Ķīmija nav tikai molekulas un atomi. Protams, tie ir tās pamatelementi, bet tie ir atbildīgi arī par vienām no visinteresantākajām parādībām mūsu pasaulē. Šoreiz atmetīsim ķīmijas teorētiskās un analītiskās sarežģītības. Aizmirsīsim par nākamo vienādojumu vai diagrammu, pie kuras jums jāstrādā, un atstāsim eksperimentus un aprēķinus uz citu dienu. Tā jūs varēsiet brīvi koncentrēties uz jautrāko ķīmijas pusi.
Ķīmija nav tikai par vielām, tā ir veids, kā izprast Visumu gan jautrā, gan dziļā veidā.
Roalds Hofmans
Tā vietā, lai domātu par moliem, ķīmiskajiem savienojumiem vai pārejas metāliem, pievērsīsimies ķīmijas jautrajai pusei un pārsteidzošajiem aspektiem — tam, kas padara ķīmiju tik aizraujošu un iedvesmojošu.
Ķīmija nav tikai Avogadro skaitlis, kovalentās saites vai funkcionālās grupas. Tā ir zinātne, kas spēj pārsteigt un aizraut. Apskatīsim dažus no visinteresantākajiem atklājumiem ķīmijā.
Kad ķīmiķi nejauši atklāja lietas – jautrā ķīmija un ķīmiskās reakcijas
Ķīmijas atklājumi reizēm notiek pavisam negaidīti. Daži no visinteresantākajiem piemēriem ir saistīti ar nejaušiem eksperimentiem, kas izraisīja pārsteidzošas ķīmiskās reakcijas un atklāja jaunas vielas. Šādas situācijas rāda, cik svarīgi ir eksperimentēt un novērot rezultātus pat tad, ja sākotnējais mērķis nav sasniegts. Tie pierāda, ka ķīmija nav tikai teorētiska zinātne par atomiem un molekulām, bet arī praktiska, dinamiska joma, kurā pat neliels nejaušs gājiens var radīt jaunas inovācijas un paplašināt mūsu izpratni par ķīmisko elementu īpašībām un savstarpējām mijiedarbībām. Šie atklājumi bieži vien iedvesmo gan zinātniekus, gan studentus, parādot, ka jautrā ķīmija un pētniecības garša var būt tikpat svarīga kā stingri formulētās teorijas un vienādojumi.
Ķīmiskās reakcijas: uguņošana
Aptuveni pirms diviem tūkstošiem gadu kāds ķīniešu pavārs, strādājot virtuvē, nejauši sajauca trīs ļoti izplatītas sastāvdaļas: ogles, sēru un kālija nitrātu (salpetris, kas jau sen tika izmantots pārtikas konservēšanai). Sajaucot un uzkarsējot šīs ķīmiskās vielas, notika milzīgs sprādziens – tā tika iegūta viela, ko mūsdienās pazīstam kā šaujampulveri. Stāsti vēsta, ka pavārs turpināja eksperimentēt, ievietojot maisījumu bambusa stienī, un gāzu uzkrāšanās radīja vēl lielāku sprādzienu.
Tātad nākamreiz, kad baudīsiet uguņošanu, atcerieties ķīmiskās reakcijas un nejaušos ķīmijas atklājumus, kas padarīja šo tradīciju iespējamu!
Ķīmiskie izgudrojumi: Coca-Cola
Pēc Amerikas pilsoņu kara ievainots karavīrs un farmaceits Džons Pembertons meklēja veidu, kā nopelnīt naudu un vienlaikus mazināt atkarību no pretsāpju līdzekļiem. Viņš veica virkni ķīmisko eksperimentu, lai izstrādātu zāles, kuras varētu pārdot. Lielākā daļa viņa eksperimentu komerciāli cieta neveiksmi, izņemot dzērienu, kura pamatā bija kokas augs un kurš, pēc viņa apgalvojuma, palīdzēja mazināt nervozitāti.
Šis dzēriens vēlāk kļuva par Coca-Cola, bet Dž. Pembertons to nepiedzīvoja – viņš bija pārdevis recepti un nomira. Galu galā cits cilvēks, nevis zinātnieks, bet uzņēmējs, pārvērta šo ķīmisko izgudrojumu par pasaulē pazīstamu biznesa fenomenu.
Farmaceits Džons Pembertons nejauši izveidoja dzērienu, balstītu uz kokas augu, kas vēlāk kļuva par Coca-Cola.
Patiesi pārsteidzoši atklājumi ķīmijā par jūsu ķermeni
Jūs, tāpat kā viss apkārtējais, sastāv no atomiem – neskaitāmiem miljardiem. Taču lielākā daļa atoma ir tukša telpa. Protoni, neitroni un elektroni aizņem tikai nelielu daļu atoma kopējā tilpuma. Viens interesants piemērs: ja atoms būtu futbola stadiona lielumā, tā daļiņas būtu mazākas par tenisa bumbiņām! Šīs daļiņas satur kopā tikai viļņus un atomu spēkus, par kuriem jūs mācāties fizikā.
