Химия по жизни. Как устроен наш быт, отношения, предметы и вещи с точки зрения химических реакций, атомов и молекул: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Kate Biberdorf

It’s Elemental: The Hidden Chemistry in Everything

© 2021 by Kate Biberdorf

Translation copyright © 2023 by Irina Sysoeva

© Сысоева И., перевод на русский язык, 2024

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024

Введение

Я хочу начать эту книгу с признания.

Я ботаник, и я одержима химией.

Я – химик, мой муж, Джош, – химик, и большая часть наших друзей тоже химики. (Не все, но у каждого свои недостатки.) Знаете, я могу завести случайную беседу о кварках. На романтическом вечере мы с Джошем обсуждали исследование, получившее Нобелевскую премию, и горячо спорили о том, какой же элемент из периодической таблицы является лучшим – очевидно же, что это палладий. Однако я понимаю, что не все люди такие, как я и мой муж. Точнее, большинство людей не такие.

В химии тяжело разобраться. Наука в принципе дело непростое. Вы неизбежно сталкиваетесь со множеством непонятных терминов и правил, которые кажутся чертовски сложными. И это особенно актуально, если мы говорим о химии, ведь мы не можем наблюдать ее процессы своими глазами.

Чтобы лучше разобраться в биологии, вы можете, скажем, препарировать лягушку. На уроке физики учитель может наглядно показать вам некоторые физические свойства, например ускорение. Но я не могу показать вам атом.

Даже мои близкие или друзья не всегда понимают, чем именно я занимаюсь. Например, Челси, моя лучшая подруга. Она очень умная, в целом разбирается в науке и работает в области, связанной с химией, – она ювелир. Но Челси никогда не «понимала» химию, которую преподают в старших классах. И если меня этот предмет увлекал и приводил в восторг, то она каждый урок сидела потерянная и скучающая. Тогда я не могла понять, почему уже на второй год Челси забросила уроки химии. Но сейчас понимаю. Я вижу таких студентов почти каждый день.

Я профессор в Техасском университете в Остине, преподаю предмет «Химия в контексте». Это вводный курс для студентов, которые, возможно, больше никогда не возьмут уроки естествознания. Просто представьте молодую девушку, у которой основная дисциплина английский язык… И она считает, что естествознание – это предмет, за который вполне можно получить тройку. Представили? Вот это я и пыталась вам объяснить.

Однажды, в самый первый день занятий, студент задал мне вопрос о кварках, и я настолько увлеклась, что мое объяснение закончилось разговором о субатомных частицах. И все это происходило на глазах пяти сотен первокурсников. Самые отчаянные пытались делать заметки, но основная часть группы просто смотрела на меня глазами, полными ужаса. Некоторые снимали меня на видео. Две девушки буквально прижались друг к другу.

В целом, эта ситуация могла быть смешной в том случае, если бы передо мной не сидело несколько сотен шокированных студентов, решивших дать шанс химии (и мне). Многие совершенно не понимали, о чем речь. С тем же успехом я могла говорить на клингонском языке. Я на сто процентов уверена, что эта ситуация для моих учеников только подтвердила миф о том, что наука – это скучно и непонятно. Именно поэтому важно выбирать правильные слова. Особенно если мы говорим о химии.

Когда я получила первую ученую степень, я переслала маме копию моей диссертации. Она позвонила мне пару минут спустя. Я даже не успела поздороваться, как услышала смех. Я честно не могла понять, почему мать смеется. Я отправила ей не тот документ? Она увидела видео с глупенькой смешной кошкой? Она ошиблась номером?

Затем мама начала тараторить: «Кэтти, я даже не понимаю значения этих слов! Что за… нафтил?» Она смеялась так сильно, что не могла сказать ни слова. Я растерялась. Я же сказала, о чем было мое исследование, так почему она ничего не поняла? Потом я открыла документ и прочитала первую строку: «Синтез и каталитические свойства шести новых 1,2-аценафтинил N-гетероциклических карбенов на основе палладиевого (II) катализатора. Аценафтенилкарбен может быть получен с использованием мезитила или 1,2-диизопропил N-арильных заместителей».

Тогда мне все стало ясно: что прочитала моя мама, что услышали мои студенты и что чувствовала Челси. Никто из них понятия не имел, что такое «1,2-аценафтинил N-гетероциклических карбенов на основе палладиевого (II) катализатора». По правде говоря, им и не нужно было понимать. (На случай, если кому-то интересно, это тип катализатора, используемый для создания медицинских препаратов.)

Химия интересная, чертовски увлекательная, но многие химики (включая меня) говорят о ней как-то слишком заумно, так что любой человек, не имеющий научной степени, просто не поймет, о чем речь. Однако в этой книге я хочу сделать ровно противоположное. Моя цель – показать маме (и всем вам), почему я влюблена в химию. И почему вы тоже должны ее полюбить.

Обещаю, что здесь не будет унылых рассуждений о кварках и скучных описаний научных методов. Но когда вы закончите чтение и закроете книгу, то будете понимать основы химии. Вы узнаете, что химия есть везде: начиная с шампуня, которым вы моете голову по утрам, и заканчивая прекрасным закатом. Химия в воздухе, без которого вы не можете жить. Она в вещах, с которыми вы сталкиваетесь каждый день. И чем больше вы будете знать, тем сильнее будете ценить и понимать наш мир.

Посмотрите вокруг. Все, что вы видите, – это материя. Материя состоит из молекул, а молекулы из атомов. Чернила на этой странице – молекула, впитавшаяся в волокна бумаги. Клей в переплете книги – тоже молекула, соединяющая обложку и листы. Химия везде и во всем.

В первых четырех главах я расскажу вам о молекулах, атомах и химических реакциях – о том, что необходимо знать для общего понимания науки. Вы можете считать это чем-то вроде Chemistry 101[1] или пересказа школьной программы за десятый класс. (Кстати говоря, я гарантирую, что к концу этого раздела вы наконец «одолеете» атомы.)

Во второй части книги я расскажу вам о химии в повседневной жизни: в кофе, который вы варите каждое утро, в вине, которое вы пьете по вечерам. А тем временем мы с вами будем делать различные веселые вещи: убираться, готовить и заниматься спортом. Мы даже сходим на пляж. Вы узнаете, как зависят от химии ваши телефоны, солнцезащитные кремы и ткани.

Я писала эту книгу в надежде, что вы не только поймете химию, но и очаруетесь этой наукой. Хочется надеяться, что по ходу чтения вы откроете для себя множество интересных и увлекательных вещей об окружающем мире; что вы будете делиться новыми знаниями со своим партнером, детьми, друзьями, коллегами по работе… да хоть с незнакомцем в «счастливый час».

И я уверена, что любовь к химии поможет нам сделать этот мир чуточку лучше.

Поехали!

Часть I. Забудьте все, чему вас учили в школе

1. Мелочи имеют значение. Атом

Химия есть везде и во всем. Она в вашем телефоне, теле, одежде и даже в любимом коктейле! С ее помощью можно понять, почему лед в воде тает, или предположить, что случится, если мы соединим два элемента, например, натрий и хлор (спойлер: получится соль). Но что такое химия на самом деле?

[1] Chemistry 101 – полезное приложение для изучения химии. (Прим. лит. ред.)