Химия вокруг нас
ом и другом случае он получался лишь
в небольших количествах. Коренное изменение произошло с налаживанием
крупномасштабной переработки нефти. Сейчас — это один из наиболее доступных
нефтехимических продуктов. Парафин — смесь предельных углеводородов
С18—С35. Смесь предельных углеводородов С36—С55 называют церезином.
Современные свечи состоят из смеси парафина и церезина.
Лампочка состоит из стеклянного баллона, в который введены держатели
спирали, и из самой спирали. Спираль изготовлена из вольфрама — одного из
наиболее тугоплавких металлов. Его температура плавления равна 3410 °С.
Кроме высокой тугоплавкости, вольфрам обладает еще одним очень важным
свойством — высокой пластичностью. Из 1 кг. вольфрама можно вытянуть
проволоку длиной 3,5 км, которой хватит на изготовление 23 тыс. 60-ватных
лампочек. Держатель изготовлен из молибдена — элемента-аналога вольфрама. В
периодической системе Д. И. Менделеева эти два элемента находятся в одной и
той же подгруппе. Важнейшим свойством молибдена является малый коэффициент
линейного расширения. При нагревании он увеличивается в размере так же, как
и стекло. Поскольку при нагревании и охлаждении молибден и стекло изменяют
размеры синхронно, последнее не трескается и потому не нарушается
герметизация.
Известно, что интенсивность излучения тела возрастает пропорционально
четвертой степени абсолютной температуры. Это следует из закона Стефана —
Больцмана. Следовательно, повышение температуры вольфрамовой нити
электрической лампочки всего на 100° с 24001 до 2500 °С приводит к
увеличению светового потока] на 16 %. Кроме того, с увеличением температуры
в общем потоке излучения увеличивается доля видимого света. Это явление
отражается законом Вина, т.е. с увеличением температуры нити накаливания
растет свете отдача, а значит, увеличивается экономичность лампочки.
Повышению температуры мешает разогревание стеклянного баллона и испарение
нити. Снизить разогревание баллона можно созданием в нем вакуума. Эти»
путем уменьшается теплопроводность от нити до стекла. Однако в вакууме
будет усиливаться испарение нити. Это будет приводить к ее утоньшению и, в
конце концов, нить перегорит. Заполнение баллона инертным газом, например
азотом, препятствует испарению нити и тем больше, чем тяжелее молекулы
заполняющего газа. Оторвавшиеся от нити атомы вольфрама будут ударяться о
молекулы газа, их путь до стенок баллона будет удлинен, а некоторые атомы
могут вернуться к нити. Чем тяжелее молекулы заполняющего газа, тем больше
они будут препятствовать испарению нити накаливания. Так, частичная замена
азота на аргон позволяет увеличивать температуру вольфрамовой нити до
2600—2700 °С. Полностью заменить азот на аргон нельзя, так как последний
обладает сравнительно высокой электрической проводимостью и появится
опасность возникновения электрической дуги между молибденовыми держателями.
Еще лучше предохраняют вольфрамовую нить от разрушения более тяжелые
благородные газы — криптон и ксенон. Они позволяют поднять температуру нити
до 2800 °С и снизить объем газового баллона. Заполнение ими ламп взамен
аргона позволяет получить на 15 % больше светоотдачу, увеличить вдвое срок
службы нити накаливания и на 50 % сократить объем баллона.
Для увеличения срока службы электрических ламп накаливания в баллон
добавляют небольшое количество иода. Он выполняет роль собаки, охраняющей
отару овец. В зоне с температурой приблизительно 1600 °С иод
взаимодействует с оторвавшимися от нити атомами вольфрама, переводя их в
соединение Wl2. При хаотическом движении рано или поздно молекула иодида
вольфрама (II) попадает в область более высоких температур, где она
продиссоциирует в соответствии с уравнением
WI2 > W + 2l
Таким образом, иод возвращает атомы вольфрама в зону, окружающую нить
и, следовательно, препятствует ее испарению. В йодных лампах на стенках
стеклянного баллона не бывает и следов темного налета металлического
вольфрама. По этой причине светоотдача таких ламп со временем не снижается,
а срок службы увеличивается.
Химические элементы в организме человека
Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в
тесном контакте с окружающей средой. Пищевые продукты и питьевая вода
способствуют поступлению в организм практически всех химических элементов.
Они повседневно вводятся в организм и выводятся из него. Анализы показали,
что количество отдельных химических элементов и их соотношение в здоровом
организме различных людей примерно одинаковы.