Ja no atoma tiktu izņemta tukšā telpa, visi cilvēku ķermeņi pasaulē varētu ietilpt uz vienas karotes. Tas liek aizdomāties par atomu īsto dabu un ķīmisko elementu īpašībām, kas veido jūsu ķermeni.
Cik daudz ir vērts jūsu ķermenis? Jūsu ķermenis sastāv no ķīmiskajiem elementiem. Visbiežāk sastopamie ir ūdeņradis, ogleklis, skābeklis, kalcijs, slāpeklis un fosfors. Mazāk nekā 1% ķermeņa veido kālijs, hlors, magnijs, sērs un nātrijs. Ir pārsteidzoši, ka šie paši ķīmiskie elementi ir sastopami arī laboratorijā, kur jūs pētāt ķīmiskās reakcijas un vielu īpašības.
Ja jūsu ķermeni sadalītu atomos un molekulās, tas būtu ne pārāk vērtīgs materiāls – 20. gadsimta sākumā kāds ķīmiķis aprēķināja, ka ķermeņa ķīmisko elementu tirgus vērtība bija apmēram 0,85 dolāri. Šodien tā vērtība nedaudz pieaugusi – apmēram 1 dolārs. Šis fakts ilustrē, cik interesanti un negaidīti atklājumi ķīmijā ļauj paskatīties uz mūsu ķermeni un apkārtējo pasauli.
No materiālā viedokļa ķermenis satur tikai elementus, kuru kopējā tirgus vērtība ir aptuveni 1 dolārs, taču zinātniski tā vērtība un sarežģītība ir nenovērtējama.
Bet kā jūs domājat… cik pārsteidzošu ķīmisko atklājumu slēpj jūsu ķermenis?
Pēc skābekļa ogleklis ir visizplatītākā molekula organismā. Tas nav pārsteidzoši, jo šī viela, ko jūs noteikti pazīstat no periodiskās tabulas, ir viena no visbiežāk sastopamajām uz planētas, un zinātnieki to pētījuši jau tūkstošiem gadu. Ogleklim ir miljoniem dažādu lietojumu – no benzīnā izmantotajiem ogļūdeņražiem līdz plastmasas ražošanā izmantotajiem polimēriem. Bet viena maza lieta šķiet īpaši pārsteidzoša: no oglekļa jūsu organismā var izgatavot gandrīz 10 000 zīmuļu!
Šī saikne starp ķīmisko elementu īpašībām un mūsu ikdienu ir viens no iemesliem, kāpēc ķīmija ir tik aizraujoša un pilna ar jautrām atklāsmēm.
Atklājumi ķīmijā: pārsteidzoši fakti par atomiem un vielām
Vai jūs kādreiz esat domājis, cik sen cilvēki zināja par atomiem? Šīs fundamentālās sīkās daļiņas, ko jūs apgūstat ķīmijas kursā, nebūt nav mūsdienīgs atklājums. Grieķu filozofs Dēmokrits jau ap 400. gadu p.m.ē. izvirzīja ideju par atomiem. Viņu bieži sauc par „mūsdienu zinātnes tēvu”, jo viņa hipotēze bija pamats vēlākajai atomu teorijai. Tikai 18. gadsimtā Džons Daltons atkārtoja un pierādīja atomu teoriju, padarot to par pieņemtu zinātnisku konceptu.
Jautrā ķīmija: stikls ir šķidrums
Šis ir klasisks ķīmijas fakts, bet tas nav mazāk pārsteidzošs. Stikls patiesībā ir šķidrums, nevis cietviela, kā varētu domāt. Stikls patiesībā plūst, tikai ārkārtīgi lēni: ja paskatās uz vecām logu rūtīm, redzams, ka rūtīm apakšā ir ievērojami biezāks stikls nekā augšā.
Kāpēc tā? Stikls tiek izgatavots, ļoti ātri atdzesējot kausētu vielu. Tā kā atdzesēšana notiek tik ātri, viela nekristalizējas. Drīzāk vielas molekulārās struktūras ķīmiskās saites būtiski sašaurinās, jo tām trūkst siltuma enerģijas, lai brīvi kustētos. Lai gan tas tā neizskatās, stikls patiesībā plūst – taču ātrumā, kas prasītu miljonus gadu, lai paveiktu to, ko ūdens spēj izdarīt acumirklī.
Jautrā ķīmija: ūdens šķiet aukstāks nekā gaiss
Vai jūs kādreiz esat pārsteigts, kad karstā dienā lecat peldēties baseinā, kas šķietami ir silts, bet patiesībā ir ledains? Šim fenomenam ir zinātnisks izskaidrojums.
