
возникают такие категории, как умение человека вести себя в обществе,
правильно владеть родным языком, следить за опрятностью своей одежды и
внешним видом и т. д. Однако мы часто говорим и слышим о культуре
строительства, культуре производства культуре ведения сельского хозяйства и
т. д. Действительно, когда речь заходит о культуре Древней Греции или еще
более ранних цивилизациях, то прежде всего вспоминают о ремеслах, которыми
владели люди той эпохи, какие орудия труда они использовали, что умели
строить, как умели украшать строения и отдельные предметы.
Многие важные для человека химические процессы были открыты задолго до
того, как химия оформилась в науку. Значительное количество химических
открытий было сделано наблюдательными и любознательными ремесленниками. Эти
открытия переходили в семейные или клановые секреты и далеко не все дошли
до нас. Часть из них была утеряна для человечества. Приходилось и
приходится затрачивать огромный труд, создавать лаборатории, а иногда и
институты для раскрытия секретов древних мастеров и их научного толкования.
Многие не знают, как устроен телевизор, но успешно пользуются им.
Однако знание устройства телевизора никогда и никому не помешает в
правильной его эксплуатации. Так и с химией. Понимание сущности химических
процессов, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни, может принести
человеку только пользу.
Вода
Вода в масштабе планеты. Человечество издавна уделяло большое внимание
воде, поскольку было хорошо известно, что там, где нет воды, нет и жизни. В
сухой земле зерно может лежать многие годы и прорастает лишь в присутствии
влаги. Несмотря на то, что вода — самое распространенное вещество, на Земле
она распределена весьма неравномерно. На африканском континенте и в Азии
имеются огромные пространства, лишенные воды, — пустыни. Целая страна —
Алжир — живет на привозной воде. Воду доставляют на судах в некоторые
прибрежные районы и на острова Греции. Иногда там вода стоит дороже вина.
По данным Организации Объединенных Наций, в 1985 г. 2,5 млрд. населения
земного шара испытывали недостаток в чистой питьевой воде.
Поверхность земного шара на 3/4 покрыта водой — это океаны, моря;
озера, ледники. В довольно больших количествах вода находится в атмосфере,
а также в земной коре. Общие запасы свободной воды на Земле составляют 1,4
млрд. км3. Основное количество воды содержится в океанах (около 97,6%), в
виде льда на нашей планете воды имеется 2,14 %. Вода рек и озер составляет
всего лишь 0,29 % и атмосферная вода — 0,0005 %.
Таким образом, вода находится на Земле в постоянном движении. Среднее
время ее пребывания в атмосфере оценивается 10 сутками, хотя и меняется с
широтой местности. Для полярных широт оно может достигать 15, а в средних —
7 суток. Смена воды в реках происходит в среднем 30 раз в год, т. е. каждые
12 дней. Влага, содержащаяся в почве, обновляется за 1 год. Воды проточных
озер обмениваются за десятки лет, а непроточных за 200—300 лет. Воды
Мирового океана обновляются в среднем за 3000 лет. Из этих цифр можно
получить представление о том, сколько времени необходимо для самоочистки
водоемов. Нужно лишь иметь в виду, что если река вытекает из загрязненного
озера, то время ее самоочистки определяется временем самоочистки озера.
Вода в организме человека. Не очень легко представить, что человек
примерно на 65 % состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме
человека уменьшается. Эмбрион состоит из воды на 97 %, в теле
новорожденного содержится 75 %, а у взрослого человека — около 60 %.
В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного
равновесия или водного баланса. Оно заключается в том, что количество воды,
потребляемое человеком, равно количеству воды, выводимой из организма.
Водный обмен является важной составной частью общего обмена веществ живых
организмов, в том числе и человека. Водный обмен включает процессы
всасывания воды, которая поступает в желудок при питье и с пищевыми
продуктами, распределение ее в организме, выделения через почки,
мочевыводящие пути, легкие, кожу и кишечник. Следует отметить, что вода
также образуется в организме вследствие окисления жиров, углеводов и
белков, принятых с пищей. Такую воду называют метаболической. Слово
метаболизм происходит от греческого, что означает перемена, превращение. В
медицине и биологической науке метаболизмом называют процессы превращения
веществ и энергии, лежащие в основе жизнедеятельности организмов. Белки,
жиры и углеводы окисляются в организме с образованием воды Н2О и
углекислого газа (диоксида углерода) СО2. При окислении 100 г жиров
образуется 107 г воды, а при окислении 100 г углеводов — 55,5 г воды.
Некоторые организмы обходятся лишь метаболической водой и не потребляют ее
извне. Примером является ковровая моль. Не нуждаются в воде в природных
условиях тушканчики, которые водятся в Европе и Азии, и американская
кенгуровая крыса. Многие знают, что в условиях исключительно жаркого и
сухого климата верблюд обладает феноменальной способностью долгое время
обходиться без пищи и воды. Например, при массе 450 кг за восьмидневный
переход по пустыне верблюд может потерять 100 кг в массе, а потом
восстановить их без последствий для организма. Установлено, что его
организм использует воду, содержащуюся в жидкостях тканей и связок, а не
крови, как это происходит с человеком. Кроме того, в горбах верблюда
содержится жир, который служит одновременно запасом пищи и источником
метаболической воды.
