Хімічні реакції: мінливий світ
Фізичний світ навколо нас дуже нестабільний, в цьому переконувався кожен, хто хоч раз у житті бачив зіпсоване вершкове масло, гасіння соди оцтом або іржу на цвяху. Це все - хімічні реакції. Приклади ці найпростіші, побутові, але бувають і більш складні, більш видовищні - такі, як хімічна фотолюмінісценція або бурхлива реакція цезію та води. Що ж таке хімічні реакції і скільки їх на світі?
Суть того, що відбувається
Ці процеси протікають обов'язково з розривом зв'язків між атомами або з утворенням нових зв'язків. Часто справедливі обидва словосполучення: одні зв'язку розбиваються, інші - формуються. Чому певні атоми «люблять» реагувати з іншими конкретними атомами? Відповідь на це питання дає квантова хімія. Якщо пояснювати просто, то виходить, що зв'язки тим міцніше, ніж в більшій контакті знаходяться електронні оболонки різних атомів, тобто сила зв'язку залежить від ступеня «накладення» одного атома на другий.
Типи процесів
Хімічні реакції класифікуються дуже просто. Які види зустрічаються? Синтез, при якому з багатьох молекул виходить менша кількість молекул. Рівняння хімічної реакції при цьому примітивно: залізо + молекулярний кисень = оксид заліза (так, та сама іржа). Може бути і розпад хімічних речовин. Наприклад, якщо дуже постаратися експериментатору, то можна розкласти воду на кисень і водень. Але без зовнішніх впливів не обійтися. Можливо і заміщення одного атома іншим. Наприклад, коли ви бачите, як кислота роз'їдає метал, це означає, що метал заміщає в кислоті атоми водню. І, нарешті, горіння, коли контакт з киснем руйнує хімічні зв'язки і речовина перетворюється на попіл з виділенням вуглекислого газу.
Молекули-гіганти і їх відносини
Кількість перетворень речовини у нашому Всесвіті величезна. Хімічні реакції в органічних речовинах обчислюються астрономічними кількостями. Це й не дивно: адже в цій сфері молекули з мільйонів атомів - звичайна справа. Життя стала можливою саме завдяки тому, що в світі так багато різних процесів і величезна кількість найскладніших молекул.
Ензими дарують життя
Хімічні реакції між органічними речовинами стали можливі завдяки великій поширеності каталізу - прискорення реакції речовиною, яка сама в реакції не витрачається. Воно дозволяє обійти «енергетичні заборони» і робить реакції дуже швидкими. Життя була б неможливою без каталізу - адже необхідні величезні швидкості.
Порятунок від голоду
Якщо ж брати не рівень творення життя, а більш прості, відкриті людиною реакції, то необхідно згадати процес Хабера-Боша. У ньому створюються з азоту і повітря нітрати. Нас цими речовинами лякають, а даремно. Без вживання нітратних добрив сучасне людство було б неможливо прогодувати. Так що не варто, не розібравшись, критикувати сучасне землеробство. «Органічне сільське господарство» може прогодувати тільки дуже мала кількість людей.
Горизонти відкриттів
Як бачите, світ хімії великий, і його вплив на наше життя неймовірно велике. Органічна хімія особливо гостро потребує дослідників. Сучасні вчені вже вийшли на молекулярний рівень роботи, і перспективи захоплюючі - наприклад, спадковість, заснована не на ДНК і РНК, а на створених людиною молекулах. Хімія чекає на вас!
