Что такое pH? Или зачем нужен тоник для лица.

Думаю, каждый из нас натыкался на рекламу уходового средства, где говорилось о его pH, близком к коже лица и тела. Давай разбираться, почему водородный показатель — так еще расшифровывается сочетание pH — имеет большое значение не только в уходе за кожей, но и в нашей жизни.

рН — это мера кислотности водных растворов. Запомним главное — чем меньше его значение, тем более кислый перед нами раствор. Также важно знать, что в водных системах значение водородного показателя изменяется от 0 до 14. Нейтральной среде соответствует pH = 7. Соответственно, всё, что больше 7 - это щелочная среда, а всё что меньше — кислая.

А теперь немного о том, какая среда у растворов в нашей жизни.

Свежая дистиллированная вода имеет нейтральный pH, равный 7. Но при стоянии на воздухе она поглощает углекислый газ, который, растворяясь, образует слабую кислоту, pH понижается до 5-6.
Сок лимона имеет кислую среду за счёт содержания лимонной кислоты, рН равен 2.
Желудочный сок еще кислее, чем лимонный. Его pH приближается к 1.
Обычное мыло даёт щелочную реакцию — pН достигает 11. Теперь вы интуитивно можете представить, какие растворы будут кислыми, а какие — щелочными. Кислоты обладают кисло-горьким вкусом, а щелочи на ощупь будут мыльными и скользкими.
Вода из-под крана имеет слабо-щелочную среду — pH приблизительно равен 8. Это связано с наличием ионов металлов, которые мы обсуждали в тексте про жесткость.
Отбеливатели и средства для прочистки труб —  это сильные щелочи, их pH достигает 13. Поэтому работать с этими веществами обязательно нужно в перчатках!

У кожи лица среда слабо-кислая, pH колеблется в районе 5. И это очень важно! Большое количество дерматологических проблем связано с нарушением уровня pH.

Смещение баланса в щелочную среду приводит к разрушению естественной липидной мембраны на поверхности и способствует размножению бактерий. Здоровая кожа способна самостоятельно восстанавливать баланс, но и ей нужна поддержка. В качестве такой помощи могут выступать тоники для лица. После умывания рекомендуют пользоваться тоником, который, помимо действующих компонентов, имеет кислую среду. Тоник нейтрализует остатки слабо-щелочной воды из-под крана и нормализует рН кожи лица. К тому же, все дальнейшие стадии ухода становятся более эффективными — кожа лучше впитывает крема и сыворотки.

Хорошего вам дня, обняла!❤️

Что у нас под ногами?

Ты когда-нибудь задумывался, из чего состоит наша планета? Какие элементы являются самыми распространёнными на Земле? Если да, то я очень рада, ведь этот вопрос и по сей день интересует геохимиков —  учёных, занимающихся исследованием химического состава Земли и других планет.

И это действительно непростая задача. Одно дело, когда химику нужно определить содержание белков в стакане молока, совсем иначе рассчитывается содержание элементов в земной коре. Мы не можем засунуть планету в пробирку и провести эксперимент. Приходится иметь дело со сложными методиками. Но по мере развития науки и технологий учёные получают всё более точные результаты!

Попробуешь угадать, какой элемент является самым распространённым в земной коре?

И это кислород — O! Его содержание составляет приблизительно 46%. Он входит в состав большинства горных пород и минералов, образуя оксиды с другими элементами.

Вторым по распространённости является кремний Si — 28%. Кремний почти не встречается в самородном виде, а в основном находится в виде соединений с кислородом — песок, кварц, кремнезём и силикаты. Также кремний входит в состав механических тканей растений.

И тройку лидеров закрывает алюминий Al с содержанием 8% — это самый распространённый элемент среди металлов. Алюминий встречается в виде соединений с кислородом, кремнием щелочными и другими металлами — бокситы, глинозём, каолин и др.

Если к первой тройке добавить железо Fe (5,58 %), кальций Ca (3,27 %), магний Mg (2,77 %), калий K, натрий Na и титан Ti, то получится 99,4%, т. е. практически вся земная кора. На остальные 80 элементов приходится менее 1%.

Как бы странно это не казалось, наша планета остаётся одной из самых неизведанных. Кольская сверхглубокая скважина — самая глубокая скважина, имеющая научной значение, — проникает на 12 261 метр в земную поверхность, что составляет всего лишь 0,2% от радиуса Земли.

Получается, что мы знаем куда больше о космосе и других галактиках, чем о том, что внутри нашей планеты.

Не забывайте ❤️=понравившейся пост. Хорошего вам дня!

Как парниковые газы влияют на качество нашего питания?

В последние годы проблема экологии и устойчивого развития является одной из самых актуальных. Причём экологическая обстановка напрямую влияет на качество нашей жизни. Поэтому сегодня я хочу поделиться с тобой результатами исследований о влиянии парниковых газов на наш рацион.

Установлено, что уровень содержания углекислого газа в атмосфере непрерывно растёт еще с начала промышлённой революции в середине XIX века. Основными поставщиками диоксида углерода в атмосферу были и остаются энергетическая промышленность, животноводство, транспорт. Колоссальные объемы CO2 выбрасываются при сжигании ископаемого топлива — угля, нефти, природного газа. С этими количествами даже не идут в сравнение те объёмы, которые выделяются в процессе дыхания человеком и другими живыми организмами.

Каждый из нас знает, что углекислый газ потребляется зелёными растениями в ходе процесса фотосинтеза. Они поглощают CO2 из атмосферы и используют его для синтеза и накопления питательных веществ. На этом устроен круговорот углерода в природе. Казалось бы, чем больше CO2 в воздухе, тем больше пользы для растений — они получают больше "строительного" материала. Но дело в том, что избыточный диоксид углерода растениям приходится использовать для синтеза простых углеводов, при этом содержание более важных и полезных веществ — белков, витаминов и минералов — заметно уменьшается. Растения как бы "переключаются" на синтез сахаров и крахмала, не уделяя внимания более сложным и важным соединениям.

На эту тему были проведены исследования.

