Хэйли Бёрч - Химия. 50 идей, о которых нужно знать

Хэйли Бёрч

ХИМИЯ

50 ИДЕЙ,
о которых нужно знать

2

ОГЛАВЛЕНИЕ
Вступление

3

27 Вычислительная химия

50 Топливо будущего

108
112
116
120
124
128
132
136
140
144
148
152
156
160
164
168
172
176
180
184
188
192
196
200

Периодическая таблица
Предметный указатель

204
206

28 Углерод
01 Атомы
02 Простые вещества
03 Изотопы
04 Сложные вещества
05 Как это все крепится
06 От фазы к фазе
07 Энергия
08 Химические реакции
09 Равновесие
10 Термодинамика
11 Кислоты
12 Катализаторы
13 Окисление-восстановление
14 Брожение
15 Крекинг
16 Химический синтез
17 Процесс Габера
18 Хиральность
19 Зеленая химия
20 Разделение
21 Спектры
22 Кристаллография
23 Электролиз
24 Микротехнология
25 Самосборка
26 Лаборатория в чипе

4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
100
104

29 Вода
30 Происхождение жизни
31 Астрохимия
32 Белки
33 Действие ферментов
34 Сахара
35 ДНК
36 Биосинтез
37 Фотосинтез
38 Химические посредники
39 Бензин
40 Пластмассы
41 ХФУ
42 Композиты
43 Солнечные батареи
44 Лекарства
45 Нанотехнологии
46 Графен
47 Трехмерная печать
48 Искусственные мышцы
49 Синтетическая биология

3

ВСТУПЛЕНИЕ

Х

имию часто считают наукой-недотепой. Совсем недавно разговаривала
я с одним химиком, и та пожаловалась, как же ей надоело, что о ее предмете думают примерно так: «Какие-то люди у себя в лабораториях возятся со
всякими вонючими штуками». Химию почему-то полагают не такой важной, как
биология, и менее интересной, чем физика.
Моя задача как автора книги о химии — помочь вам отбросить это представление
и благоволить «недотепе». Пусть мало кто об этом знает, но вообще-то химия —
лучшая из наук.
Химия — суть едва ли не всего, что нас окружает. Из ее строительного материала — атомов, молекул, веществ и смесей — состоит вся материя на этой планете,
до последней унции. Химические реакции — это жизнь и творение всего, от чего
жизнь зависит. Химические продукты — летопись прогресса нашего современного
существования, начиная с пива и заканчивая утягивающими трусами из лайкры.
Полагаю, столь невыгодный образ химии сложился вот почему: вместо того чтобы
увлечь содержательным и интересным в ней, нас нагружают всякими правилами,
по которым химия действует, формулами молекулярных структур, прописями химических реакций и тому подобным. Химики-то пусть говорят, что эти правила
и прописи — штука важная, но у большинства людей они восторженного интереса
все-таки не пробуждают.
И потому в этой книге мы эти самые правила подробно разбирать не будем.
Захотите — найдете их в других изданиях. Я в основном сосредоточилась на том,
что мне в химии кажется важным и интересным. Именно так увлек меня этой
наукой мой учитель химии, мистер Смэйлз. Он показал мне, как делаются мыло
и нейлон, — а еще он носил замечательные галстуки.

01 Атомы
Атомы — строительный материал и химии, и всей нашей
Вселенной. Из них состоят простые вещества, планеты,
звезды — и мы с вами. Поняв, как устроены атомы
и как именно они взаимодействуют, можно разобраться
практически во всем, что происходит в химических
реакциях — и лабораторно, и в природе.

Ш
* Уильям Стэнли
«Билл» Брайсон
(р. 1929) — англиканский священник, занимавший высокие церковные посты по обе
стороны Атлантики. —
Здесь и далее примечания переводчика;
транскрипция имен
собственных, соответствующая современным
произносительным нормам, приводится в квадратных скобках при
первом упоминании.

ироко известно высказывание Билла Брайсона* — он писал,
что в любом из нас может быть до миллиарда атомов, которые
прежде слагали Уильяма Шекспира. «Ух ты, — думаете вы, —
целый миллиард атомов покойного Шекспира!» Ну, миллиард-то он
миллиард, и все же… С одной стороны, любой из нас проживает к своему 33-летию примерно 1 000 000 000 секунд. С другой — миллиард крупинок соли поместится в обычную ванну, но миллиард при
этом — это одна миллиардная миллиардной общего числа атомов
в одном человеческом теле. Что более или менее иллюстрирует, сколь
мал атом: в одном только вашем теле их миллиард миллиардов миллиардов, и, стало быть, атомов покойного Шекспира в вас не хватит
даже на одну клетку мозга.

ЖИЗНЬ — ПЕРСИК
Атомы до того малы, что до недавнего --">