Химия в организме человека
Химия
окружает нас повсюду. Только в человеческом мозге каждую минуту одновременно
идет больше 100 тысяч химических реакций. В человеческом организме немало
химических элементов, есть даже золото (оно содержится в крови, печени, почках
и костях в микродозах, всего около 10 мг). Фактически, все, что нас окружает –
это элементы или соединения разной сложности. Природа и человек иной раз
создает вещества с удивительными свойствами. Некоторые из них немедленно
находят свое применение, другие ждут «своего часа» десятилетиями и даже веками.
Наш организм можно назвать настоящей биохимической лабораторией.
Поскольку мы уже упомянули об элементах и сложных соединениях в человеческом
организме, приведем еще несколько примеров:
Подсчитано, что мы примерно на 70% состоим из воды, а в период
внутриутробного развития – на 90%;
В организме можно найти 81 элемент периодической системы, 15 из которых
относятся к тяжелым металлам, которые в большом количестве являются смертельным
ядом (например, мышьяк);
За наше настроение отвечают гормоны, которые с точки зрения химии
являются сложными соединениями. Под их влиянием можно испытать весь известный
спектр эмоций от страха и паники (адреналин и норадреналин) до влюбленности
(фенилэтиламин) и удовольствия (эндорфины);
Голубая кровь действительно встречается у людей, хоть и редко. Это
происходит, когда в гемоглобин вместо железа встраивается медь. По некоторым
данным в мире насчитывается около 7 тысяч людей с голубой кровью, их называют
кианетиками. А в Канаде хирурги во время операции столкнулись с еще одним
феноменом: при операции у пациента пошла кровь зеленого цвета. Анализ показал,
что к гемоглобину присоединилась сера.
Современный
мир невозможно представить себе без химии. Мы постоянно пользуемся веществами с
разными свойствами, даже не задумываясь об этом. Хотя самостоятельной наукой и
отдельной дисциплиной ее признали в XVII—XVIII веках, до этого активно
развивалась алхимия, упоминания о которой встречаются еще III веке. Да и в
более ранние времена люди пытались объяснить те или иные явления. А первой
лабораторией можно считать огонь, который первобытные люди научились зажигать
самостоятельно. После этого началось развитие экспериментальной и практической
химии, которая не имела теоретического обоснования. Но это не мешало нашим
предкам воспользоваться ее плодами. Открытия совершались, некоторые из них были
преждевременными, некоторые — случайными. Вот несколько интересных фактов из
истории:
Порох был изобретен в Китае и долгое время использовался только в мирных
целях — для салютов и фейерверков.
Спички были созданы случайно: в 1827 году аптекарь Джон Уокер забыл
палочку, покрытую химической смесью, которая засохла. Пытаясь отчистить
палочку, английский химик провел ей по полу, в результате вспыхнул огонь.
Практичный англичанин тут же понял, как можно применить свое изобретение. А
ведь еще в 1680 году физик Бойл показывал опыт с зажиганием палочки с серной
головкой с помощью листка, покрытого фосфором. Удивительно, что человек,
сформулировавший закон Бойля, не смог найти практического применения такому
опыту.
К случайным открытиям также можно отнести: антибиотики (Александр
Флеминг), небьющееся стекло (Эдуард Бенедиктус), фосфор (алхимик Бранд Хенниг
пытался получить золото из… человеческой мочи).
Также случайно были открыты: вулканизированная резина (Чарлзом
Гудьиром), йод (кот фармацевта Бернара Куртуа разбил приготовленные для опыта
бутылки, в результате реакции на полу остался кристаллизованный йод).
Заменитель сахара сукралоза: студент Шашикант Пхаднис плохо понял команду
профессора и попробовал вещество, приготовленное для опыта (анг. test и taste
звучат почти одинаково, но имеют абсолютно разные значения). И таких примеров
немало.
Многие
интересные факты имеют самое простое объяснение, если знать химию. А
удивительные опыты оказываются совсем простыми после научного пояснения.
Вода – это просто
Казалось бы, что может быть обычнее простой воды. А вот интересно знать,
что:
H2O занимает около 70% Земли, имеет самую разрушительную силу
(яркий пример – цунами);
встречается в разных состояниях: жидком, твердом и газообразном, а при
высоких температурах отлично… горит, именно поэтому пожар в некоторых случаях
водой не тушат;
бывает разной: соленой (в каждом литре морской растворено 25 грамм
соли), красной (присутствие двухвалентного железа приводит к появлению
«кровавых» рек и водопадов), антибактериальной (достаточно положить в воду
серебро, чтобы уничтожить микроорганизмы);
сказки о живой и мертвой воде основаны на вполне реальных процессах:
структура молекулы H2O способна меняться даже под воздействием
музыки, такие видоизмененные молекулы могут оказывать как целебное, так и
пагубное влияние;
при добавлении суспензии кукурузного крахмала по воде можно ходить.