В ходе эксперимента сравнивались два рисовых поля, одно из которых находилось в естественной атмосфере, а другое — искусственно обдувалось углекислым газом. В растениях со второго участка содержание белков уменьшилось на 10%, железа — на 8%, цинка — на 5%. Казалось бы, небольшие значения... Смотрим дальше. Содержание витаминов B1 и B2, участвующих во многих важных процессах жизнедеятельности, уменьшилось на 17%. Содержание фолиевой кислоты, необходимой для развития растущего организма, уменьшилось на 30%.

А теперь вспомним, что составляет большую часть нашего рациона? Верно, растительная пища — крупы, макароны, мучные изделия, овощи и фрукты. Даже если ты убежденный мясоед, стоит помнить, что питание выращиваемых животных состоит из тех же растительных культур. Наш естественный рацион обедняется полезными вещества — простые углеводы медленно вытесняют белки, витамины, макро- и микроэлементы. Если бы мы могли сравнить содержание питательных веществ в рационе наших предков с нынешним состоянием, то разница была бы неутешительна. Современная еда несомненно утоляет чувство голода, но она не способна в полной мере обеспечить наш организм необходимыми полезными веществами. И мы выяснили, что одной из причин этой проблемы являются избыточные выбросы углекислого газа.

Надеюсь, пазл сложился в твоей голове :)

Без SLS и SLES. Что скрывается за этой надписью?

Я думаю, ты часто замечал надпись "Без SLS и SLES", обведённую в зелёный кружочек на упаковке шампуня, геля для душа или пенки для умывания. Давай разберёмся, что значит сочетание этих букв и почему маркетологи так активно его используют.

SLS и SLES — это сокращение названий sodium lauryl sulfate и sodium laureth sulfate (лаурил- и лауретсульфаты натрия), которые представляют собой одни из самых распространенных ПАВов в косметической продукции. И для того, чтобы понять их назначение, давай рассмотрим, что такое ПАВ.

Задача поверхностно-активных веществ — удалять грязь с поверхности. Если в качестве поверхности выступает наша кожа, ПАВ проникают в жир, который естественным образом скапливается на ней, встраиваются в него, дробят на мелкие частицы, обволакивают и смывают вместе с водопроводной водой. Стоит понимать, что очищающих средств без ПАВ просто не может существовать, но есть разные типы, отличающиеся друг от друга по строению и воздействию.

Анионные ПАВ — самый распространённые и в то же время самый агрессивные. К этому типу относятся те самые сульфаты, которых многие остерегаются. Их достоинствами являются невысокая стоимость и эффективность — способность образовывать объемную пену. Сочетание этих качеств побуждает производителей бюджетных средств использовать анионные ПАВы в своей продукции. Но главный минус — сульфаты раздражают кожу — особенно отражается на обладателях чувствительной и проблемной кожи. После использования средств с анионными ПАВами наблюдается чувство сухости и стянутости.

Второй тип — катионные ПАВ — используется в составах для смягчения агрессивного действия анионных.

Третий тип — неионогенные ПАВ — обладает самым мягким воздействием, поэтому их включают в состав детской косметики и средств для чувствительной и проблемной кожи. Но тут мы сталкиваемся с главным минусом — неиногенные ПАВ почти не пенятся, поэтому их чаще всего используют в комбинации с анионными.

И последний тип — амфотерные ПАВ — так же максимально мягко воздействует на кожу и обладает бактерицидными свойствами.

Исследователи считают, что сульфаты в целом безопасны для здоровья человека, потому что они используются в тех средствах, которые быстро наносятся и так же быстро смываются (нам же не нужно оставлять шампунь на волосах в течение нескольких часов). Агрессивность анионных ПАВ может стать решающим фактором в выборе средств для чувствительной и проблемной кожи, но это не значит, что стоит выбрасывать все шампуни и гели с SLS и SLES в составе. Производители качественной продукции добавляют в состав другие типы ПАВ для уменьшения раздражающего действия SLS. Если ты видишь в составе после sodium lauryl sulfate мягкие ПАВы — Cocamidopropyl Betaine, Decyl Glucoside и многие другие — то скорее всего очищающее действие такого средства сбалансировано. Ты можешь погуглить другие названия мягких ПАВ, потому что их действительно много.

Надпись "Не содержит SLS" — это скорее маркетинговый ход, поэтому не стоит ориентироваться на неё при выборе косметики. Читай составы, изучай компоненты и обязательно ориентируйся на реакцию своей кожи.

Не забудьте, что ❤️ = спасибо за пост. Проведите это воскресенье с пользой!

Какая кислота самая сильная?

Азотная HNO₃? А может быть серная H₂SO₄? Какие еще кислоты ты помнишь с уроков химии?👩🏻‍🏫

На самом деле, существуют соединения, кислотные свойства которых в тысячи раз сильнее концентрированной серной кислоты — их называют суперкислотами. Прочитав этот пост, ты узнаешь о некоторых из них.

Мы уже обсуждали меру кислотности — значение pH, — но при рассмотрении суперкислот бессмысленно опираться на водородный показатель, потому что он используется только для водных растворов и его диапазон строго ограничен. Для характеристики силы суперкислот была введена особая величина — параметр или функция кислотности Гаммета. Она и позволяет сравнивать свойства более экзотических соединений.  

Для 100% серной кислоты функция кислотности составляет 11,93. Это значение является точкой отчёта — все вещества, для которых оно больше, относятся к суперкислотам💪

К таким соединениям относится хлорная кислота HClO₄. В чистом виде хлорная кислота является бесцветной дымящей жидкостью, но при длительном хранении она желтеет и становится взрывоопасной за счёт накопления оксида хлора Cl₂O₇. Соли хлорной кислоты используются в производстве взрывчатых веществ💥

Безводная фторсерная кислота HSO₃F еще сильнее чем серная и хлорная вместе взятые. Это желтая, едкая и токсичная жидкость, которая разрушает многие вещества, устойчивые под действием обычных кислот — органические волокна и металлические поверхности. Её водные смеси способны растворять даже стеклянную посуду 🍽

Карборановые кислоты являются одними из самых сильных суперкислот, известных человеку, — эти соединения сильнее серной кислоты почти в десятки тысяч раз. Первые карборановые кислоты синтезировали в 2005 году в университете Калифорнии при участии сотрудников Российской академии наук. Карборановые кислоты обладают структурой икосаэдра — многогранника с 20 гранями — и за счёт этого являются стабильными веществами, которые можно хранить и использовать в лабораторных условиях👩🏻‍🔬

«Магическая кислота» — смесь уже упомянутой фторсерной кислоты HSO₃F и фторида сурьмы SbF₅. Эта смесь получила своё название после того, как на новогодней вечеринке один из сотрудников показал фокус с исчезновением свечи — он растворил её в «магической кислоте»🧞‍♀️. Исследование показало, что кислота настолько сильная, что способна расщепить молекулы парафинов, из которых состоит свеча. Оказалось, что она более чем в миллион раз сильнее, чем серная.