Общий объем воды, потребляемый человеком в сутки при питье и с пищей,
составляет 2—2,5 л. Благодаря водному балансу столько же воды и выводится
из организма. Через почки и мочевыводящие пути удаляется около 50—60 %
воды. При потере организмом человека 6—8 % влаги сверх обычной нормы
повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение и
дыхание, появляется мышечная слабость и головокружение, начинается головная
боль. Потеря 10 % воды может привести к необратимым изменениям в организме,
а потеря 15—20 % приводит к смерти, поскольку кровь настолько густеет, что
с ее перекачкой не справляется сердце. В сутки сердцу приходится
перекачивать около 10 000 л крови. Без пищи человек может прожить около
месяца, а без воды — всего лишь несколько суток. Реакцией организма на
нехватку воды является жажда. В этом случае ощущение жажды объясняют
раздражением слизистой оболочки рта и глотки из-за большого понижения
влажности. Существует и другая точка зрения на механизм формирования этого
ощущения. В соответствии с ней сигнал о понижении концентрации воды в крови
на клетки коры головного мозга подают нервные центры, заложенные в
кровеносных сосудах.
Водный обмен в организме человека регулируется центральной нервной
системой и гормонами. Нарушение функции этих регуляторных систем вызывает
нарушение водного обмена, что может приводить к отекам тела. Конечно,
различные ткани человеческого организма содержат различное количество воды.
Самая богатая водой ткань — стекловидное тело глаза, содержащее 99%. Самая
же бедная — эмаль зуба. В ней воды всего лишь 0,2%. Много воды содержится в
веществе мозга.
Важной функцией океанов и морей является регулирование содержания в
атмосфере углекислого газа (диоксида углерода). Его относительное
содержание в атмосфере невелико и составляет всего лишь 0,03— 0,04 %,
Однако общая масса, заключающаяся в атмосфере, очень большая — 2000—2500
млрд. т. В связи с развитием энергетики, промышленности и транспорта
сжигается огромное количество угля и нефтепродуктов. Основным продуктом их
окисления является СО2. Учеными установлено, что атмосферный СО2 обладает
способностью задерживать, т. е. не пропускать в космическое пространство,
тепловое излучение Земли («парниковый эффект»). Чем больше СО2 в атмосфере,
тем теплее климат Земли. Общее потепление климата может привести к
катастрофическим последствиям. В результате потепления усилится таяние
льдов на полюсах планеты и в горных районах, что приведет к повышению
уровня Мирового океана и к затоплению огромных площадей суши. Подсчитано,
что если расплавить все ледники Гренландии и Антарктиды, то уровень океана
поднимется почти на 60 м. Нетрудно догадаться, что тогда Санкт-Петербург и
многие приморские города окажутся под водой. Важным регулятором содержания
СО2 в атмосфере является растительный покров Земли. В результате
фотосинтеза растения превращают СО2 в клетчатку и освобождают кислород:
CO2 + 6H2O-> C6H12O6 + 6O2
Уместно отметить, что растения — основные поставщики атмосферного
кислорода, а его источником прямо или косвенно является вода. Ежегодное
продуцирование кислорода земной растительностью планеты составляет 300
млрд. т.
Основную роль в регулировании содержания СО2 в атмосфере играют
океаны. Между Мировым океаном и атмосферой Земли устанавливается
равновесие: углекислый газ СО2 растворяется в воде, превращаясь в угольную
кислоту Н2СО3, и далее превращается в донные карбонатные осадки. Дело в
том, что в морской воде содержатся ионы кальция и магния, которые с
карбонатным ионом могут превращаться в малорастворимый карбонат кальция
СаСО3 и магния MgCO3. Многие морские организмы извлекают первую соль из
морской воды и строят из нее панцири. При отмирании этих организмов за
большие периоды времени на дне образуются огромные скопления панцирей. Так
формируются залежи мела, а в результате вторичных геологических превращений
— залежи известняков, часто в виде бутовых плит. Как мел, так и бутовый
камень широко используют в строительном деле.
Зеленому покрову Земли невозможно справиться с задачей удержания
примерно на одном и том же уровне содержания СО2 в атмосфере. Подсчитано,
что наземные растения для построения своего тела ежегодно потребляют из
атмосферы 20 млрд. т СО2, а обитатели океанов и морей извлекают из воды 155
млрд. т в пересчете на СО2.
Не менее важным веществом в создании «парникового эффекта», чем СО2,
является атмосферная вода. Она также перехватывает и поглощает тепловое
излучение Земли. Однако в атмосфере ее гораздо больше, чем углекислого
газа. Атмосферную влагу, особенно в виде облаков, иногда сравнивают с
«одеялом» планеты. Многие замечали, при ясном и безоблачном небе ночи
бывают холоднее, чем в облачную погоду.
К основным потребителям пресной воды относятся: сельское хозяйство
(70%), промышленность, включая энергетику (20 %) и коммунальное хозяйство
(~ 10 %). В промышленном производстве наиболее водоемкими являются
химическая, целлюлозно-бумажная и металлургическая промышленность. Так, на
изготовление I т синтетического волокна расходуется 2500—5000, пластмассы —
500—1000, бумаги — 400—800, стали и чугуна — 160—200 м3 воды. Опыт
показывает, что на бытовые нужды житель благоустроенного города расходует
200—300 л воды в день. Распределение потребления воды в среднем следующее:
на приготовление пищи и питье расходуется всего лишь 5 %, в смывном бачке
туалета — 43, для ванны и душа — 34, на мытье посуды — 6, на стирку — 4, на
уборку помещения — 3 %.
Для приготовления пищи и в качестве питьевой может быть использована
природная вода, если она не содержит вредных микроорганизмов, а также
вредных минеральных и органических примесей, если она прозрачна, бесцветна
и не имеет привкуса и запаха. В соответствии с Государственным стандартом
содержание минеральных примесей не должно превышать 1 г/л. Кислотность воды
в единицах рН должна быть в пределах 6,5—9,5. Концентрация нитратного иона
не должна превышать 50 мг/л. Естественно, что она должна также отвечать
бактериологическим требованиям и иметь допустимые показатели на токсичные
химические соединения. Этим требованиям наиболее часто удовлетворяет
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|