Ūdens, pat ja tā temperatūra ir tieši tāda pati kā gaisam, vienmēr šķitīs aukstāks. Tas notiek tāpēc, ka ūdens daudz efektīvāk vada siltumu nekā gaiss, kas patiesībā darbojas kā siltuma izolators (tāpēc parasti atstājam gaisa spraugu starp diviem ķieģeļu slāņiem mājas sienās). Gaiss ir daudz mazāk blīvs nekā ūdens, kas nozīmē, ka tā atomi atrodas tālāk viens no otra. Tāpēc siltuma enerģija caur to nevar pāriet tik viegli.
Jautrā ķīmija un ķīmiskās reakcijas: šahs un atomi
Šis ir patiesi pārsteidzošs ķīmijas fakts!
Lielākā daļa fiziķu ir vienisprātis, ka visā visumā ir aptuveni 10⁸⁰ atomu. Tas ir 10 ar vēl divdesmit pieciem nulles cipariem beigās, jeb simts kvintiljoni. Liels skaitlis, vai ne? Tomēr, neatkarīgi no tā, cik liels šis skaitlis ir, šahā ir vēl vairāk iespējamo gājienu: aptuveni 10¹²⁰. Šis skaitlis ir aptuvena aplēse, ko izdarījis matemātiķis, domājot par to, kā iemācīt datoram spēlēt šahu. Aplēse balstās uz vidēji trīsdesmit iespējamiem gājieniem jebkurā spēles brīdī, katrai spēlei vidēji ilgstot astoņdesmit gājienus.
Zinot šo, šahs vairs nešķiet tik garlaicīgs – un tāpat ķīmiskās reakcijas un atklājumi ķīmijā!
Jautrā ķīmija un ķīmiskās reakcijas: sārmi un ziepes
Jūs, iespējams, biežāk nekā domājat lietojat sārmus (bāzes), jo tie ir galvenā sastāvdaļa sadzīves ķīmiskajos līdzekļos, piemēram, balinātājos, kā arī cepamajā sodā. Un iespējams, jums jau agrāk ir teikuši: „Lietojot balinātāju, velciet cimdus!” Ķīmijas laboratorijā vai ķīmijas ievadkursā skolā jums arī paskaidros, ka nedrīkst pieskarties sārmiem. Vai zināt, kāpēc tā?
Sārmi reaģē ar taukskābēm uz jūsu rokām procesā, ko sauc par saponifikāciju. Šī ķīmiskā reakcija pārvērš taukus ziepēs. Tātad, ja nejauši pieskaraties balinātājam, jūs pamanīsiet, ka jūsu rokas kļūst dīvaini gludas un slidenas – it kā jūs būtu pārvērties ziepēs!
Kuņģa skābe un ķīmiskās reakcijas jūsu ķermenī
Jūsu kuņģis satur spēcīgu skābi – sālsskābes, nātrija hlorīda un kālija hlorīda maisījumu dažādās koncentrācijās –, kas palīdz sadalīt pārtiku un iznīcināt baktērijas. Šī ķīmiskā viela ir sava veida bioloģiska aizsardzība pret mikrobiem, kas nonāk mutē.
Tomēr šī skābe ir patiesi apbrīnojama no ķīmijas viedokļa. Tās pH vērtība svārstās no 1 līdz 3, kas padara to tikpat skābu kā dažu akumulatoru ķīmiskās vielas, un pietiekami spēcīgu, lai izraisītu ķīmiskas reakcijas ar metālu. Ja kuņģa skābe nokļūtu uz ādas, tā to varētu bojāt.
Šis fakts atgādina vienu no pārsteidzošajiem atklājumiem ķīmijā: mūsu ķermenis ikdienā veic sarežģītas ķīmiskās reakcijas, kas nodrošina mūsu dzīvi un veselību, bieži nemanot šo brīnumaino procesu darbību.
Bites, lapsenes un ķīmiskās reakcijas dabā
Skābju un sārmu dichotomija, kas dominē jebkurā pamata ķīmijas kursā, ir aizraujoša. Interesanti ir tas, ka šie principi ir acīmredzami arī dabā un dzīvos organismos, kas mums apkārt.
Piemēram, bites un lapsenes ir divi vasaras dienu kukaiņu ienaidnieki – viens lēns, bet sāpīgs, otrs ātrs un agresīvs. Šie kukaiņi ir arī ķīmiskie pretstati: bites dzēliens ir skābs, bet lapsenes dzēliens – sārmains.
Tātad, ķīmijas viedokļa ziņā, ideāli dzēliena neitralizēšanai varētu izmantot pretēju vielu – lapsenes dzēlienu bites dzēlienā un otrādi. Šis pārsteidzošais fakts ir viens no daudziem atklājumiem ķīmijā, kas atklāj ķīmisko reakciju klātbūtni pat ikdienas dzīvē.
Ja vēlaties uzzināt vēl vairāk, ieskatieties mūsu rakstos par būtiskajām ķīmijas iekārtām un citiem pārsteidzošiem ķīmijas atklājumiem!
Vai jums patika šis raksts? Novērtējiet rakstu!
Loading...