Существуют и многие другие суперкислоты, каждая из которых представляют интерес для науки и производства. С их помощью удаётся запустить те реакции, которые или не идут совсем🙅‍♀️, или требуют экстремальных условий🤷‍♀️.

Желаю тебе отличного дня! И помни, что серная кислота далеко не самая сильная 👀

Страдания ради науки☠️

В настоящее время мы воспринимаем многие законы природы как нечто привычное и обыденное. Мы смотрим на таблицу Менделеева, не размышляя над тем, как были открыты те или иные химические элементы. Мы видим солнечный свет, заливающий комнату по утрам, не задумываясь о его природе, громадном пути, который он преодолел, и о том, почему мы его вообще видим. А ведь всего пару веков назад эти мысли не давали покоя учёным, имена которых нам хорошо известны.

Многим кажется, что наука — это своего рода развлечение, приятным результатом которого становятся гениальные открытия. Вот только очень часто поиск истины превращался в причинение вреда собственному организму. Сегодня я хочу поделиться с тобой историями трёх ученых, пожертвовавших свои здоровьем во имя науки.

Гениальность Исаака Ньютона порой не останавливала его от совершения весьма глупых и опасных поступков. В своей лаборатории Ньютон, вырезав из слоновой кости тонкий изогнутый зонд, запускал его себе в глаз и давил им на заднюю сторону глазного яблока, чтобы понять, почему мы вообще видим окружающий мир.👁 В другой период своих научных интересов Ньютон внимательно смотрел на солнце столько, сколько мог выдержать, чтобы выяснить, как это отразится на его зрении. Итогом опыта стало длительное восстановление в условиях кромешной темноты. Скорее всего, благодаря этим экспериментам в дальнейшем было тщательно исследовано негативное влияние прямых солнечных лучей на органы зрения.

Шведский химик Карл Шееле является первооткрывателем многих химических соединений. За его именем скрывается обнаружение кислорода, фтора и марганца, получение винной, молочной и щавелевой кислот, а также привычной для нас "марганцовки" и целого списка газов. В современных справочниках в описании свойств напротив многих соединений указывается их вкус и запах. Есть идеи, откуда учёные знают о вкусе ядовитых веществ?🧪 Думаю, тут не обошлось без заслуг Карла Шееле, курьезной страстью которого была тяга пробовать на вкус всё, с чем он имел дело. Он пробовал токсичные соли ртути, смертельно ядовитые цианиды и многие другие опасные для здоровья вещества. К сожалению, эта страсть обернулась смертью — учёного нашли мертвым на своем рабочем месте в окружении массы ядовитых реактивов в день его свадьбы.

И третья история связана с именем Марии Склодовской-Кюри, которая совместно с мужем, Пьером Кюри, и Анри Беккерелем впервые исследовала явление радиоактивности. Открытие радиоактивности стало переломным моментом в науке прошлого столетия, благодаря чему мы сейчас используем энергию атомных электростанций и исследуем наш организм с помощью рентгенографии.💡 Но история Марии Склодовской-Кюри так же показала, насколько опасным может быть влияние радиации на живой организм. Постоянно получая смертельные дозы излучения, Мария погибла от лучевой болезни и лейкемии. Страшная ирония открытия радиоактивности заключается в том, что по началу люди и учёные были уверены в положительном и даже лечебном влиянии гамма-излучения на живые ткани, и добровольно облучались колоссальными дозами радиации для укрепления здоровья.

Сейчас же для нас эти истории кажутся полным безумием, но они были объективной реальностью ушедших эпох. Пытливость ума и страсть к познанию — вот что объединяло учёных, принесших себя в жертву во имя открытий!

Понравился пост? Тыкайте❤️

Можно ли пить царскую водку?🥃

В преддверии Нового года актуальным становится выбор напитков, поэтому сегодня мы определимся с тем, что ни в коем случае не должно находиться на столе в праздничную ночь.

Царская водка — это совсем не алкогольный коктейль премиум класса и уж точно не то, что можно употреблять внутрь. Царская водка представляет собой смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1 к 3, которую используют химики для нескольких вполне конкретных задач. Но обо всём по порядку.

Начнём с того, почему эта смесь так названа. Как бы странно это не казалось, название «царская водка» не имеет отношения к спиртным напиткам. Изначально алхимики дали необычной смеси название  aqua regia, что в переводе с латинского означает «царская вода», из-за её удивительной способности растворять «царя металлов» — золото, которое не поддавалось воздействию других кислот 👑

В России укрепилось название «царская водка», причём слово «водка» использовалось в русском языке как уменьшительное от слова «вода». Только в начале XX века слово «водка» приобрело значение крепкого спиртного напитка. Неожиданно, правда? 🤔

Ладно, вернёмся к химии. Что такого необычного в нашем «напитке»? Соляная и азотная кислоты по отдельности являются агрессивными реактивами, способными растворять большинство веществ, но даже в высоких концентрациях они не взаимодействуют со многими металлами, в частности драгоценными. Однако если смешать из в определенных пропорциях, образуется смесь высокоактивных продуктов — хлор, оксиды азота и хлористый нитрозил. Мы получаем один из сильнейших окислителей, с помощью которого можно растворить и золото, и платину, и палладий.💪

Свежеприготовленная царская водка бесцветна, однако быстро становится жёлто-оранжевой за счёт накопления оксидов азота. При стоянии окислительные свойства уменьшаются, поэтому лучше использовать её сразу. Очень красивый насыщенно-красный оттенок приобретает смесь при растворении платины.