Мнение о том, что в организме человека можно обнаружить практически
все элементы периодической системы Д. И. Менделеева, становится привычным.
Однако предположения ученых идут дальше — в живом организме не только
присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет какую-то
биологическую функцию. Вполне возможно, что эта гипотеза не подтвердится.
Однако по мере того как развиваются исследования в данном направлении,
выявляется биологическая роль все большего числа химических элементов.
Несомненно, время и труд ученых прольют свет и на этот вопрос.
Биоактивность отдельных химических элементов. Экспериментально
установлено, что в организме человека металлы составляют около 3 % (по
массе). Это очень много. Если принять массу человека за 70 кг., то на долю
металлов приходится 2,1 кг. По отдельным металлам масса распределяется
следующим образом: кальций (1700 г), калий (250г.), натрий (70г.), магнии
(42г.), железо (5г.), цинк (3г.). Остальное приходится на микроэлементы.
Если концентрация элемента в организме превышает 10[pic]2 %, то его считают
макроэлементом. Микроэлементы находятся в организме в концентрациях
10[pic]3—10[pic]5 %. Если концентрация элемента ниже 10[pic]5 %, то его
считают ультрамикроэлементом. Неорганические вещества в живом организме
находятся в различных формах. Большинство ионов металлов образуют
соединения с биологическими объектами. Уже сегодня установлено, что многие
ферменты (биологические катализаторы) содержат ионы металлов. Например,
марганец входит в состав 12 различных ферментов, железо — в 70, медь — в
30, а цинк — более чем в 100. Естественно, что недостаток этих элементов
должен сказаться на содержании соответствующих ферментов, а значит, и на
нормальном функционировании организма. Таким образом, соли металлов
совершенно необходимы для нормального функционирования живых организмов.
Это подтвердили и опыты по бессолевой диете, которая применялась для
кормления подопытных животных. Для этой цели многократным промыванием водой
из пищи удаляли соли. Оказалось, что питание такой пищей приводило к гибели
животных
Шесть элементов, атомы которых входят в состав белков и нуклеиновых
кислот: углерод, водород, азот, кислород, фосфор, сера. Далее следует
выделить двенадцать элементов, роль и значение которых для
жизнедеятельности организмов известны: хлор, иод, натрий, калий, магний,
кальций, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, молибден. В литературе
имеются указания на проявление биологической активности ванадием, хромом,
никелем и кадмием
Имеется большое число элементов, являющихся ядами для живого
организма, например ртуть, таллий, свиней и др. Они оказывают
неблагоприятное биологическое влияние, но без них организм может
функционировать. Существует мнение, что причина действия этих ядов связана
с блокированием определенных групп в молекулах протеинов или же с
вытеснением из некоторых ферментов меди и цинка. Бывают элементы, которые в
относительно больших количествах являются ядом, а в низких концентрациях
оказывают полезное влияние на организм. Например, мышьяк является сильным
ядом, нарушающим сердечно-сосудистую систему и поражающим печень и почки,
но в небольших дозах он прописывается врачами для улучшения аппетита
человека. Ученые считают, что микродозы мышьяка повышают устойчивость
организма к действию вредных микробов. Широко известно сильное отравляющее
вещество иприт S(СН2СН2С1)2. Однако в разбавленном в 20 000 тыс. раз
вазелином под названием «Псориазина» его применяют против чешуйчатого
лишая. Современная фармакотерапия пока еще не может обойтись без
значительного числа лекарственных средств, в состав которых входят
токсичные металлы. Как здесь не вспомнить поговорку, что в малых
количествах лечит, а в больших — калечит.
Интересно, что хлорид натрия (поваренная соль) в десятикратном избытке
в организме по сравнению с нормальным содержанием является ядом. Кислород,
необходимый человеку для дыхания, в высокой концентрации и особенно под
давлением оказывает ядовитое действие. Из этих примеров видно, что
концентрация элемента в организме иногда играет весьма существенное, а
порой и катастрофическое значение.
Железо входит в состав гемоглобина крови, а точнее в красные пигменты
крови, обратимо связывающие молекулярный кислород. У взрослого человека в
крови содержится около 2,6 г. железа. В процессе жизнедеятельности в
организме происходит постоянный распад и синтез гемоглобина. Для
восстановления железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку
необходимо суточное поступление в организм около 25 мг. Недостаток железа в
организме привод
| |  скачать работу |
Химия вокруг нас |