Растения и химия
Растительный
мир тоже напрямую связан с этой удивительной наукой:
есть растения, способные вырабатывать вещества: отпугивающие травоядных
животных, привлекающие насекомых или плотоядных хищников, которые регулируют
численность травоядных;
фрукты могут дозревать, так как сами вырабатывают этилен, дома можно
проделать этот опыт: положите зеленые и спелые плоды в один полиэтиленовый
пакет;
и чернеть: яблоки, бананы и некоторые другие плоды содержат много
железа, на открытом воздухе начинается реакция окисления, и появляется черная
«ржавчина»;
и взрываться: избыток форхлорфенурона (синтетический ферамон, отвечает
за размер плодов) в удобрениях приводит к слишком быстрому росту, в Китае в
результате «передозировки» взорвалось арбузное поле.
В пищевой промышленности
Интересно,
задумывался ли человек, чтобы он ел сейчас, если бы не химия? Сам процесс
приготовления пищи – ряд последовательных превращений одного вещества в другое,
которые мы используем ежедневно в быту. А продукты в современном мире часто
результат работы химиков. Судите сами:
издавна для выпечки использовались дрожжи (реакция брожения) и сода,
гашенная уксусом;
реакция брожения используется при изготовлении кваса и пива, а
газированная вода – тоже результат химического процесса;
сок растений использовался для подкрашивания: самый яркий пример –
старинные рецепты покраски пасхальных яиц луковой шелухой, соком свеклы,
краснокочанной капусты;
чтобы сохранить цвет и «закрепить» его используют уксус: борщ останется
ярко-красным, если добавить немного уксуса при варке, и станет бледным, если
долго варить овощи;
а пересоленный суп можно «спасти», если опустить в него завернутый в
марлю рис: эффект достигается за счет абсорбции;
в современной пищевой промышленности используются множество искусственных
красителей, ароматизаторов, стабилизаторов, загустителей.
Пищевые красители
Химия
настолько прочно вошла в пищевую промышленность, что появилось отдельное
направление – молекулярная кухня. Рецепты полностью основаны на химических
реакциях, из печени делают конфеты, из апельсина – спагетти, из бальзамического
уксуса – икру. Рецептура молекулярной кухни разнообразна, в процессе
приготовления используется способность молекул менять свои свойства и форму под
воздействием реагентов и различных факторов (например, высоких или низких
температур).
В быту
И тут никуда без этой науки. Даже не задумываясь, мы постоянно
используем ее достижения:
При стирке: в порошки добавляются различные по своим свойствам вещества.
Во время мытья посуды, уборки, дезинфекции: неслучайно предлагаются
разные средства для определенных поверхностей (пластика, кафеля, металла,
дерева, стекла и керамики).
Для выведения сложных пятен: например, очень трудно убрать жевательную
резинку с одежды. Существуют проверенные рецепты: заморозка, отпаривание, с
уксусом, бензином спиртом и даже арахисовым маслом. Но почему их так много, и
они не всегда действуют? Все просто: испорченная ткань имеет разную структуру,
там, где помогает один метод, не эффективен другой.
Для поиска утечки газа: сам по себе газ, используемый в многоквартирных
домах, не обладает запахом. Его специально ароматизируют, чтобы в случае утечки
быстро обнаружить и устранить ее.
В рекламе: не секрет, что в крупных супермаркетах часто специально
нагнетают определенные запахи, провоцирующие на покупку. Например, аромат
ванили вызывает желание поесть. Распространяемый запах способен увеличить как
продажи в целом, так и продвижение конкретного бренда или товара. Так анализ
данных показал, что ликер, продаваемый с помощью ароморекламы, раскупался на
79% быстрее, чем при визуальной и аудио- рекламах.
Как
видите, нет ограничений по использованию химических знаний в быту,
производстве, даже в сфере маркетинга. А еще можно воспользоваться ее плодами
для дружеского подшучивания или забавных опытов:
хорошо известно, как меняется голос, если вдохнуть гелий;
убитого кальмара можно заставить танцевать с помощью соевого соуса;
а мармеладные червячки будут танцевать и подпрыгивать, если опустить их
в уксус, предварительно пропитав содовым раствором;
кстати, реакция соды с уксусом – отличный способ надуть шарик, смешайте
реагенты в колбе и наденьте на нее воздушный шар, он будет надуваться «сам
собой»;
из галлия можно изготовить ложку, которая расплавиться в горячей
жидкости;
изменить окраску цветов можно, если опустить их корни в нашатырный
спирт;
дым без огня получится, если в фотографический фиксаж добавить влажную
таблетку гидроперита;
а если в сухом горючем сжечь таблетку глюконата кальция, то можно
создать мифическое чудовище – гидру;
если требуется много пены, то можно добавить в раствор соды (водный)
хлорную известь.
(Филиал ФБУЗ «Центр
гигиены и эпидемиологии в
Чувашской
Республике-Чувашии в г. Новочебоксарске»)