🔸За счёт высокой химической активности царская водка применяется для очистки лабораторной посуду от следов примесей.
🔸Её используют для решения сложной промышленной задачи — разделения благородных металлов. Дело в том, что платина, палладий, иридий и некоторые другие металлы встречаются вместе и для того, чтобы отделить их друг от друга, используют их различную растворимость: палладий растворяется уже в концентрированной азотной кислоте, платина — в царской водке, а иридий — в царской водке только уже при дополнительном нагревании и пропускании хлора.
🔸Также, царская водка применяется для получения золота высочайшего качества (чистота достигает 99.999%).

Стоит упомянуть интересный факт🏅

В нацистской Германии было запрещено принятие Нобелевской премии, поэтому Немецкие физики Макс фон Лауэ и Джеймс Франк доверили хранение своих золотых медалей Нильсу Бору. Когда в 1940 года немцы оккупировали Копенгаген, во избежание возможной конфискации сотрудник Института Нильса Бора растворил эти медали в царской водке. Так банка с растворёнными медалями благополучно простояла среди сотен других вплоть до завершения оккупации Дании.

После окончания войны сотрудник выделил золото из раствора и передал его Нобелевскому фонду. Из него изготовили новые медали, которые были возвращены фон Лауэ и Франку.

А вы будете пить алкоголь на Новый год? Я — нет :)

Тяжелая вода💧Опасна ли она для нашего организма?

Думаю, все слышали о том, что вода может быть «тяжелой». А кто-то до сих пор боится несколько раз кипятить воду в чайнике, якобы она постепенно превращается в яд. Давайте разберёмся, чем этот опасный тяжеловесный зверь отличается от обычной воды и развеем главный миф 💦

Начнём с важного понятия. В природе у химических элементов существуют изотопы — разновидности атомов, которые имеют одинаковый заряд ядра и число протонов, но у этих разновидностей разное количество нейтронов в ядре и следовательно разная масса. Изотопы не отличаются друг от друга с точки зрения химии, то есть вступают в одинаковые реакции, но отличаются с точки зрения физики — у изотопов разные температуры кипения, энергии связи с другими атомами и стабильность — все мы слышали о радиоактивных изотопах, но об этом поговорим в другой раз.

Вернемся к нашей жидкости. Дело в том, что водород, входящий в состав молекулы воды имеет три изотопа, каждый из которых получил собственные названия: H — протий, D — дейтерий и T — тритий (радиоактивен). Ядро самого распространённого изотопа — протия H — состоит из единственного протона. Ядро тяжелого водорода — дейтерия D состоит уже из одного протона и одного нейтрона, то есть его масса почти в два раза больше. Этот эффект разницы в массе особенно заметен только в случае водорода. Радиоактивный тритий мы пока опустим, но по аналогии можно догадаться, что его ядро состоит так же из одного протона, но к нему прибавляется уже два нейтрона, масса увеличивается втрое.

Дейтерий естественным образом встречается в природе, вот только его содержание ничтожно мало —  на 6500-9100 атомов привычного протия H приходится всего один атом экзотического дейтерия D.🤔

Тяжёлая вода вместо двух атомов обычного водорода H содержит два атома его тяжёлого изотопа. Формула тяжёлой воды обычно записывается как D₂O. Внешне такая вода выглядит как обычная — бесцветная, без вкуса и запаха. Отличия проявляются на уровне физико-химических свойств: лёд из тяжелой воды тает почти при +4°С, а закипает при +101°С. Также все реакции в среде тяжелой воды протекают ощутимо медленнее. Это является причиной, почему её считают ядовитой ⚗

Да, погибла не одна мышь, которую поили тяжелой водой в лабораторных испытаниях. Когда 25% воды в организме млекопитающего замещалось на тяжелую, животное становилось стерильным, при больших концентрациях — погибало. В испытаниях с человеком установлено, что без особого вреда для здоровья можно выпить три стакана чистой дейтерированной воды, которая выведется из организма через несколько дней🥛

А теперь хочу напомнить, насколько ничтожно мало естественное содержание тяжелого изотопа водорода — ни о каком негативном влиянии таких концентраций не идёт речи.

А теперь развеем миф, который многие из вас наверняка слышали 🤨 При длительном кипячении концентрация дейтерия в воде увеличивается, что делает такую воду ядовитой. Численное опровержение этой гипотезы: чтобы повысить естественное содержание дейтерия в воде всего в десять раз нужно выпарить столько тонн вод, что в этом числе будет 30 нулей. Это в сотни миллионов раз больше содержания воды на Земле в целом 🌏 Вкус воды если и меняется после кипячения, то не из-за накопления дейтерия, а из-за разрушения различных примесей.

Да и к тому же, если бы можно было так легко синтезировать тяжелую воду, она бы не стоила так дорого. 1 грамм дейтерированной воды стоит 1 евро. Немалая сумма выходит за стаканчик.💰

Не забывайте ставить ❤️ :)

​​Игра в конструктор. Как построить молекулу?🧬

Со школы мы знаем, что молекулы образуются за счёт возникновения химических связей между атомами. Например, молекула воды H₂O существует благодаря ковалентным связям между атомами водорода H и кислорода O, в кристаллы поваренной соли NaCl сформированы за счет ионной связи между хлорид-ионами и натрием.  

Но можно ли построить молекулу без химических связей? Неожиданный ответ — отчасти да, можно. Этой идеей загорелись ученые еще в прошлом веке — и у них получилось синтезировать молекулы, разные части которых удерживаются исключительно механически. Давайте посмотрим, что это за молекулы.

Первыми были получены катенаны. Представьте себе звенья цепи — кольца, соединенные друг с другом ⛓ А теперь представьте молекулу, которая имеет аналогичное строение — две циклические структуры, продетые друг в друга. Длинная органическая цепочка состоит из атомов, соединенных химической связью, но между собой кольца соединены лишь механически — как два обруча, продетых друг в друга 🔗 На картинке молекула катенана схематически изображена слева.

Первые синтезы катенанов опирались на принципы вероятности. Бралась реакционная смесь из длинных молекул, которые могли при определенных условиях образовывать кольцо, и надеялись: вдруг какая-то из них во время замыкания окажется продетой в уже существующий цикл и получится два звена, соединенных между собой. Чисто статистически катенаны действительно образовывались — их удавалось зафиксировать, но содержание было чрезвычайно мало (около 0,0001%).

Другой тип молекул — ротаксаны — представляет собой структуры, состоящие из гантели и надетного на нее обруча ⭕️ В данном случае соскользнуть с перекладины кольцу мешают массивные группы на концах📍На картинке модель молекулы ротаксана находится справа.

Первые синтезы ротаксана так же были предложены на основе статистики: какая-то доля циклических молекул в смеси могла замкнуться вокруг гантелевидных молекул.

Существуют катенаны с большим числом звеньев и ротаксаны с большим числом надетых колец, а так же другие типы молекул с механическим взаимодействием: узлы и молекулярные кольца. Синтез подобных веществ представляет собой интересную задачу. В настоящее время никто не надеется на авось — разработаны новые методы направленного синтеза.

Также хочу сказать пару слов о применении полученных экзотических соединений. Ротаксаны стали объектом внимания и биологов, и нанотехнологов. Современные ученые рассматривают такие структуры как элементы молекулярных машин — уже построены ротаксановые молекулярные переключатели, «молекулярные мышцы» и нанороботы. Наука не стоит на месте👩‍🔬

Что такое октановое число? 🚘

Автолюбители и просто читатели, проезжавшие мимо заправок, вы задумывались над тем, что значат числа на электронном табло? И я сейчас не о постоянно растущих ценах на бензин, а о загадочных номерах 80, 92, 95 и далее по списку. Эти числа обозначают октановое число данной марки бензина, и сейчас мы разберемся, что за ним скрывается 🚀

Вопреки распространённому заблуждению, числа на электронном табло заправочных станций не говорят напрямую о качества состава топлива. Бензин, независимо от марки, должен быть чистым, прозрачным, обеспечивать лёгкость запуска мотора, не содержать откровенной отравы и давать в меру токсичный выхлоп. Большинство параметров, включая содержание примесей, для любого бензина одинаково и строго контролируется официальными документами. Но одним из важнейших свойств топлива является детонационная стойкость — способность воспламеняться и сгорать в цилиндрах двигателя без нежелательных взрывных процессов💥Именно детонационную стойкость характеризует октановое число.

За эталон детонационной устойчивости принята смесь органических соединений — изооктана и н-гептана, причем этих веществ почти не содержится в самом бензине. Устойчивость изооктана равна 100 единиц, а н-гептана — 0.  То есть если бензин имеет октановое число, равное 92, то он детонирует так же, как смесь из 92 частей изооктана и 8 частей гептана. Это как взвешивать колбасу на весах с гирями — мы определяем массу куска по количеству гирь, при этом самих гирь в колбасе не содержится, они выступают в качестве эталона массы ⚖️

Вот только октановое число не получится определить так же легко, как массу или содержание примесей. Это связано с тем, что реальное топливо не является смесью изооктана и гептана, поэтому результаты определения зависят от метода — октановые числа можно измерять в лабораторных установках или на реальных автомобилях в процессе езды. Данный анализ является довольно-таки затратным по всем параметрам 🤔

Бензин с более высоким октановым числом может выдержать более высокую степень сжатия без досрочного самовоспламенения — детонации. Чем она опасна? Быстрое сгорание бензина в цилиндрах создает волны давления, которые отражаются от стенок и создают характерный «стук» — металлический звон. Такой процесс снижает мощность двигателя и ускоряет его износ. При возникновении сильных детонационных волн двигатель может быть даже поврежден или разрушен. Поэтому производители добавляют в топливо специальные присадки, которые увеличивают его устойчивость при сжатии, а так же используют более современные методы переработки нефти ⚙️

Если вы желаете услышать, какой бензин заливать, то универсального ответа нет. В первую очередь следует учитывать рекомендации производителя автомобилей. Для мощных двигателей применяют исключительно бензин с высокими октановыми числами🏎 Если залить в него топливо с меньшей устойчивостью, будет сильная детонация и мотор быстро выйдет из строя. В простые машины заливать высоко-октановое топливо не имеет смысла 🚗  Расход если и упадет, то незначительно, а лучше машина ехать точно не станет.

И напоследок хочу отметить, что октановое число используется при характеристике бензина.  Для дизельного и газообразного топлива используются цетановое и метановые числа соответственно. Там действуют совершенно иные характеристики воспламеняемости. Что хорошо для бензинового мотора, для дизеля категорически противопоказано. Как говорится — каждому своё 😉

Что внутри неоновых ламп?🏮

Сейчас, когда до Нового года остаются считанные дни, улицы как никогда сияют огнями разного цвета. Давайте разберёмся, как работают одни из самых красивых источников освещения — неоновые лампы!

Из чего они состоят? Всё довольно-таки примитивно: стеклянная трубка, заполненная инертным газом, и два электрода на её концах. Тут стоит отметить, что правильно называть такие лампы не неоновыми, а газосветными, потому что в качестве инертного газа может выступать не только неон. Выбор состава газа зависит от желаемого цвета свечения. Гелий даёт бело-оранжевый оттенок💛, неон — красновато-оранжевый❤️, а ксенон и криптон дают холодное синеватое свечение💙. Также на цвет влияют частота и плотность тока: меняя эти параметры можно смещать свечение в синюю или красную область спектра.

По какому принципу происходит свечение? К электродам подводится ток с таким напряжением, чтобы его хватило сорвать с молекулы газа электрон. Мы получаем положительно заряженную частицу, которая по известному принципу движется к отрицательно заряженному электроду, а сам электрон с зарядом «минус» бежит к «плюсу». Всё по известному принципу: противоположности притягиваются. В трубке происходит упорядоченное движение заряженных частиц — газ проводит электрический ток. Соударяясь между собой, нейтральные молекулы и заряженные частицы постоянно обмениваются энергией. В ходе этого обмена частицы начинают излучать энергию в виде квантов света. В результате трубка начинает равномерно мягко светиться в спектре выбранного инертного газа. Поэтому такие лампы и называются газосветными — в них светится сам газ.🧿

Этим они отличаются от своих сородичей по принципу работы — люминесцентных и электродосветных. Чтобы вы не запутались, мы сразу обозначим главные отличия.

Люминесцентные лампы изнутри покрыты слоем люминофора — вещества, способного преобразовывать поглощаемую энергию в видимый свет. Это те самые длинные белые «джедайские мечи» на потолке в офисе, поликлинике или метро. А также их более компактные собратья, чаще принимаемые за энергосберегающие. Люминесцентные лампы обычно заполнены инертным газом и парами ртути. Но только проходящий электрический ток приводит к появлению УФ-излучения, которое само по себе невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью упомянутого люминофорного покрытия. В данном случае светится не газ, а люминофор ✨

В электродосветных лампах свечение исходит от электродов, которые так же возбуждаются энергией газового разряда. Но не стоит путать электродосветные источники с лампами накаливания, которые светятся за счёт нагрева до температуры каления проволоки из тугоплавкого металла💡

Существуют и другие типы источников искусственного освещения. О химии и процессах внутри них мы еще успеем поговорить. А пока я желаю вам ярко встретить приближающийся праздник! ❄️

Из чего сделаны бенгальские огни?🎇

Когда праздник уже позади, холодильник не так полон, а старые комедии пересмотрены, я хочу обсудить еще один неотъемлемый символ новогоднего торжества — бенгальские свечи! Из чего они сделаны и какая химия скрывается за волшебными искрами?✨

Состав бенгальских огней схож с составом других пиротехнических изделий и принципиально прост. Основными компонентами являются окислитель, горючее топливо, металлический порошок, клей и собственно металлический стержень. Давайте разберемся, какую роль выполняет каждый ингредиент 👩🏻‍🔬

Окислитель нужен для инициации процесса горения — при небольшом нагревании он способен разлагаться с выделением других веществ и еще большего количества тепла. Причём такая реакция протекает очень бурно, и её практически невозможно остановить. Для бенгальских свечей в качестве окислителя используют нитрат бария Ba(NO₃)₂, при разложении которого выделяется кислород. Поджигая свечу, мы инициируем процесс воспламенения💥

Выделяющийся газ и тепло способствуют возгоранию топлива, в качестве которого выступает порошок магния Mg или алюминия Al — при горении этих веществ мы видим белые вспышки пламени🔥

И для того, чтобы яркие искры разлетались в разные стороны, к смеси добавляют металлические опилки оксида железа Fe₃O₄ Эти мельчайшие частички разносят искры пламени вокруг бенгальской свечи и дарят нам потрясающее новогоднее настроение💫

Чтобы вся зажигательная смесь держалась на металлической проволоке, в качестве клея используют дешевые и доступные компоненты — крахмал или декстрин. Они фиксируют вещества на стержне и не мешают процессу горения.

Вот такая химия создает новогоднюю атмосферу! Как и всегда, красота скрывается в простых вещах⭐️

Термитная смесь. Пламя, которое не потушишь🔥

Сегодня я хочу рассказать вам об одной «горячей штучке».  Несмотря на то, что вы вряд ли встретите её в быту, она находит большое применение в некоторых отраслях промышленности. И если вы подумали, что термитная смесь — это солянка из насекомых-вредителей, то вам точно стоит прочитать этот пост 🐜

Термитная смесь — это смесь порошков алюминия Al с оксидами различных металлов (обычно используются опилки оксида железа Fe₃O₄). Что же в ней необычного? Дело в том, что при поджигании она интенсивно сгорает с выделением большого количества тепла — температура горения составляет 2300—2700 °C. А в случае применения других оксидов, например никеля Ni, хрома Cr или вольфрама W, температура превышает 3500 °C. Нехило, правда? 🤯

Такое колоссальное количество теплоты выделяется в ходе простейшей реакции: Al + Fe₃O₄ → Al₂O₃ + Fe. Алюминий, как более активный металл, вытесняет железо из его оксида — в результате мы получаем раскаленную смесь плавящихся металлов💥

Поджигают термит обычно специальным запалом — смесью окислителей, например пероксида бария, магния и натрия. Эти вещества при небольшом нагревании разлагаются и инициируют неконтролируемый процесс горения термита.

Термитная смесь обладает рядом интересных свойств:
• Она способна гореть без присутствия кислорода🔥
• Её невозможно потушить водой. Попробуйте представить, что будет с водой, если её мгновенно нагреть до температуры 3000°C 💨
• Термит обладает чрезвычайно сильным прожигающим действием — в расплавленном виде он легко делает дырки в листах дюраля, стали и железа. Более того, при такой температуре растрескивается бетон, кирпич и плавится стекло 😱

А теперь о применении. Главная сфера использования — это термитная сварка. Например, термит широко используют для сварки рельсов железных дорог России — такой способ сварки не требует дорогостоящего оборудования и не требует большого количества времени🚂 Также с помощью термитной сварки соединяют телефонные кабели, провода и небольшие трубы. В металлургии термит используется для получения сплавов железа, в пиротехнике — для создания осветительных смесей. Термитные смеси также добавляли в зажигательные снаряды для поражения техники противника 🚀

Вот такой горячий пост сегодня получился🔥

Кислоту в воду или воду в кислоту?👩🏻‍🔬

Во всех учебниках написано и каждый учитель пытался донести, что нельзя лить воду в кислоту. Если у нас есть концентрированная кислота и нам нужно разбавить её, что мы делаем? Правильно! Осторожно и по каплям добавляем кислоту в стакан с водой 👩🏻‍🏫 Но мало кто упоминал, почему нужно делать именно так...

Для начала проведём мысленный бунтарский эксперимент💢 Возьмем стаканы с азотной HNO₃, соляной HCl и серной H₂SO₄ кислотами. В каждый из них будем наливать воду и измерять температуру смеси. Разумеется, все кислоты концентрированные. Что наблюдаем? При добавлении воды к азотной кислоте температура незначительно повысилась, стакан слегка нагрелся. Аналогичная ситуация в случае соляной кислоты — раствор стал чуть теплее. Ничего необычного 🤔

И как только мы наливаем воду в стакан с концентрированной серной кислотой, в разные стороны начинают лететь кипящие брызги жидкости, смесь очень сильно нагревается 🤯 Вы только представьте эту жуткую картину — капли концентрированной горячей кислоты попадают на все ближайшие поверхности. Даже отчаянные химики не повторяют таких экспериментов, хотя бы потому что дорожат своими глазами, руками и другими частями тела. Что не так с серной кислотой?

Дело в том, что концентрированная серная кислота очень гигроскопична — она активно присоединяет воду, и в результате этой реакции выделяется много тепла. Поэтому в нашем мысленном эксперименте смесь буквально закипела. Но какая же разница: лить воду в кислоту или кислоту в воду, если в обоих случаях раствор нагреется?

Тут стоит рассмотреть другую характеристику. Плотность серной кислоты почти в два раза больше плотности воды. Значит, кислота тяжелее и всегда будет на дне. Если мы наливаем воду, то она мгновенно закипает на поверхности кислоты и разбрызгивается во все стороны. Как капли воды в горячем масле 💦

Но если мы осторожно будем добавлять серную кислоту к воде, она будет погружаться на дно. Теплота выделяется в том же количестве, но в отличие от первого случая не только на поверхности, а равномерно во всём объеме. Без вскипания и лишних брызг 🙅‍♀️

Почему с азотной и соляной кислотами всё было не так проблематично? Всё просто — они менее активно реагируют с водой и их концентрированные растворы на самом деле не такие концентрированные. Если серная кислота в лаборатории бывает 98%-ной, то азотная и соляная в основном 65 и 36%-ные соответственно 🧪

Вот почему концентрированную серную кислоту нужно медленно и при постоянном перемешивании добавлять в воду.

Не плюй в серную кислоту, иначе она плюнет в тебя 🥽

Оловянная чума ☠

По мнению учёных, этот недуг сыграл решающую роль в нескольких особо важных исторических моментах. Звучит интригующе? Давай внимательно изучим причины и симптомы оловянной чумы, чтобы избежать её последствий👩‍🔬

Начнём с понятия аллотропии — способности одного химического элемента образовывать два и более простых веществ, отличающихся друг от друга по свойствам. На примерах проще, поэтому сразу перейдем к ним.

Вам хорошо известны два вещества — графит и алмаз. Одно из них довольно-таки мягкое, блестяще-чёрного цвета и находится в грифеле карандаша ✏️ а другое является самым твёрдым кристалльно-прозрачным веществом и используется в роскошных ювелирных изделиях 💍 Несмотря на такие отличия, графит и алмаз образованы одним химическим элементом —  углеродом — и являются его аллотропными модификациями. Разница обусловлена различным строением кристаллической решётки.

Аллотропия характерна для многих химических элементов, в том числе и для олова. При обычных условиях олово представлено белой модификацией — серебристый, мягкий и пластичный металл. Но если охладить белое олово до температуры ниже 13℃, то оно перейдёт в другую модификацию — серое олово. Из-за различий в кристаллической структуре данный переход сопровождается необычными явлениями — металл рассыпается и крошится, теряя пластичность и мягкость. И чем ниже температура, тем быстрее процесс 🌡

Соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего, то есть к ускорению аллотропного превращения. Совокупность этих явлений и была названа «оловянной чумой» 💀

Оловянная чума — одна из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 году. Путешественники осталась без горючего из-за того, что топливо просочилось из заянных оловом баков, поражённых «оловянной чумой» ⛵️

Некоторые историки указывают на оловянную чуму как на одну из причин поражения армии Наполеона в России в 1812 году — сильные морозы привели к превращению оловянных пуговиц на солдатских мундирах в порошок💂‍♀

Кроме того, оловянная чума превратила в труху многие коллекции оловянных солдатиков 😧

Со временем учёные разработали способы борьбы с чумой — были найдены вещества, стабилизирующие белое олово, например, висмут Bi.

Вот так, зная химическую природу заболевания, можно найти эффективные методы борьбы с ним👩‍🔬

​​​​​​Графит, алмаз... а что еще? 💎

Раз уж мы затронули тему аллотропных модификаций, я не могу пройти мимо элемента с самым большим их количеством. И речь идёт об углероде — его модификации наиболее радикально отличаются друг от друга: от мягкого к твёрдому, непрозрачного к прозрачному, дешёвого к дорогому. Давайте познакомимся с некоторыми из них 👀

Напомню, что под явлением аллотропии понимают существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента. Помимо известных каждому форм — графита и алмаза — углерод имеет более 9 аллотропных соединений. И почти каждое из них представляет интерес для современной науки👩🏻‍🔬

Начнём с графита — черного блестящего минерала со слоистой структурой. Чтобы понять его строение, представьте себе торт наполеон из бесчисленного количества слоёв. Благодаря тому, что эти слои легко скользят относительно друг друга, графит очень мягок и используется в грифелях карандашей и в качестве смазочного материала. Также за счёт своей инертности и электропроводности из графита делают электроды и термостойкую посуду. Если в 2019 году вы посмотрели нашумевший сериал о катастрофе на ЧАЭС, то наверняка обратили внимание, что графитовые стержни также используется в ядерных реакторах☢️

Если от слоёного графитового пирога отделить слой толщиной в один атом, будет получено другое соединение — графен. Это по истине удивительный материал и первопроходец в мире двумерных кристаллов. Графен, представляющий плёнку толщиной всего в один атом, обладает рекордной тепло- и электропроводностью. Эти и другие качества делают его перспективным современным материалом для наноэлектроники и производства микросхем. В 2018 году из графена изготовили сверхтонкие фильтры для очистки воды и синтезированы противораковые препараты. Причем количество исследований и патентов, связанных с графеновыми материалами, растёт без остановки🔬

Если из листа графена сделать выкройку и свернуть её особым образом, будет получена углеродная нанотрубка. Это другая модификация углерода, исследования которой не дают покоя учёным. За счёт высокой прочности и особого строения из нанотрубок создают удивительные вещи: начиная от сверхпрочных нитей и капилляров, заканчивая искусственными мышцами и космическими лифтами🧬

Если вы сейчас подумаете о футбольном мяче, то вы без проблем представите структуру еще одной модификации углерода — фуллерена. Это шарообразные молекулы, число атомов в которых может варьироваться от 60 до 400. Помимо применения в качестве проводниковых материалов, фуллерены изучаются и в медицинских целях. Они являются мощнейшими антиоксидантами — веществами, препятствующими процессу окисления в живых организмах. Помимо этого, экспериментально подтверждена эффективность фуллерена в лечении ВИЧ🦠

Теперь вы представляете, какое многообразие скрывается за элементом, который ассоциировался у нас с углём и сажей💁🏻‍♀️

Чёрное золото 🛢

Нефть... как часто мы слышим о ней из каждого новостного ресурса? Кажется, будто весь мир сейчас зависит от её цен. Феномены стран, достигших пика развития после открытия нефтяных запасов, и прогнозы мировой экономики мы оставим соответствующим специалистам, а я хочу обсудить чёрное золото с точки зрения химии👩🏻‍🔬

Что делают из нефти? Непосредственно из сырой — ничего, а вот из продуктов её переработки — почти всё, что только можно представить. От топлива до декоративной косметики💄Сырая нефть представляет смесь больше чем из 2000 компонентов, большую часть которых представляют органические вещества: жидкие и газообразные углеводороды, сернистые, азотистые и кислородные соединения. Возникает закономерная задача — отделить одни вещества от других.

Эту проблему решают с помощью ректификации — процесса разделения жидких смесей на фракции, различающиеся температурами кипения, путём многократного испарения и конденсации. А теперь простыми словами. Каждое вещество в составе сырой нефти имеет свою температуру кипения. Мы нагреваем смесь до одной температуры🌡, при которой испаряется легколетучий компонент, конденсируем пар💨, как под крышкой кастрюли с кипящей водой, и отводим из системы собранную чистую фракцию💧 Затем повторяем процедуру многократно и при разных температурах, чтобы отделить каждое вещество. Это если совсем грубо.

В реальности весь процесс проводят в огромных ректификационных колоннах, где одновременно протекает множество актов испарения и конденсации. Каждый миг наполнен движением: из колонки постоянно отводятся чистые фракции и загружается сырая нефть. Такая неравновесная система с трудом поддается даже строгому химическому описанию🤯

На выходе получаем фракции разного состава:
• При температуре до 100℃ выкипает петролейная фракция — смесь легких бесцветных углеводородов (пентаны С₅Н₁₂ и гексаны С₆Н₁₄ ). Используется в качестве растворителя, топлива для горелок и зажигалок⚗️
• При 140℃ выделяется бензиновая фракция, которая уходит на производство горючего для двигателей внутреннего сгорания. Стоит отметить, что хороший бензин получается далеко не их всех сортов нефти, ведь его качество напрямую зависит от содержания определенных ароматических соединений🚘
• От 140 до 180°С испаряется лигроиновая фракция — более тяжелая смесь горючих углеводородов. Она идёт на производство растворителей, лакокрасочных смесей, добавок к топливу и других продуктов нефтехимии🧪
• До 220°С выделяется керосиновая фракция — в первую очередь представляющая топливо для реактивных двигателей самолетов и ракет✈️
• При 350°С испаряются последняя летучая дизельная фракция — компонент топлива для морских судов и горючего для отопительных систем🚢
• Дальнейшая ректификация осложняется, так как остаются труднолетучие вязкие смеси — мазут и гудрон. Их разделяют вакуумной перегонкой и получают компоненты технических масел, парафина и той самой черной тягучей жидкости для дорожных покрытий и кровельных материалов🛢

А если вам кажется, что на этом путь переработки нефти заканчивается, то спешу обрадовать. Это было только начало😉

Лучшие друзья девушек. И не только о бриллиантах💍

Сложно сказать, когда именно люди начали отождествлять красивые камни природного происхождения с признаками роскоши и богатства. Но одно можно отметить точно: редкость, яркий блеск, прозрачность, игра света и твердость драгоценных камней напрямую связана с их высокой стоимостью. Вот только химия драгоценных минералов не такая сложная, как может показаться👩🏻‍🔬

Сразу обозначим границы рассмотрения. В России действует официальный федеральный закон, который относит к драгоценным камням природные алмазы, изумруды, рубины, сапфиры, александриты, а также жемчуг в сыром или обработанном виде. Все иные камни относятся к категориям полудрагоценных или поделочных🔍

Простейший химический состав имеет алмаз — это аллотропная модификация чистого углерода, самое твёрдое вещество в природе. Вот только вы бы вряд ли обратили внимание на свежедобытый минерал, потому что выглядит он, мягко говоря, невзрачно. Вся красота камня раскрывается только при правильной огранке💎 Ювелиры создают на поверхности камня множество плоскостей, через которые преломляется попадающий внутрь кристалла свет. После многократного внутреннего отражения и преломления лучи, покидая камень, создают игру оттенков на его поверхности. Появляется тот самый притягательный блеск и сияние — огранённый алмаз становится бриллиантом. Разную окраску алмазам придают дефекты структуры и различные примеси — встречаются кристаллы жёлтого, розового, синего, зелёного и даже черного цветов. Причём каждый окрашенный камень — совершенно уникальное произведение природы✨

Небесно-голубые сапфиры🔹и насыщенно-красные рубины♦️ являются разновидностями одного минерала — корунда, — представляющего кристаллическую модификацию оксида алюминия Al₂O₃. Казалось бы, откуда такие яркие цвета? Всё дело в тех же примесях: красная окраска обусловлена наличием хрома Cr, а синяя — железа Fe и титана Ti. И если стоимость природных рубинов и сапфиров соревнуется со стоимостью алмазов, то синтетические камни производят в громадных количествах — сотни тонн в год. Из них изготавливают стекла смартфонов и часов, микросхемы, уникальную оптику, лазеры и светодиоды⌚️

Изумруды и александриты так же относятся к одной группе берилловых минералов. Александрит представляет собой алюминат бериллия BeAl₂O₄ с примесями хрома Cr. Его кристаллы способны менять оттенки окраски в зависимости от освещения: от тёмно-зелёной при дневном свете до красно-малиновой при вечернем или искусственном освещении 👀

Изумруд имеет уже более сложную формулу, которую можно не запоминать (Be₃Al₂Si₆O₁₈), но свой насыщенно зелёный цвет он приобретает за счет вкраплений оксидов железа Fe₂O₃, ванадия V₂O₃ и хрома Cr₂O₃. Крупные изумруды без дефектов ценятся значительно дороже алмазов💰

Чтобы в ювелирном салоне вы представляли массу драгоценных камней и металлов, хочу отметить, что она измеряется в особых единицах — каратах. 1 карат равен 200 мг (0,2 грамма)⚖️

Теперь вы знаете, какая химия скрывается за символами роскоши🕶